1|Page

Grup Scolar:

lucrare Pentru Atestarea Competentelor Profesionale Nivelul 3 CALIFICARE

Specializarea: TehnicIan Desenator IN ConstructiI Si InstalatiI

Indrumator:

Candidat:

Sesiunea 2012

2|Page

ConstructiI DIN METAL

3|Page

CUPRINS

Memoriu justificativ . Introducere.. Istoria construciilor din metal... Caracteristici generale ale construciilor metalice. Proprietile metalelor Elemente metalice folosite n construcii Produse laminate folosite n construcii.. Tevi pentru construcii i instalaii Produse din materiale neferoase folosite n construcii.. mbinarea construciilor metalice. Coroziunea i protecia metalelor Avantajele i dezavantajele elementelor si construciilor metalice. Elemente de construcii din metal Grinzile Stlpii Planee metalice Scri metalice. Perei din tabl Buiandrugi metalici. Acoperiuri... Tmplria metalic. Structuri metalice Bibliografie. Anexe...

4|Page

MEMORIU JUSTIFICATIV Metalul a fost folosit n construcii mult mai trziu dect lemnul, piatra natural, blocuri de argil. Metalul se foloseste pentru realizarea mbinrilor la piesele din lemn sau la rigidizrile zidriilor din blocuri de piatr natural. Incepnd cu secolul XIX constructiile de cldiri cu o structur metalic au avut o evoluuie lent. In Romnia, printre primele construcii metalice se numr conductele metalice pentru aduciunea apei la Iasi, primul pod metalic fabricat la Reia, linia de cale ferat Bucureti-Giurgiu. Caracteristicile generale ale construciilor metalice Materialele folosite pentru execuia construciilor metalice sunt: oelul obinuit, oelurile aliate cu rezistene mecanice superioare, aliajele de cupru i aluminiu. Mijloacele tehnice actuale permit realizarea unor mbinri de forme variate. In general, din metal se execut construciile supuse unor condiii grele de lucru n exploatare sau care au dimensiuni mari. Adaptarea costruciilor la cerine pe parcursul exploatrii este o calitate care d mult elasticitate n folosirea construciilor metalice. Astfel, modificrile structurale cerute de schimbare a procesului tehnologic i chiar consolidrile se pot executa uor, fr ntreruperea procesului de producie. Dintre elementele strucutrale ale construciilor metalice se pot fixa uor instalaii, ci de acces pentru mijloacele de ridicare. Dezavantajele construciilor metalice sunt: rezistena redus la coroziunea chimic i la foc, necesitnd mijloace de protecie adecvat. Metalele au fost folosite pentru realizarea stlpilor, grinzilor, planeelor, tmplriei, poduri pentru cile de comunicaie. Construciile metalice sunt rezistente i sigure datorit strucuturii, au modul de elasticitate ridicat i rezistene mecanice mari i relativ constante chiar dac ncrcrile nu se comport la fel la solicitrile de ntindere sau de compresiune. Elementele metalice au un grad nalt de prefabricare n uzine i se monteaz rapid pe santiere. Din construciile metalice se pot realiza elemente i structuri uoare compartiv cu zidria, iar datorit calitilor tehnice ale metalelor ce permit utilizare integral a materialului se pot obine seciuni mici care permit o larg tipizare i pot lucra la ncrcrile din exploatare imediat dup montaj. Elementele metalice au o comportare necorespunztoare sub aciunea focului fiind necesare masuri suplimentare pentru execuie proteciei antifoc i nu sunt ntotdeauna estetice. Metalele au anumite proprieti tehnice cum ar fi: structura materialelor metalice, densitatea, duritatea Brinell, rezistene mecanice, deformaii sub sarcin, conductivitatea termic. Materialele de construcii, din metal sunt utilizarte n construcii inginereti i industriale cum ar fi: planee metalice, scri, acoperiuri, perei din tabl, ui i ferestre metalice, structuri metalice, tevi, nituri, buloane, grinzi, stlpi i buiandrugi metalici. Planeele sunt utilizare pentru construcii cu un numr mare de etaje, cldiri cu deschideri i ncrcri mari. Scrile se folosesc la construcii industriale cu/sau fr structur metalic. Pereii din tabl se folosesc la construcii tip sala avnd deschideri mari. Buiandrugii metalici se execut din profile laminate I sau U solidarizare prin buloane sau etrieri i nglobate n zidrile sau beton. Tmplrie metalic (ui, ferestre) poate fi realizat n diferite variante constructive i se utilizeaz pentru spaii comerciale, industriale i la construcii social culturale. Structurile metalice se utilizeaz la construciile industriale i agrozootehnice de tip industrial acolo unde procesele tehnologice o impun cu precdere. Tevile sunt folosite n construcii i n instalaii (conducte, aparate, recipiente, tuburi i piese de legtur). Niturile i buloanele servesc la realizarea mbinrilor. Grinzile se utilizeaz pentru construcia planeelor cu ncrcri mari. Stlpii sune elemente de construcie verticale sau nclinate care intr n

5|Page

alctuirea structurilor metalice i care susin diferite pri ale construciei: ferme, planee, buncre i instalaii. Stlpii preiau ncrcrile din greutatea proprie i cele transmise de alte elemente transmindu-le fundaiilor de care sunt solidarizai la baza. Construciile metalice se realiezaz din elemente dispuse dup anumite scheme constructive variate ntre ele prin foma geometric, deschidere, schema, destinaie i static. INTRODUCERE Metalele sunt folosite n construcii pentru realizarea: stlpilor, grinzilor, planseelor sau platformelor industriale, arpantelor, tmplriei, poduri pentru cile de comunicaie. Construciile metalice utilizeaz metale feroase (font) i neferoase (cupru, nichel, zinc, plumb) sau aliaje (alam, bronz, duraluminiu) cu proprieti mbuntite fa de cele ale materialelor prime aliate.

ISTORIA CONSTRUCIILOR DIN METAL Metalul a fost utilizat n construcii mult mai trziu dect lemnul, piatra natural i blocurile de argil. Acesta se folosete pentru realizarea mbinrilor la pisele din lemn sau la rigidizrile zidriilor din blocuri de piatr natural. Primele elemente metalice mai importante s-au utilizat n secolul XVII la acoperiurile construciilor civile i la poduri. Obinerea oelului prin pudlare n jurul anului 1784 a deschis noi ci pentru folosirea metalului n construcii. Dup 1821 cnd s-au pus bazele calculului tehnic al construciilor metalice, au fost indicate modaliti tehnice de mbinare a elementelor metalice n structuri, s-a putut constata cu adevrat progresul i extensia utilizrii metalului n construcii. In Romnia, printre primele construcii metalice se numr: conductele metalice pentru aduciunea apei la Iai (1843); primul pod metalic fabricat la Reia i asamblat la Lugoj; gazometre de 9000 mc la Bucureti; linia de cale ferat BucuretiGiurgiu (1969). CARACTERISTICI GENERALE ALE CONSTRUCIILOR METALICE Materialele folosite pentru executia construiilor metalie sunt: oelul obinuit, oelurile aliate cu rezistene meanice superioare, aliajele de cupru i aluminiu. Mai mereu din metal se execut construciile supuse unor condiii grele de lucru n exploatare sau care au dimensiuni mari. Adaptarea construciilor la cerine pe pracursul exploatrii este o calitate care d mult elasticitate n folosirea construciilor metalice. Astfel, modificrile structurale cerute de schimbarea procesului tehnologic i chiar consolidrile se pot executa uor, fr ntreruperea procesului de producie. Adaptarea la teren Datorit sensibilitii mai reduse la tasrile difereniate ale terenului, o construcie metalic este cea mai indicat pentru un amplasament pe teren slab, tasabil i sensibil la umezeal. Dezavantajele construciilor metalice sunt rezistena redus la coroziunea chimic i la foc, necesitnd mijloace de protecie adecvate. PROPRIETATILE METALELOR

6|Page

Structura materialelor metalice este omogen, policristalin, grunoas, fiind bune conductoare de cldur i electricitate. In tehnica construciilor, pentru materiale, intereseaz urmtoarele caracteristici: a) densitatea materialele sunt compacte, lipsite de pori; b) duritatea Brinell ; c) rezistenele mecanice; d) deformaiile sub sarcin sunt mari, metalele deformndu-se pn la rupere, ntruct sunt materiale maleabile i ductile, fapt ce permite o varietate mare a produselor de prelucrare; e) conductivitatea termic. ELEMENTE METALICE FOLOSITE N CONSTRUCTII Dintre cele mai utilizate materiale amintim oelurile nealiate i speciale. Mrcile curente de fabricaie ale oelurilor pentru construcii sunt: OL 32, OL 37, OL 42, OL 50, OL 70, unde OL este simbolul oelului iar cifra care urmeaz este rezistena minim la traciune.

Sortiment OL 32 OL 34 OL 37 OL 42, 44 OL 52 OL 50, 60, 70 OLT OT OLC Oeluri aliate Domeniu de utilizare Tabl subire pentru profile laminate la rece, dense Benzi, tabl subire, nituri Alctuirea elementelor de construcie (bare laminate de armtur) Construcii din tabl, rezervoare, conducte. Alctuirea construciilor puternic solicitate n special n regim dinamic Sine pentru ci de rulare, aparate de reazem Tevi Oel carbon turnat n piese Oel carbon de calitate turnat n piese Buloane de nalt rezisten pentru mbinri supuse coroziunii chimice.

PRODUSE LAMINATE FOLOSITE N CONSTRUCTII Construciile metalice sunt alctuite n mare parte din produse laminate sub form de table i profile. Tabla se obine prin laminarea la cald a oelului carbon sau a oelului aliat. Prin tierea tablelor se obin platbande cu limea de 160...600 m i grosimea de 6...40 mm. Profilele laminate se deosebesc dup forma seciunii transversale i au caracteristici transversale. Sortiment Subtire Mijlocie Groasa Sectiune 1xb 1000x2000 1000,3000xmax12 m

Forma

Grosime (mm) 1;2 3;4 >4

Dreptunchiulara

7|Page

Fig. nr.1 Profile laminate din otel

8|Page

TEVI PENTRU CONSTRUCII SI INSTALATII Tipurile utilizate n construcii sunt realizate din mai multe variante: din oel fr sudur laminate la cald, din oel sudate longitudinal, din oel sudate elicoidal (pentru conducte, tuburi i pese de legtur). Nuturile i buloanele servesc la realizarea mbinrilor. In construcii se utilizeaz nituri din OL 34 sau OL 38 i nituri din materiale neferoase, confecionate din cupru, aluminiu i alam. PRODUSE DIN MATERIALE NEFEROASE Produsele cele mai frecvent utilizate sunt cele din aluminiu, zinc, plumb cupru i aliajele acestora. n tabel se poste observa pentru ce sunt utilizarte aceste produse. Produs Forma de utilizare Domeniul de utilizare Lucrri de instalaii, elemente de nchidere i finisaj Invelitori, conducte i instalaiiProdusAluminiu si aliajele sale Zinc Plumb Cupru

Forma de utilizareSarme,table,profile Tabla,sarma,conduce Conducte,elemente de reazem Tabla,sarma,conducte

Domeniu de utilizareLucreri de instalati,elemente de inchidere si finisaj Invelitori,conducte si instalati Instalati Conductori electrici,invelitori,elemente anexe acoperisurilor,tevi pentru cazane Lucrari de deronerie,instalati Lucrari de deronerie,instalati Elemente de rezistenta

Alama(cupru+zinc) Bronz(cu+sn) Duraluminiu(al+mg)

Produse finite Produse finite Produse finite

MBINAREA CONSTRUCIILOR METALICE Elementele de construcii metalice pot fi asamblate cu nituri, buloane, sudur, denumite geneic mijloace de mbinare. Din punct de vedere al modului de realizare, mbinrile pot fi : demontabile (cu

9|Page

buloane), demontarea fcndu-se fr degradarea mbinrii (piese i mijloace de mbinare) i nedemontabile (sudate). La alctuirea unei mbinri se au n vedere urmtoarele principii: o asamblate. Piesele care se mbin trebuie s aib aproximativ acelai coeficient de siguran la rupere. mbinarea trebuie s asigure continuitatea structural a pieselor n mbinare, transmiterea eforturilor trebuie s se fac ct mai uniform, fr concentrri locale i fr dezaxri, pentru a nu duce la apariia de eforturi suplimentare n mbinare. COROZIUNEA SI PROTECIA METALELOR Coroziunea este procesul de distrugere lent a metalelor sub aciunea chimic sau electrochimic a mediului. n prezena mediului i a O2, CO2 , a prafului i a agenilor biologici se desfoar procesul de coroziune chimic. Coroziunea electrochimic este datorat electroliilor i este consecina formrii unor pile electrice locale ntre zonele metalului. Ruginirea oelului aflat n teren este cauzat de prezenta curenilor electrici vagabonzi. In proiectarea construciilor metalice se au n vedere: realizarea barelor cu perimetru minim, suprafee laterale deschise uor accesibile, evitarea crearii de rosturi n zonele cu puternic coroziune, izolarea contactului dintre piesele de oel i cele din alte materiale (cupru, aluminiu). Protecia anticoroziv poate fi realizat dup execuie, prin vopsire n trei straturi sau metalizare. Alegerea metodei depinde de gradul de coroziune al mediului ct i de cerinele estetice i de durabilitate impuse. AVANTAJELE I DEZAVANTAJELE ELEMENTELOR SI CONSTRUCIILOR METALICE Avantaje: -Sunt rezistente i sigure datorit structurii omogene i izotrope a oelului; au modul de elastricitate ridicat i rezistene mecanice mari i relativ constante indiferent de ncrcri comportndu-se la fel la solicitrile de ntindere i comprsiune. -Se pot realiza elemente i structuri uoare comparativ cu zidria sau betonul armat, iar datorit calitilor tehnice ale oelului ce permit utilizarea integral a materialului se pot obine seciuni mici, economice. -Prezint un grad nalt de prefabricare n uzine i se monteaz rapid pe Permit o larg tipizare. -Pot lucra la ncrcrile din exploatare imediat dup montaj; - Calitatea materialului i execuia conduc la abordarea n calcule a unor ------0--Lucrrile de montaj pot fi executate n orice perioad a anului, fra coeficieni de siguran mai mici dect la alte materiale. o masuri speciale pe timp friguros. Dezavantaje: -Oelul este un material scump, energointensiv. - Prelucrarea i punerea n oper necesit for de munc calificat. - Au o comportare necorespunztoare sub aciunea focului fiind necesare -Nu sunt totdeauna estetice.

10 | P a g e

ELEMENTE DE CONSTRUCIE DIN METAL Construciile metalice se realizeaz din elemente dispuse dupa anumite scheme constructive variate ntre ele prin forma geometric, deschidere, schema, static i destinaie. Structurile se realizeaz din profile laminate sau bare cu seciuni compuse. Solidarizarea barelor se face prn intermediul mbinrilor de tipul celor cu buloane, nituri i elemente auxiliare precum guee, eclise, fururi. GRINZILE Grinzile cu inim plin se utilizeaz pentru construcia planeelor cu ncrcri mari, poduri pentru ci de comunicaie. Se execut din profile laminate pentru deschideri i ncrcri relativ reduse sau din bare din seciuni compuse, nituite sau sudate.

Fig.nr2 Grinda inima plina Grind cu inim plin Prin tiere i sudare se obin seciuni n care materialul este utilizat raional n special la nconvoiere. Tierea se execut dup o linie trapezoidal, trasat pe inima profilului; sudarea pieselor metalice obinute prin tiere se face dup distanare i eventuala introducere a unor plcue ntre ele. Grinzile obinute lucreaza aproximativ la fel cu cele tip Vierendell. Golurile permit trecerea cablurilor aferente instalaiilor.

Fig.nr3 Grinda cu inima plina avand sectiunea 1 cu goluri obtinute prin taiere Seciunea inimii se detemina tinnd cont de necesitatea satisfacerii simultane a urmtoarelor condiii: -Repartizarea optim a materialului ntre tlpi i inimi. -Asigurarea condiiei de rigiditate a grinzii. -Asigurarea inimii impotriva pierderii stabilitii locale.

11 | P a g e

Grinzile cu zbrele (fermele) sunt elemente de construcie cu rigiditate mare i mare economicitate din punct de vedere al consumului de metal, raportat la grinzile cu inim plin. Sistemele cu zbrele pot fi plane sau spaiale dup cum elementele componente sunt sau nu n acelai plan. Forma geometric a grinzii plane se alege n funcie de destinaia acesteia, de natura ncrcrilor i deschidere, de legtura grinzii cu alte elemente de construcie. Tipurile cele mai importante de grinzi metalice cu zbrele sunt: cu tlpi paralele, cu tlpi poligonale, trapezoidale i curbe.

Fig.nr.4 Sisteme de zabrele folosite la ferme metalice Sisteme de zbrele folosite la ferme metalice Sistemele spatiale cu zbrele sunt structuri de mare rigiditate spaial. Se utilizeaz acoperirea deschiderilor foarte mari: paviloane expoziionale, aeroporturi, hangare. Pot fi realizate sub form de plci, grinzi i arce cu zbrele. Fig.nr.5 Sectiuni cu bare pentru grinzile cu zabrele

STLPII Stlpii sunt elemente de construcie verticale sau nclinate care intr n alctuirea structurilor metalice i care susin diferite pri ale construciei: ferme, ci de rulare, palnsee, platforme, buncre i instalaii. Preiau ncrcrile din greutatea proprie i cele transmise de alte elemente transmitndu-le fundaiilor de care sunt solidarizai la baza. La un stlp se disting: capul superior, corpul i baza.

Fig.nr.6 Stalp cu sectiunea plina

12 | P a g e

Pentru solicitrile mari seciunea se suplimenteaz cu platbande metalice, sudate de profilul de baz. La solicitri importante, seciunea se alctuiete prin sudarea tablelor groase, profilurile U i I.

Fig. nr.7 Sec iuni compuse pentru stlpi metalici

PLANEE METALICE Planeele metalice sunt utilizate pentru construciile cu un numr mare de etaje, cldiri cu deschideri i ncrcri mari, la cldiri cu structuri metalice. Avantajele planeelor metalice sunt: -Comportare buna ca diafragme orizontale. - Permit alctuiri constructive variate cu nlime de construcie mic. - Asigur un grad nalt de prefabricare i posibiliti de rentabilizare. -Sunt mai uoare dect planeele din beton armat. Principalele variante de realizare a planseelor metalice sunt reprezentate in figurile nr.8,9 si 10

Fig.nr.8 Plansee din grinzi metalice cu elemente de umplutura rezemate pe pereti portent sau pe riglele scheletului metallic

13 | P a g e

Fig.nr.9 Plansee din grinzi metalice si placi din beonarmat

Fig.,nr.10 Planseu din profile de table pentru platform in hale industriale

SCRI METALICE Scrile metalice sunt utilizate cu precdere le construciile industriale cu sau fr structur metalic. Au o utilizare limitat pentru construciile civile i social-culturale.

Fig.nr.11 Scari metalice

PEREII DIN TABL Pereii din tabl se folosesc la construcii tip sala, avnd deschideri mari, la construcii industriale cu structur din beton armat sau metalic (cadre). Se realizeaz din tabl de oel, aluminiu cutat, ondulat, plan cu grosimea de 0,5...1,5 mm, galvanizat, electrozincat sau acoperit cu lacuri protectoare. Pereii pot fi simplii (la depozite, ateliere) sau tip sandvi incluznd o termoizolaie i bariere de vapori. Fixarea de elementele structurale se face prin prindere cu suruburi de o reea din pane realizate din oel sau lemn, dupa caz.

14 | P a g e

Fig.nr.12 Perete din table de otel BUIANDRUGII METALICI Buiandrugii metalici se execut din profile laminate I sau U solidarizate prin buloane sau etrieri i nglobate n zidrie sau beton. Se folosesc la bordarea superioar a golurilor din pereii portani. Pentru evitarea coroziunii, profilele metalice se vopsesc cu vopsea pe baza de minium de plumb. La nglobarea n zidrie se tencuiesc dup aplicarea unei plase de rabi sudat n puncte de profile metalice. ACOPERIUL Sarpantele din metal se realizeaz din grinzi cu zbrele (ferme) spaiale contravntuite i sunt indicate la cldiri cu deschideri mari (Sali de sport, pavilioane expoziionale) i la hale industriale. n condiiile actuale, acoperirea deschiderilor mari se face economic cu sisteme suspendate la care indicii tehnico-economici sunt favorabili. Reducerea important a greutii proprii a elementelor de acoperi face acoperiul, n ansamblul su, sensibil 21la aciunea dinamic a vntului. O structur deosebit, cu acoperi autoportant cu elemente de nvelitoare, din panouri sandvi de tabl de oel galvanizat i miez termoizolant din spum rigid poliuretanic s-a realizat la o construcie din Hanovra

15 | P a g e

Fig.nr .13 Acoperisul autoportant cu elemente tip Sandvis a - sectiune transversal; b - elemente metalice sandvi, c-detaliu de element sandvi; d-detaliu de mbinare a elementelor sandvi; 1-tabl din oel inoxidabil ; 2-rigl din lemn; 3-spum din mase plastic. TMPLRIA METALIC Tmplria metalic (ferestre, ui, vitrine, luminatoare), poate fi realizat n diferite variante constructive i se utilizeaz pentru spaii industriale, comerciale i la construcii social-culturale. Pot fi utilizate profile obiniute laminate din oel, profiluri din tabl ndoit la rece tip TN, din tabl ambutisat sau din profile plane, cutate sau ondulate din aluminiu. Figurile alturate arat cteva variante constructive de tmplrie metalic. Rostrile din tmplrie i spaiul n care se poziioneaz aceasta se trateaza cu spun poliuretanic rigid, asigurndu-se o fixare bun i o etanare perfomant la aciunea factorilor din mediul ambiant. Pentru spaii comerciale, n locul tmplriei de lemn, se poate utiliza i tmpria din PVC care confer ansamblului construit condiii de confort sporite i estetic deosebite. a, b, c - cu o singura foaie; d - cu dou foi ; f - cu dou foi i termoizolatie ignifugat g - u metalic pentru cldiri de locuit ; h - idem g, pe toc metalic i foaie din lemn i - ua cu toc i ram metalica cu tblii din lemn Ui metalice STRUCTURI METALICE Tipuri i domenii de utilizare Structurile metalice se utilizeaz la construciile industriale i agrozootehnice de tip industrial acolo unde procesele tehnologice o impun. O larg ntrebuinare o au i la realizarea construciilor inginereti: rezervoare, turnuri de telecomunicaii, silozuri, poduri pentru ci de comunicaie, estacade pentru instalaii. Avnd n vedere proprietile menionate, alegerea soluiilor constructive ce folosesc drept material principal de construcie metalul, depinde att de natura condiiilor de exploatare ct i de rezultatele analizei comparative prin calculul de eficien economic cu alte materiale de construcie. Structuri metalice cu ferme i stlpi cu mai multe deschideri Structuri metalice cu ferme i stlpi a) deschidere i legturi rigide ntre ferme i stlpi. b) legtura articulat ferm stlp ; c) legtur articulat fundaie stlp.

16 | P a g e

BIBLIOGRAFIE Construcii. Elemente generale pentru cadastru. Gabriela Ecaterina Proca. Construcii. Subansambluri constructive. Mirel Florin Delia. Editura Matrix Rom. Construcii. Alctuiri constructive ale principalelor subansambluri. Mihai Cum concepem construciile civile. Alexandru Ciornei. Editura Junimea. Ghid pentru autorizare, execuie i recepia locuinelor proprietate personal. icase.ro, construcii.ro, , mobinstal.ro,sporulcasei.ro,amvig.ro Editura Matrix Rom Bucureti. 2002. o Bucureti. 2004. o Manole. Editura Matrix Rom Bucureti. 2001. o o Asociaia Femina 2000. Piatra Neam. Martie 2004.