03 - completare normativ p100-92

Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

Calculul si alcatuirea structurilor de rezistenta din lemn amplasate in zone seismice

(completare normativ P100 – 92) Pag. 1 / 6

CALCULUL SI ALCATUIREA STRUCTURILOR DE REZISTENTA DIN

LEMN PENTRU CLADIRILE AMPLASATE IN ZONE SEISMICE”

COMENTARII

1. PRINCIPII DE PROIECTARE SEISMICE

1.1. Constructiile din lemn trebuie proiectate tinand cont de unul din urmatoarele concepte:

a. comportare structurala disipativa – este considerata capacitatea unei parti structurale (zone de

disipare) de a rezista actiunii seismice prin incursiuni dincolo de limita elastica. Cand se foloseste

spectrul de raspuns elastic, factorul ψ este luat mai mic ca 0.66 (ρ ≤ 1.33); ψ depinde de clasa de

ductilitate. Zonele disipative vor fi localizate in imbinari si conectori metalici, luand in considerare

si eventualele influente locale datorate tijelor care se deformeaza, iar elementele din lemn raman in

domeniul de comportare elastica.

b. comportare structurala putin disipativa – efectele actiunii sunt calculate pe baza unei analize

globale elastice, fara a lua in considerare comportarea neliniara a materialului. Cand se foloseste

spectrul de raspuns elastic, factorul ψ trebuie luat mai mare ca 0.66 (ρ ≤ 1.33).

Observatie:

ψ - coeficient de reducere a efectelor actiunii seismice, respectiv factorul de comportare a structurii de

rezistenta la actiunea fortei seismice, de ductilitate structurala, al capacitatii de redistributie a

eforturilor, al ponderii cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si

influenta efectelor de amortizare a vibratiilor altele decat cele asociate structurii de rezistenta;

ρ - factor de comportare a structurii de rezistenta la actiunea fortei seismice.

1.2. Proiectarea detaliilor constructive este foarte importanta pentru constructiile din lemn situate in

zone seismice. Trebuie asigurat traseul eforturilor in ansamblul structurii de la sol si fundatii la acoperis

si invers (prin forma structurii si continuitate), precum si existenta unei rezerve de rezistenta suficienta

(ductilitate si disipare de energie).

1.3. Principiile care guverneaza proiectarea impotriva hazardului seismic sunt:

- continuitate structurala;

- simplitatea structurala;

- regularitatea constructiei;

- uniformitate, simetrie si redundanta;

- rezistenta si rigiditate bi-directionala;




- rezistenta la torsiune si rigiditate.

1.4. Plastificarea si disiparea de energie poate sa se produca in imbinarile diferitelor elemente doar in

cazul imbinarilor semirigide (imbinari mecanice realizate cu elemente de imbinare metalice).

1.5. Lemnul pus in opera se comporta:

- fragil, la intindere transversala pe fibre, la forfecare, la intindere axiala, la incovoiere;

- semiductil, la compresiune axiala;

- ductil, la compresiune transversala.

1.6. O clasificare a structurilor este realizata in functie de comportarea lor in domeniul plastic si de

capacitatea lor de disipare de energie. Se definesc trei clase de ductilitate statica (tabel 1).

Tabel 1. Clase de ductilitate statica

Clase Ductilitate µS

I Inferioara (arce cu 2 sau 3 articulatii, grinzi, etc.) 1 … 3

II Medie (sarpante asamblate cu buloane,

cadre cu imbinari cu buloane, etc) 3 … 6

III Superioara ( structura din panouri) 6 … 12

Ductilitatea statica µS a imbinarilor este definita ca fiind raportul dintre deplasarea corespunzatoare

fortei maxime atinse in decursul incercarii sub incarcare monoton crescatoare si deplasarea

corespunzatoare starii limita elastice:

µS = δu / δy [1]

2. ALCATUIREA DE ANSAMBLU A CONSTRUCTIILOR DIN LEMN

2.1. Simplitatea structurala caracterizata prin existenta unor elemente clare si directe de transmitere a

fortelor seismice, este un obiectiv important de urmat de cand modelarea, analiza, dimensionarea,

detalierea si conceperea unei structuri simple conduce la o incertitudine mai redusa si astfel predictia

unei comportari seismice este mai sigura.

2.2. Constructiile se clasifica (conform Eurocode 5), in functie de regularitatea lor structurala in:

- structuri regulate;

- structuri cu regularitate medie;

- structuri neregulate.

2.3. Cerinte de alcatuire necesare pentru structurile regulate si cu regularitate medie sunt:

1. Structura nu trebuie sa aiba nici un element portant vertical a carei sarcina sa nu se transmita in

linie directa la fundatie. Daca contravantuirea este asigurata printr-un numar suficient de pereti, se

poate aprecia ca acest criteriu este respectat.




2. In concordanta cu rigiditatea laterala si distributia maselor, structura unei cladiri trebuie sa fie

aproximativ simetrica in plan dupa doua axe ortogonale.

3. Constructia trebuie sa aiba cel putin trei planuri de contravantuire non-concurente si de rigiditati

comparabile.

4. Rigiditatea in plan a planseului trebuie sa fie suficient de mare in comparatie cu rigiditatea laterala

a elementelor structurale verticale, astfel incat deformatia planseului sa aibe un efect redus in

distributia fortelor in elementele structurale verticale. Formele in plan de L, Γ, H, I, X trebuie

analizate atent, mai ales in ceea ce priveste rigiditatea bratelor laterale, care trebuie sa fie

comparabila cu cea a partii centrale, pentru a satisface conditia de diafragma rigida.

5. Forma constructiei in plan, ca si distributia maselor si rigiditatilor pe inaltime sa satisfaca anumite

conditii de regularitate:

a. Forma constructiei in plan trebuie sa prezinte o configuratie simetrica in raport cu cele doua

directii ortogonale.

b. Forma constructiei trebuie sa prezinte o continuitate regulata in sens vertical, in raport cu cele

doua directii ortogonale.

c. Configuratia in plan trebuie sa fie compacta, adica fiecare planseu sa fie delimitat de un poligon

convex. In cazul in care in plan exista intranduri si iesinduri, conditia de regularitate este

indeplinita daca acestea nu depasesc 5% din aria planseului.

d. Raportul intre laturile cladirii λ = Lx / Ly nu trebuie sa fie mai mare de 4. Daca nu este

indeplinita aceasta conditie, se prevede introducerea unor rosturi pentru structura de rezistenta a

cladirii.

2.4. Uniformitatea este caracterizata printr-o distributie uniforma a elementelor structurale in plan si pe

verticala, care permite transmiterea directa a fortelor de inertie create in masele distribuite ale structurii.

Daca este necesar, uniformitatea poate fi realizata prin impartirea intregii structuri prin rosturi seismice

in unitati dinamice independente.

Uniformitatea este, de asemenea, importanta si pe inaltimea structurii deoarece tinde sa elimine aparitia

zonelor sensibile unde concentrarile de eforturi sau cerintele de ductilitate pot conduce la un colaps

prematur.

2.5. Utilizarea uniforma a elementelor structurale distribuite creste redundanta si permite o redistribuire

favorabila a efectelor actiunilor si o disipare de energie in intreaga structura.




2.6. Elementele structurale trebuie distribuite in plan dupa directii ortogonale, fiind asigurate rezistente

si rigiditati comparabile in ambele directii principale.

2.7. Caracteristicile de rigiditate structurala trebuie stabilite in scopul minimizarii efectelor actiunii

seismice si limitarea dezvoltarii deplasarilor excesive care pot conduce la instabilitate datorita efectelor

de ordin doi sau la distrugeri locale.

2.8. Structurile din lemn, trebuie sa asigure o rezistenta la torsiune si rigiditate adecvata pentru a limita

efectele de torsiune care au tendinta de a solicita neuniform diferite elemente structurale. Pentru

aceasta, o solutie o constituie pozitionarea elementelor structurale la extremitatile structurii.

3. COMPORTAREA IMBINARILOR LA ACTIUNI SEISMICE

3.1. Imbinarile mecanice au o ductilitate buna, nu sunt sensibile la sarcini repetate si au capacitate de

disipare de energie.

3.2. Pentru a se evita ruperea prin fisurare prematura, trebuie respectate reguli privind distantele dintre

tije si dintre tije si capatul elementului din lemn care sunt stabilite astfel incat sa asigure o comportare

ductila (cf. NP 005/03 – “Cod pentru proiectarea constructiilor din lemn”). Majorarea spatiilor dintre

piesele de imbinare si fata de limitele elementului din lemn contribuie la cresterea rezistentei la fisurare

si, in consecinta, la sporirea imbinarii.

3.3. Fisurarea poate fi prevenita prin adaugarea in zona de imbinare a unor materiale de ranforsare, cu o

buna rezistenta la intindere transversala, precum contraplacile. In acest fel, fisurarea este mai bine

stapanita si este asigurata plastificarea elementelor de otel. Aceste doua concepte pot sa confere

imbinarii o comportare postelastica corespunzatoare (in termeni de ductilitate). Capacitatea de disipare

de energie poate fi imbunatatita prin alegerea de tije zvelte, care permit formarea de articulatii plastice.

Fisurarea este limitata atunci cand grosimea lemnului creste in raport cu diametrul tijelor.

3.4. Pentru a se evita o pierdere inacceptabila de rezistenta, trebuie sa se respecte urmatoarele trei

principii:

- proiectarea de piese de fixare care sa impiedice smulgerea elementelor din imbinare;

- prevenirea utilizarii de materiale care au o rupere fragila;

- utilizarea unor materiale cu o buna comportare sub sarcini repetate.

Daca sunt bine concepute, acestea sunt capabile de o buna comportare plastica. Pentru prevenirea

fisurarii lemnului, trebuie respectate distantele dintre dinti.




3.5. Reguli pentru imbinari

1. Se recomanda evitarea utilizarii de elemente comprimate si a imbinarile lor (imbinarile prin

chertare), care pot ceda din incarcari alternante.

2. Buloanele si dornurile vor fi fixate prin pregaurire. Buloanele si dornurile mari (d > 16 mm) nu vor

fi folosite in imbinarile lemn pe lemn si metal pe lemn, exceptand combinatiile cu alti conectori.

3. Dornurile, cuiele netede si scoabele nu vor fi folosite fara rezerve aditionale (piese suplimentare de

strangere - buloane – care se dispun in noduri sau pe lungimea elementului compus pentru a

strange pachetul de bare) impotriva retragerilor.

4. In cazul incarcarii perpendiculare pe fibre, rezervele aditionale vor fi folosite pentru evitarea

despicarii lemnului.

5. Panourile cu structura din lemn imbinate cu cuie prezinta o comportare ductila, superioara. Trebuie

ca panoul sa fie produs din lemn sau pe baza de lemn cu grosimea t1 > 4d, d fiind diametrul cuiului

< 3.1 mm.

6. Imbinarile cu cuie si dornuri, lemn pe lemn sau metal pe lemn sunt suficient de ductile atunci cand

grosimea minima a lemnului imbinat este de 8d si diametrul brosei d < 12 mm.

7. Toate reazemele trebuie sa aibe o legatura mecanica. Elementele de fixarile si suporturile trebuie

concepute astfel incat sa se evite ca elementele sa iasa din suportul lor.

8. Zonele disipative trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

a. In imbinarile cu cuie, buloane si dornuri de tip lemn pe lemn si lemn pe metal, grosimea minima a

elementelor imbinate este de 10 d, iar diametrul minim al elementului de imbinare d nu trebuie sa

depaseasca 12 mm.

b. In peretii structurali si diafragme orizontale, elementele de placaj vor fi pe baza de lemn cu o

grosime de minim 4d si diametrul cuiului d nu trebuie sa depaseasca 3.1 mm.

Daca aceste cerinte nu sunt indeplinite, dar este asigurata o grosime minima de 8d pentru cazul a.

si 3d pentru cazul b., se vor utiliza valorile reduse pentru coeficientul de comportare ψ, date in

tabelul 3.

9. Sunt considerate ca zone disipative in noduri, numai acele materiale si imbinari mecanice care au o

comportare corespunzatoare la solicitarea de oboseala.

10. Imbinarile incleiate sunt considerate zone ne-disipative.

11. Imbinarile prin chertare pot fi folosite atunci cand au capacitate suficienta de disipare de energie,

fara a prezenta riscul cedarii la forfecare sau intindere perpendiculara pe fibre.

12. Pentru materiale de finisaj (placaje) pentru pereti si plansee trebuie satisfacute urmatoarele conditii:

a. Placile din produse aglomerate derivate au densitatea specifica de cel putin 650 kg/m3;




b. Placile din placajele au grosimea de cel putin 9 mm;

c. Placile din PFL si PAL au grosimea de cel putin 13 mm.

03 - completare normativ p100-92

Documents