pereti forfecare

Date generale pereti forfecare:

• ductilitate ridicata si o capacitate mare de disipare a energiei ;

),,( 5280h

L L – distanta libera dintre stalpi;

h – distanta libera dintre grinzi;•Panourile sunt eficiente daca raportul

•In functie de capacitatea de rezistenta la voalare, peretii de forfecare se impart in 3

categorii:

(6) Perete de forfecare

nerigidizat

(6`) Perete cu panoul prevazut

cu gol bordat de rigidizari

PANOURI DE FORFECARE

(7) Perete de forfecare cu panoul rigidizat (7`) Perete de forfecare rigidizat + gol bordat

(8) Perete de forfecare compozit

Sisteme structurale folosind pereti de forfecare

Pereti de forfecare singulari

– peretele de forfecare este

singurul element ce preia

forta taietoare de etaj

Sistem dual cu pereti de

forfecare – peretele de

forfecare este proiectat sa

preia toata forta seismica;

cadrele preiau cel putin 25%

din actiunea seismica de

proiectare;

Sistem dual cu grinzi de

cuplare

(6) Perete de forfecare cu panou nerigidizat panoul de otel este nerigidizat si zvelt;

inima peretelui de forfecare este capabila sa reziste la intinderi mari; capacitate la compresiune neglijabila;

Actiunile laterale (actiunea vantului, actiunea seismica) sunt preluate de acesti pereti prin intermediul campului de diagonale intinse;

actiunile laterale sunt transmise de eforturile principale de intindere orientate dupa un unghi determinat in functie de geometria peretelui si de proprietatile elementelor de bordare (AISC 341-05):

)(

)(

LI

h

Aht

A

Lt

tg

cb

w

c

w

360

11

21

3

4

tw – grosimea panoului de inima;

Ab - aria elementului de bordare orizontal;

Ac - aria elementului de bordare vertical;

Ic - momentul de inertie al elementului de bordare vertical;

L - distanta dintre axele elementelor de margine verticale;

h - distanta dintre axele elementelor de margine

orizontale;

zveltetea panoului de otel este limitata astfel:

yw F

E

t

hL25

),min(

elementele de bordare sunt proiectate sa ramana in domeniul elastic, cu exceptia capetelor elementelor orizontale de bordare unde se pot dezvolta articulatii plastice;

starea de eforturi, ca urmare a fortelor aplicate, este prezentata in figurile ce urmeaza :

Fortele si reactiunile peretelui de forfecare Starea de eforturi corespunzatoare panoului

de inima si elementelor de bordare

Starea de eforturi corespunzatoare elementelor de

bordare pentru cazul unei grinzi intermediare

Rigiditatea elementelor de bordare verticale va fi limitata astfel : L

htI wC

4

003070.

Relatia de verificare a capacitatii stalpilor sub incarcari seismice (AISC 341-05):

maxPPnc unde 90.c

AFP crn

daca yF

E

r

LK714. atunci

y

F

F

cr FF E

y

6580.

daca yF

E

r

LK714. atunci Ecr FF 8770.

2

2

)(r

Lk

EFE

r – raza de giratie;

K=1 (AISC 360 - 05, C2)

L – inaltimea stalpului

Intr-un sistem dual cu panouri de forfecare,

pentru elementele ce bordeaza panoul (stalpi si

grinzi) trebuiesc respectate urmatoarele conditii

( conform AISC Seismic Provisions ) :yi

c

yf

f

F

E

t

h

F

E

t

b

452

3002

,

,

Relatia de verificare a panourilor de forfecare este:

modelarea peretelui pentru calculul in domeniul elastic se face cu

elemente de tip shell, iar pentru cazul unei analize neliniare push-over se

inlocuieste panoul de metal cu o serie de diagonale paralele ce lucreaza

doar la intindere (Thorburn et. al, 1983).

En VV

21

250

,

)sin(, cfwy

n

LtFV (AISC 341-05)

90, (AISC 360)

VE – forta taietoare corespunzatoare panoului

(7) Perete de forfecare cu panoul rigidizat

zveltetea panoului de inima este redusa prin introducerea de rigidizari;

rigidizarile au rolul de a preveni voalarea inimii panoului si de a permite atingerea intregii capacitati la forta taietoare a panoului;

rigidizarile constau in placi sudate pe una sau pe ambele fete;

verificarea stabilitatii locale a panoului de forfecare nu este necesara daca este indeplinita conditia:

yw F

Ek

t

H11, 2

55

)(H

ak

unde

H - inaltimea libera a panoului;

a - distanta dintre rigidizari

rezistenta nominala a panoului rigidizat este:

w

y

t

H

F

Ek

C

11,

y

w

Ft

H

kEC

2

511

)(

,

Ewyn VCAFV 60,

unde Aw = Htw

yw F

Ek

t

H11, 01,C

ywy F

Ek

t

H

F

Ek 37111 ,,

yw F

Ek

t

H371,

daca atunci

daca atunci

daca atunci

VE – forta taietoare corespunzatoare panoului rigidizat

(8) Perete de forfecare compozit

este format dintr-un panou metalic si un perete de beton armat prevazut pe una sau pe

ambele fete; conlucrarea este realizata prin intermediul conectorilor;

pentru aceeasi capacitate la forta taietoare, se obtin grosimi si greutati mai mici comparativ

cu peretele realizat integral din beton armat;

peretii de beton suplimenteaza capacitatea la forta taietoare; dar la determinarea capacitatii

panoului de forfecare se tine cont doar de capacitatea panoului de otel;

peretele de beton are rolul de a rigidiza panoul de otel , impiedicand voalarea acestuia;

AISC 341 recomanda o grosimea a peretelui de beton de min. 10 cm, daca peretele de beton

este dispus pe ambele fete, respectiv min 20 cm daca peretele de beton e dispus pe o singura

fata a panoului de otel;

•Intre elementele de bordare si peretele de beton se prevede un gol ce asigura o performanta

sesmica mai buna a peretelui de forfecare compozit; elementele de beton nu vor fi active

decat de la un anumit nivel al driftului;

Capacitatea nominala a peretelui este data de formula cfwyyns LtFRV 60,

Ry = 1.1 (conform AISC 1997);

Fy – limita minima de curgere;

tw – grosimea panoului de otel;

Lcf – lumina peretelui de forfecare

nyprNSE VRCV , undey

upr

F

FC

21

Capacitatea probabila la forta taietoare a panoului de otel este data de relatia:

La proiectarea peretilor compoziti de forfecare se recomanda ca panoul de otel sa preia

intreaga forta taietoare, iar peretele de beton sa reziste la combinatia (incarcari

gravitationale, moment incovoietor);

Fiecare conector trebuie sa fie capabil sa reziste la o forta de intindere rezultata din

voalarea inelastica a placii in timpul ultimelor cicluri de incarcare;

Elementele de bordare orizontale si verticale trebuie sa respecte, conform AISC Seismic

Provisions, urmatoarele conditii:

yi

c

yf

f

F

E

t

h

F

E

t

b

103

3102

,

,

Rezultatele analizei statice neliniare

(a) Curba de

capacitate din

ipoteza PUSH 1

(directia y)

(b) Curba de

capacitate din

ipoteza PUSH 2

(directia x)

PUSH 1 - pasul 5 PUSH 1 - pasul 6(final)

PUSH 2 - pasul 5 PUSH 2 - pasul 6

PUSH 2 - pasul 7 (final)

Concluzii

O crestere a rigiditatii in cazul structurii cu pereti de forfecare fata de structura cu contravantuiri excentrice: dmax = 0,0458 m (structura cu pereti de forfecare); dmax = 0,08 m (structura cu contravantuiri excentrice);

Ductilitate mai mare in cazul structurii cu pereti de forfecare fata de structura cu contravantuiri excentrice: driftmax = 0.00123 (structura cu pereti de forfecare); driftmax = 0.00218 (structura cu contravantuiri excentrice);

Perioada proprie de vibratie mai redusa in cazul structurii cu pereti de forfecare fata de structura cu contravantuiri excentrice: T1= 1,045 s (structura cu pereti de forfecare); T1= 1,927 s (structura cu contravantuiri excentrice);

Consumul de otel realizat pentru fiecare tip de structura in parte : structura cu contravantuiri excentrice: 88,5 kg/mp x 1,15 ≈ 102 kg/mp structura cu pereti de forfecare compoziti: 98,6 kg/mp x 1,15 ≈ 114 kg/mp structura cu pereti de forfecare rigidizati: 98,6 kg/mp x 1,20 ≈ 119 kg/mp

Varianta cu pereti de forfecare compoziti reprezinta o solutie avantajoasa din punct de vedere al comportarii la actiuni orizontale, dar si din punct de vedere al consumului de material.