ba i - partea a 9-a eugen lozincă

8/2/2019 BA I - Partea a 9-a Eugen Lozinc

1/41

B.A. I

BAZELE PROIECTRII

ef lucrri dr.ing. Eugen LozincCatedra Construcii de Beton Armat

UNIVE

RSITATEA

TEHNICA


2/41

B.A. I Introducere

Realizarea unei construcii implic dou faze:

PROIECTAREA are ca obiect ntocmirea roiectuluiconstruciei, respectiv reprezentarea n desen a

construciei n ansamblu i a prilor componente ndetaliu. Proiectarea este organizat pe specialiti:

Proiectul de arhitectur

Proiectul de rezisten a structurii Proiecte de instalaii (termice, sanitare, electrice,

ventilaii, utilaje tehnologice etc.)

EXECUIA reprezint materializarea proiectului,respec v pe aza p ane or n pro ec se execu nordinea indicat (n proiectul tehnologic) toate


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

2


3/41

B.A. I Obiectivele proiectrii

Inginerul proiectant de structuri face parte dintr-oechip ai crei membri lucreaz mpreun pentru arealiza proiectul unei construcii (cldire, pod, baraj,

construcie industrial etc.). n cazul cldirilor, echipa este condus de un arhitect,

care concepe alctuirea general a cldirii, iar inginerii

individuale ale acesteia (elementele structurii derezisten instala iile electrice de alimentare cu a decanalizare, de nclzire).

n cazul construciilor inginereti (couri industriale,castele de ap, baraje, tuneluri, poduri etc.), echipa este

n general condus de un inginer tehnolog sau


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

3

cons ruc or.


4/41

B.A. I Obiectivele proiectrii

La proiectare, inginerul structurist trebuie sincont de faptul cstructura de rezisten trebuie s

ndeplineasc urmtoarele criterii majore:

s fie adaptat utilizrii dorite; s aib un aspect estetic i s se ncadreze n mediu;

s fie economic;

s rspund exigentelor structurale de baz: s aibsuficient rezisten pentru a suporta efectele tuturor

vibra de o manier care s afecteze utilizarea

construciei; s reziste la aciunea agenilor agresivi din mediul

nconjurtor (durabilitate) i s permit ntreinerea ct


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

4

.


5/41

B.A. I Procesul de proiectare

Punctul de plecare l reprezint decizia clientului(persoan fizic, firm privat sau instituie public) dea construi un obiectiv (de exemplu o cldire).

La nceput trebuie identificate nevoile i prioritileclientului, pentru a determina principalele atribute aleconstruciei: cerine funcionale, estetice i bugetare

, . .

n consecin,n faza iniial este necesar s se,

identifice n special aspectele financiare (necesarul de

finanare, secvena de pli, sursele de finanare). Procesul de proiectare structural cuprinde trei etape:

concepia structurii, proiectarea preliminar i


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

5proiectarea detaliat.


6/41


I. Concepia structuriiPornind de la condi iile de func ionare i de la condi iile deamplasament (condiii climatice, intensitate seismic,

condiii geotehnice privind terenul de fundare):Se iau deciziile fundamentale privind natura i formastructurii, sistemul structural, materialele de construciei tehnolo ia de execu ie.

Se stabilesc dimensiunile elementelor structurale, deobicei pe baza de experien sau calcule preliminaresimplificate. (Ex.: pentru o cldire n cadre de beton armat sestabilesc grosimile plcilor i dimensiunile stlpilor i grinzilor)

suficient precizie dimensiunile elementelor structurale,pentru a putea evalua implicaiile asupra cerinelor


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

6

funcionale i a costurilor.


7/41


II. Proiectarea preliminarSe calculeaz eforturile sec ionale: e baza unui model

structural global sau eventual a unor scheme statice

simplificate i a considerrii tuturor aciunilor care pot.

Se dimensioneaz elemente structurale, respectiv sestabilesc dimensiunile sec iunilor de beton i cantitatea

de armatur necesar astfel nct elementele s fieasigurate mpotriva ruperii i s se respecte condiiile de

e orma a e e esc ere a sur or.

Se realizeaz antemsurtoarea, respectiv se determin

execuia construciei. Pe baza acesteia se estimeazcosturile i se pregtete documentaia de licitaie,


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

7

pentru selecionarea constructorului.


8/41


III. Proiectarea detaliatSe calculeaz i se roiecteaz toate detaliile structurale

pe baza dimensionrilor efectuate n faza anterioar, a

condiiilor de alctuire constructiv (armturi

execuie (armturi de montaj).

e re tesc desene detaliate de execu ie entru

constructor.Este faza care include cantitatea cea mai mare de

munci, n plus, se realizeaz de cele mai multe ori subpresiunea nceperii lucrrilor de execuie.

deoarece o detaliere incorect poate afecta n modhotrtor sigurana construciei, indiferent ct de


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

8exact a fost calculul de dimensionare.


9/41

B.A. I Prezentarea metodei de proiectare

Ingineria structural este arta de a folosi materiale (a crorproprieti pot fi doar estimate) pentru a construi structuri(ce nu pot fi modelate i calculate dec t aproximativ) ca sreziste la fore (care nu sunt cunoscute cu precizie) astfel

nct res onsabilitatea fa de si uran a ublicului s fiesatisfcut.

Analiza tridimensional a structurilor

Edward L. Wilson

n rocesul de roiectareEXIST NUMEROASE INCERTITUDINI


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

9


10/41


I. Abordarea deterministPn n secolul al XIX-lea construc iile erau conce ute

i executate empiric, iar sigurana lor depindea de

experiena i intuiia constructorilor.Apariia structurilor metalice a dus la dezvoltareateoriei rezistenei materialelor i la dezvoltarea unormetode de calcul ra ionale.

Principiul adoptat era ca efortul unitar maxim dinzonele critice ale structurii s nu depeasc o valoarenumit admisibil, obinut prin mprirea valoriimedii a rezistenei materialului printr-un coeficient de

med

radm

=


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

10


11/41


I. Abordarea deterministAceast metod a fost utilizat a roa e un secol dar

treptat inginerii structuriti au contientizat lipsurile

acestei abordri, n special faptul c plecnd de la

siguran.

n consecin a a rut i s-a dezvoltat no iunea de

siguran pe baze probabiliste.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

11


12/41


II. Abordarea probabilistConform abordrii robabiliste o structur este

considerat sigur dac probabilitatea de cedare este

inferioar unei valori stabilite.Trebuie subliniat faptul ceste nerealist de a pretinde

pentru o structur siguran absolut.

factorilor de diverse origini care, aleator de siguran,se combin ntre ei: incertitudini privind rezistena materialelorutilizate;

incertitudini privind dimensiunile elementelor structurale; incertitudini privind intensitatea aciuniloraplicate

structurii;


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

12

aproximaiile modelului de calcul.


13/41


II. Abordarea probabilistDin cauza dificult ii de a analiza robabilistic to i

aceti parametri, abordarea probabilist pentru calculul

siguranei structurale este extrem de dificil de aplicat.

Datele disponibile la ora actual, n special n ceea cerive te varia ia unor ncrcri recum i necesitatea

adoptrii n proiectarea curent a unor metode de calculsimple, nu permit nc abordarea siguranei structurilorpe aze s r c pro a s ce.

n consecin, n prezent se utilizeaz metode de calcul


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

13


14/41


III. Abordarea semiprobabilistDemersul semi robabilist se traduce ractic rin re uli

n parte forfetare, care asigur sigurana:

n parte cu ajutorul valorilor reprezentative alediverselor mrimi aleatoare (aciuni i rezistene),innd cont de dispersia valorilor rezultate din datelestatistice existente sau bazate e re uli de control i

certificare a produselor; n parte pe baza unor coeficieni pariali de

siguran, bazai pe experiena anterioari pecteva cazuri n care s-au efectuat calcule

n parte pe marje introduse, mai mult sau mai puinaparent, n relaiile de calcul.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

14


15/41


III. Abordarea semiprobabilistConsidernd c si uran a structurii este un fenomen a

crui nerealizare depinde de dou mrimi scalare, un

efect al aciunii (solicitare) Ei o rezisten,perfect cunoscute, nerealizarea fenomenului const nverificarea inegalitii:

RE

n realitate, att solicitarea E, ct i capacitateaportantRnu sunt perfect cunoscute, fiind n fapt

,valorile mediiEm iRm i abaterile standard Ei R (cecuantific dispersia variabilelor n jurul valorilor


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

15

medii):


16/41


III. Abordarea semiprobabilistAstfel n abordarea robabilist cedarea structurii este

legat de o valoare a probabilitii caR E:

ERROBpf =


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

16


17/41


III. Abordarea semiprobabilist n metoda semi robabilist calculul robabilistic este

nlocuit prin verificarea unui criteriu n care intervin

valorile caracteristice ale luiEiR (obinute n general

siguranFi M (n general de natur determinist):kR

M

kF


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

17


18/41


Exigene de performan

,pe durata vieii considerate la proiectare, cu un nivel de

fiabilitate adecvat i ntr-un mod economic: s reziste la toate aciunile i influenele probabile care

pot s apr n timpul execuiei i utilizrii

s r m n ap u z r pen ru care a os pro ec a .

O structur trebuie proiectati executat astfel nct s nu-

evenimente ca explozii, impact sau consecinele erorilor

umane.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

18


19/41


Exigene de performan

adecvat a una sau a mai multe din msurile urmtoare:

evitarea, eliminarea sau reducerea riscurilor la care poate fisupus construcia;

alegerea unei forme structurale care s aib o sensibilitate

alegerea unei forme structurale i a unui mod de calcul care sasigure capacitatea structurii de a rezista n cazul dispariieiunui element individual sau a unei pri limitate a structurii,sau la apariia unei avarii localizate de amploare acceptabil;

evitarea e ct osibil a unor sisteme structurale care otceda fr avertisment;

asigurarea conlucrrii elementelor structurale.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

19


20/41


STRI LIMIT

mai satisface exigentele de comportare din proiect.

Stri Limit Ultime (SLU)

Stri Limit de Serviciu (SLS)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

20


21/41


STRI LIMIT

altor forme de cedare ale structurii:

elementele sale, considerate ca un corp rigid (EQU).

,ruperea sau pierderea de stabilitate a structurii saua unuia din elementele sale inclusiv reazemele ifundaiile (STR/GEO).


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

21


22/41


STRI LIMIT

dincolo de care condiiile de exploatare specificate nu

mai sunt asigurate: Deformaiile care duneaz aspectului construciei sau

utilizrii sale efective (inclusiv funcionarea defectuoas a

elementelor nestructurale. Fisurarea betonului, care poate duna aspectului construciei,

durabilitii sau etaneitii acesteia.

Vibraii care duneaz confortului utilizatorilor sau provoac

. Degradarea betonului prin compresiune excesiv, care i poate

reduce durabilitatea.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

22

Degradri vizibile produse de oboseal.


23/41


DURATA DE VIA PROIECTAT

construciei n scopul prevzut, cu ntreinerea

prevzut, dar fr reparaii majore.

Durata de via roiectat a construc iei conform EN 1990


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

23


24/41


ACIUNI

O for (ncrcare) aplicat direct structurii,

O deformaie impus (aciune indirect); ca spre

tasrile difereniate ale reazemelor (terenului defundare .


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

24


25/41


ACIUNI

Aciuni permanente (G), pentru care variaia mrimii

(Ex.: greutatea proprie a structurii);

,

timp n raport cu valoarea medie nu este neglijabilEx.: ncrcrile utile ncrcrile din vnt sau z ad

Aciuni accidentale (A),n general de scurt durat,

mic de apariie pe durata de via proiectat astructurii (Ex.: exploziile sau impactul cu vehicule).


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

25


26/41


ACIUNI

Aciuni fixe (Ex.: greutatea proprie)

Aciuni libere (Ex.: ncrcrile utile mobile, efectelevntului i ale zpezii)

Dup natura aciunii se disting:Aciuni statice, care nu provoac acceleraii

semnificative structurii sau unui element structural;

Ac iuni dinamice, care rovoac accelera iisemnificative structurii sau unui element structural.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

26


27/41


ACIUNI

Valoarea caracteristic (Gk, Q

k, A

k) este principala

.

Dac poate fi stabilit pe baze statistice, este aleas

sensul defavorabil, pe o perioada de referin, inndcont de durata de via roiectat a construc iei i dedurata situaiei de proiectare.

cunoscut, valoarea caracteristic reprezint o valoarenominal fixat pe baze nestatistice, de exemplu pe


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

27

baza experienei acumulate.


28/41


ACIUNI

Valoarea de combinaie a aciunilor variabile (0Q

k)

aciuni, pentru a ine cont de probabilitatea redus desu ra unere simultan a valorilor celor mai

defavorabile ale mai multor aciuni variabileindependente.

Valoarea frecvent (1Qk) este apropiat de o valoare

central a repartiiei statistice a valorilor aciunii.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

28


29/41


ACIUNI

Valoarea cvasipermanent (2Q

k) se determin astfel

reprezinte o parte considerabil (peste 50%) dinerioada de referin aleas.

Se utilizeaz n gruprile accidentale i seismice la SLUi pentru efectele de lung durat la SLS.

Valoarea de calcul (de proiectare) se exprim astfel:

FFF == rep

- coeficient parial de siguran corespunznd aciunilor considerate

i innd cont de posibilitatea variaiei defavorabile a aciunilor.f


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

29

- poate fi 1, 0, 1 sau 2.i


30/41


ACIUNI

Pentru calculul elementelor i structurilor la diferite,

grupate n combinaii defavorabile practic posibile.

.

Aciunile cvasipermanente i variabile se iau n considerare

seciunea i la starea limit considerat.

gruprilor speciale, cte una n fiecare grupare special.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

30

P d i d i


31/41


ACIUNI

Dac efectul aciunilor permanente este defavorabil:

++ ikikjk QQG ,,01,, 5.15.135.1

Dac efectul aciunilor permanente este favorabil:++ ikikjk ,,01,, ...

Pentru situaia de proiectare seismic:

++ ikiEkIk QAG 2


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

31

P t t d i d i t


32/41


ACIUNI

(cf. CR0-2004)

(cf. CR0-2004)

(cf. CR0-2004)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

32

P t t d i d i t


33/41


ACIUNI

Gruparea caracteristic:

Gruparea frecvent:

++ ikikjk QQG ,,01,,

++ikikjk QQG ,,21,1,1,

+ ikijk QG ,,2, ++ ikiEkIjk ,,2, .

Ultima relaie corespunde verificrii deplasrii


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

33

.

P t t d i d i t


34/41


PROPRIETILE MATERIALELOR kPentru rezistene valorile caracteristice corespund unui

fractil al distribuiei statistice.Pentru rigiditi (pentru modulele de elasticitate), valorile

caracteristice corespund valorilor medii.

Valorile de calcul (de proiectare) sunt definite ca:kXX

=

- valoarea medie a coeficientului de conversie care ine seama de efecte de

m

,

- coeficientul parial de siguran pentru proprietatea materialului sau produsului

care ine seama de posibilitatea de abatere nefavorabil a proprietii

materialului sau rodusului de la valoarea ei caracteristic i de artea

m


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

34

aleatoare a coeficientului de conversie .

Prezentarea metodei de proiectare


35/41


PROPRIETILE MATERIALELORFrecvent factorul de conversie este de a inclus n

valoarea caracteristicXk.

Coeficienii pariali de siguranin cont de difereneledintre rezistenele materialelor ncercate n laborator i celeobinute n condiii de exploatare. Conform EN 1992-1-1coeficien ii ar iali de si uran sunt:


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

35

B A I Prezentarea metodei de proiectare


36/41


PROPRIETILE MATERIALELOR Pro riet ile betonului cf. EN 1992-1-1

Clasa de rezisten a betonului este asociatrezistenei

caracteristice cores unznd fractilului de 5% msurat ecilindrufcksau pe cubfck,cube.

Rezistena de calcul (de proiectare) la compresiune a

betonului se determin ca:ckff =

Rezistena medie la compresiune a betonului se obine ca:

C

( )MPaff ckcm 8+=


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

36



37/41


PROPRIETILE MATERIALELOR Pro riet ile betonului cf. EN 1992-1-1Rezistena medie la ntindere a betonului se obine ca:

32/

( )

>+=

=

6050101122 /Cclas.pt/fln,f

c as.p.

cmctm

ckctm

Rezistenele caracteristice la ntindere ale betonului:= %ractil. 5700

= %fractilf.f ctm.,ctk

.,

95301950

Valoarea medie a modulului de elasticitate a betonului:

( ) MPanfcufE cmcmcm3.0

10/22 =


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

37



38/41


PROPRIETILE MATERIALELOR Pro riet ile betonului cf. EN 1992-1-1

Proprietile armturii (cf. EN 1992-1-1)

valorii caracteristice a limitei de curgerefyk:

ykf=


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

38

S

yd



39/41


CONDIII DE VERIFICARE Este necesar s se verifice c nici o stare limit nu este depit,

fiind necesar s se ia n considerare toate situaiile de proiectare itoate cazurile de ncrcare corespunztoare.

La verificarea unei stri limit de echilibru (EQU):

stst ,,

n careEd,dstiEd,stb reprezint efectele de calcul ale aciunilor destabilizatoarei, respectiv, stabilizatoare.

La verificarea unei stri limit care implic ruperea unuielement sau deformaia sa excesiv (STR):

dd RE

n careEdeste valoarea de calcul a efectului aciunii (solicitrii), iarRdeste capacitatea portant de calcul corespunztoare, determinat


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

39

cu valorile de calcul ale proprietilor structurale relevante.



40/41


CONDIII DE VERIFICARE Este necesar s se verifice c nici o stare limit nu este depit,

fiind necesar s se ia n considerare toate situaiile de proiectare itoate cazurile de ncrcare corespunztoare.

Trebuie verificat condiia:

n care:

dd CE

Edeste valoarea de calcul a efectului aciunilor, determinat n funcie decombinaiile asociate SLS (ex.: deschiderea maxim a fisurilor sau

sgeata unui element ncovoiat), iarCdeste valoarea nominal sau n funcie de anumite proprieti decalcul pentru materiale, relativ la efectele de calcul ale aciunilorconsiderate; (ex.: deschiderea admisibil a fisurii sau sgeata admisibil


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

40

a unui element ncovoiat)

B A I Etapele de proiectare


41/41

B.A. I Etapele de proiectare

i. Calculul la Starea Limit Ultim (STR)

ii. Alctuirea constructiv a elementuluir ri

e

stenecesa

upuselacicl

dencrcare.

.

lullaob

osea

elementeles

enumer

oase

iv. Calculul la starea limit de deschiderea fisurilor

Calc

doarl

foar


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

41

.

ba i - partea a 9-a eugen lozincă

Documents