1

Cursul 1

TIPURI DE STRUCTURI PENTRU CL DIRI ÎNALTE1.1 Cele mai înalte cl diri din lume

Locul 1. Taipei 101 din Taipei, TaiwanCladirea Taipei 101, ridicata in 2004, are 101 etaje si o inaltime de 509 metri,fiind omologata ca cea mai inalta din lume. Tot Taipei mai detine un record sianume a celui mai rapid lift din lume, care poate sa atinga o viteza maxima de

1010 metri / minut la urcare si 600 metri / minut la coborare.

2

Locul 2. Shanghai World Financial CenterShanghai World Financial Center are 492 metri si 101 de etaje.

3

Locul 3. Turnurile Petronas din Kuala Lumpur, MalaieziaTurnurile Petronas au fost construite in 1998 si au o inaltime de 452 metri (88

etaje), fiind astazi cele mai inalte turnuri gemene din lume.

4

Locul 4. Turnul Sears din ChicagoTurnul Sears are o inaltime de 442 metri si 108 de etaje si a fost construit in

anul 1974.

5

Locul 5. Turnul Jin Mao din Shanghai, ChinaTurnul Jin Mao a fost inaugurat in anul 1998 si are o inaltime de 421 metri si

88 de etaje. Este cel mai inalt punct de observatie din China.

6

Locul 6. Centrul Financiar International Nr. 2 din Hong KongA fost construit in anul 2003, si are o inaltime de 415 metri si 88 de etaje.

7

7. Piata CITIC din Guangzhou, ChinaInaugurata in 1997, cu o inaltime de 391 metri si 80 etaje, a fost, pana la terminarea

turnului Jin Mao, cea mai inalta cladire din China.

8

Locul 8. Piata Shun Hing din Shenzhen, ChinaTerminata in 1996, este considerata azi cea mai inalta cladire “de otel” din

China, fiind a treia ca inaltime in tara sa.

9

Locul 9. Empire State Building din New YorkEmpire State Building are o inaltime de 381 metri si 102 etaje. A fostconstruita in 1931, cu scopul declarat de a fi cea mai inalta cladire de pe

Pamant. Turnurile Gemene, cu 417 si 415 metri, l au detronat apoi, pana laatacul terorist din 11 septembrie 2001. De atunci, Empire State este, din nou,

cea mai inalta cladire din New York.

10

Locul 10. Piata Centrala din Hong KongConstruita in anul 1992, cladirea cu 78 de etaje ajunge pana la inaltimea de 374metri. Atriumul piramidal, situat la ultimul etaj, este considerat cea mai inalta

biserica din lume.

11

Burj Dubai din Dubai (poza facuta in ianuarie 2009)In curand, locul 1 va fi detronat de Burj Dubai din Dubai, a carui constructiese va definitiva anul acesta si va intra astfel in cartea recordurilor ca fiind ceamai mare cladire din lume. Va fi pe departe cea mai inalta cladire din lume, cu

o inaltime de peste 818 m, deci cu peste 200 m mai mult decat primul localactual.

12

1.2Cele mai înalte cl diri din România

Locul 1. Tower Center International este o cl dire de birouri de clas A dinapropiere de Pia a Victoriei din Bucure ti. Are 22 de etaje i 4 nivele însubteran, cu o suprafa total de 31 000 de m². Cu o în ime de 110 demetri[1], Tower Center International este cea mai înalt cl dire din România.

13

Casa Scânteii, conceput ini ial sub denumirea de Complexul Casa Scânteii, afost construit în 5 ani (1952 - 1957) fiind destinat public rii presei de stat iîn special a ziarului Scânteia, "organ" al Comitetului Central al PartiduluiMuncitoresc Român. Antena de pe aceast cl dire a constituit pentru o vreme,începând din 1956, emi torul Televiziunii Române.Dup anul 1989, Casa Scânteii este cunoscut sub denumirea de Casa PreseiLibere.

14

Turnul de testat ascensoare este cea mai înalt construc ie industrial dinBucure ti, fiind construit în 1972 dup planurile arhitectului CorneliuBorcoman i a inginerilor Gheorghe Negoi , V. Guran, E. Pajor, D. Macovei.Turnul, înalt de peste 90m i cu o suprafa în sec iune de 400 mp, esteamplasat în cartierul Grivi a, în apropierea G rii de Nord. Construc ia esteformat din 6 pu uri i câteva laboratoare, folosite pentru testareaascensoarelor, precum i pentru realizarea unor experimente specifice, necesareîn construc ia ascensoarelor.

15

BRD Tower este o cl dire de birouri de clas A din Pia a Victoriei, Bucure ti.Are 19 etaje i o suprafa de 37.000 m². Parcarea din subsol are trei nivele.

16

Palatul Parlamentului din Bucure ti, România (cunoscut sub numele de CasaPoporului înainte de revolu ie), cu dimensiunile în plan de 270 m x 240 m, 86 mîn ime i 92 m sub p mânt. Are 12 nivele la suprafa i alte 8 subterane.

17

Hotelul Intercontinental. Cl direa este construit între anii 1968-1970, dupplanurile arhitec ilor Dinu Hariton, Gheorghe N drag, I. Moscu. A fost cea maiînalt cl dire din Bucure ti pân în 2004.Cu cele 22 de etaje ale sale, hotelul înalt de 90 de metri avea o form ce ofereaoaspe ilor o panorama unic . Hotelul InterContinental este primul hotel de 5stele construit în Romania i una dintre cele mai înalte cl diri ale capitalei. Laetajul al 19-lea, se afl Apartamentul Imperial. Apartamentul cu o suprafa de240 mp este mobilat cu mobil alb din nuc poleit cu aur i corpuri deiluminat din sticl de Murano.

18

Palatul Telefoanelor este o cl dire reprezentativ a Bucure tiului, aflat încentrul capitalei, pe Calea Victoriei. În prezent este sediul Romtelecom.Palatul, înalt de 52,5 m, a fost construit între anii 1929 - 1934 într-un stilspecific zgârie-norilor americani. Pân în anii '70 a fost cea mai înalt cl diredin Bucure ti. Construc ia a înregistrat i o premier , ea fiind prima cl direînalt cu schelet metalic din România.

19

1.3Criterii pentru alegerea tipului structurii unei cl diri înalteTipul structurii unei cl diri înalte este ales func ie de urm torii parametri:

- forma în plan a cl dirii;- func iunea cl dirii;- rimea i natura înc rc rilor;- raportul dintre în imea i l ime cl dirii;- raportul dintre deschideri pe direc ia longitudinal sau transversal ;- tipul închiderilor exterioare;- condi iile de fundare;- sistemele tehnologice i de instala ii aferente (ascensoare, instala ii

electrice, ap , canalizare, etc.);- considerente legate de tehnologia de execu ie i de montaj;- considerente economice.

1.4 Clasificarea structurilor dup natura materialuluiFunc ie de tipul materialului utilizat pentru realizarea structurii unei cl diriînalte, acestea se clasific în urm toarele categorii:

a) Structuri din beton armat- cu arm tur flexibil ;- cu arm tur rigid

b) Structuri din o el cu elementele structurale alc tuite din profilelaminate

c) Structuri mixte –cadre din beton cu arm tur rigid i contravântuiri din profilelaminate metalice;- cadre metalice contravântuite cu diafragme din beton armat,- structuri metalice cu plan ee din beton armat sau plan ee mixte

din tabl cutat i suprabetonare din beton armat.

1.5 Structuri din beton armat

a) Structuri duale compuse din:- cadre contravântite cu diafragme;

20

21

- cadre periferice cu diafragme grupate în nuclee centrale caread postesc sc ri, lifturi, coloane de instala ii, grupuri sanitare, etc),

- structuri tub în tub - compuse dintr-un tub perimetral perforat iar în zonacentral un nucleu. Leg tura dintre cele dou tuburi se realizeaz cuelemente de cadru.

22

-b) structuri în diafragme,- cu diafragme dese (sistemul fagure) la care diafragmele sunt dispuse lafiecare travee, având func ia i de pere i desp itori interiori. Este specificcl dirilor cu func iunea de c mine, hoteluri, spitale, etc.

23

- cu diafragme rare (sistemul celular) la care numai o parte din pere iidesp itori sunt diafragme din beton armat. Pe traveile intermediare se prev dstâlpi perimetrali sau interiori, diafragmele sunt dispuse la fiecare travee, avândfunc ia i de pere i desp itori interiori. Diafragmele dispuse pe conturulapartamentelor conduc la o conformare seismic mai bun .

24

- structuri cu nuclee (tuburi) –la care diafragmele sunt grupate într-un nucleucentral sau în mai multe nuclee, în rest structura este din cadre.

25

1.6 Principiile de alc tuire general a structurilor cu diafragme.

În raport cu structurile în cadre, structurile cu diafragme rare sau cu nucleeparticularitatea acestor cl diri o constituie faptul c rigiditatea lateral aconstruc iei este concentrat într-un num r restrâns de elemente portanteverticale. Din acest motiv se recomand ca:- s fie evitate nesimetriile pronun ate,- plan eele s fie suficient de rigide pentru a lucra ca aibe orizontale, capabile

colecteze for ele orizontale i s le transmit la diafragmele verticale;- elementele structurale verticale (diafragme, stâlpi intermediari) trebuie dispuseîn plan astfel încât s asigure transmiterea la pere ii structurali o înc rcaregravita ional suficient care s compenseze cât mai mult efectul defavorabil deîntindere din încovoiere;- reducerea la minim a efectului nesimetriilor de mase i rigidit i pentru a evitaefectul defavorabil de torsiune general cauzat de aplicarea excentric arezultantei for elor orizontale,

26

- introducerea de rosturi seismice care s fragmenteze construc ia în tronsoanesimetrice;- disimetriile induse de retragerile de la ultimele niveluri trebuie s fie cât maireduse;- diafragmele trebuie s fie dispuse cât mai departe fa de centrul de rigiditatepentru ca bra ul de pârghie s fie cât mai avantajos,- se va evita aplicarea înc rc rilor gravita ionale care ac ioneaz asupraansamblului cu excentricit i mari dirijate în acela i sens, care determin osolicitare de încovoiere general major .

1.7 Tipuri de structuri metalice pentru cl diri înaltePentru structura metalic a cl dirilor înalte se pot adopta urm toarele sistemeconstructive :

- în cadre rigide transversale i longitudinale ;- în cadre rigide transversale i cadre longitudinale contravântuite;- în cadre rigide cu contravântuiri transversale i longitudinale;- sistem cu nucleu i stâlpi;- sistem cu nucleu i tiran i;- sistem tubular i tubular multiplu;- alte solu ii.

Observa ii.a) sistemele din cadre rigide cu contravântuiri verticale pot fi dispuse într-

un panou pe toat în imea cl dirii i cu extinderi în unele panourial turate;

b) contravântuirile verticale se dispun în planul stâlpilor perimetrali dupdirec ie longitudinal i transversal ;

Structura tubular este alc tuit din stâlpi a eza i la distan mic pe perimetrui lega i la nivelul fiec rui etaj cu grinzi foarte rigide. În interiorul tubului se

amplaseaz stâlpi pentru sus inerea grinzilor i plan eelor.Structura poate fi contravântuit vertical i pe toat în imea i l imea cl diriiformand grinzi cu z brele plane care sporesc foarte mult rigiditatea lateral acl dirii. În interiorul cl dirii stâlpii preiau preponderent înc rc rile verticaletransmise de plan eul cl dirii.Structura tub în tub este alc tuit din stâlpi dispu i la distan în planul exterioral cl dirii, lega i între ei cu grinzi rigide. Al doilea tub este format dintr-unnucleu central cu stâlpi metalici sau diafragme din beton armat.

27

Structura format din celule legate între ele pe în ime cu grinzi rigide.Sistemul poate fi completat cu contravântuiri verticale a ezate în planulpere ilor exteriori ai cl dirii.

a b c d e f g

1.7.1. Structuri metalice alc tuite din cadre rigide transversale ilongitudinale

Transversal cl direa poate avea dou sau mai multe deschideri iar în cazul unorcl diri cu lungime mare, poate fi desp it prin rosturi de tasare sau seismice.Leg turile dintre stâlp i rigl sunt rigide i trebuie s poat prelua eforturilesec ionale care se dezvolt în îmbinare.Dac momentul care poate solicita îmbinarea rigl -stâlp MRd este mai mic decâtfa de momentul plastic capabil al riglei Mp, Rd, nodul se consider semirigid.Capacitatea de rezisten a prinderii rigl -stâlp nu trebuie s fie inferioar fade cea necesar transmiterii solicit rilor de calcul în nod.

28

Atunci când la un cadru cu multe deschideri, una din deschideri este mai micdecât celelalte (fig.c), prinderea riglei în deschiderea mai mic poate fiarticulat de stâlp.O rigl poate fi prins articulat de stâlp dac momentul de calcul al prinderiiMRd nu dep te 25% din momentul plastic de calcul al riglei prins înarticula ie. De asemenea articula ia trebuie s posede o capacitate suficient derotire i rezisten .Prinderea stâlpilor în funda ie poate fi încastrat sau articulat .

1.7.2. Structuri metalice alc tuite din cadre rigide transversale i cadrelongitudinale cu articula ii

Rigiditatea redus a sec iunii stâlpilor în afara planului transversal, facenecesar prinderea riglelor longitudinale de stâlpi cu articula ii pentrudesc rcarea sec iunii stâlpului de momentele încovoietoare care ar solicitasec iunea stâlpului fa de axa de iner ie minim . Aceast solu ie este înavantajul montajului, prinderea articulat fiind mai u or de executat în raport cuprinderea încastrat .Pentru asigurarea stabilit ii este necesar prevederea de contravântuiriverticale dispuse în anumite panouri din irurile de stâlpi (a,b,c).

29

În cazul cl dirilor lungi contravântuirile se dispun atât în planul cadrelorlongitudinale perimetrale cât i în planul cadrelor longitudinale interioare (e).Contravântuirile pot fi în X pe în imea unui nivel (a) sau pe în imea a douniveluri (c) sau în k pe în imea unui nivel.

1.7.3. Structuri metalice alc tuite din cadre rigide transversale iarticula ii

Prin legarea articulat a stâlpului superior de nodul rigid al cadrului inferior selimiteaz efectul de cadru la nivelul fiec rui etaj. Astfel se transmit numai for everticale i orizontale f momente încovoietoare. Introducerea articula iilormic oreaz rigiditatea lateral a structurii. De asemenea stâlpii nu pot fi

30

executa i continuu pe mai multe niveluri. În schimb cadrul poate fi prefabricati montajul la pozi ie se reduce numai la fixarea stâlpului în articula ia de la

baza stâlpului. Cadrul longitudinal poate fi realizat cu articula ii icontravântuiri.

1.7.4. Structuri metalice alc tuite din cadre transversale cu noduri rigidei contravântuiri verticale transversale

Rigiditatea lateral a structurii în cadre cu noduri rigide este m rit substan ialdac în structura sunt introduse contravântuiri sau diafragme verticale (a) .Dac cl direa este p trat (B) contravântuirile se a ez dup ambele direc ii înplanul cadrelor transversale i longitudinale.O eficien m rit a contravântuirilor executate pe o singur deschidere seob ine dac la nivelul superior i eventual mijlociu contravântuirile sunt extinsei pe deschiderile al turate (b,c).

În figura A cl direa este dreptunghi alungit la care au fost introduse numaicontravântuiri verticale în planul cadrelor transversale.

31

a) Sistem de contravântuire longitudinal i transversal a unei cl diri înalte

Atunci când sistemul de contravântuire vertical se aplic pe dou deschideri(d) sunt legate între ele la unul sau dou niveluri (D).

32

Efectul for elor orizontale se repartizeaz atât pe cadrele contravântuite cât i înplanul cadrelor necontravântuite.Notând cu 1 coeficientul de reparti ie a înc rc rilor pe cele 2 cadrecontravântuite i cu 2 pe cele 5 cadre necontravântuite se pot scrie rela iile:

12

1t2

12

2t1

t21

2211

52H

52H

H52

unde:

- 1 este s geata pentru for a orizontal determinat pentru Ht =1 la nivelulsuperior al cadrului contravântuit;

- 2 este s geata pentru for a orizontal determinat pentru Ht =1 la nivelulsuperior al cadrului necontravântuit;

Un calcul mai exact se face când se pun condi iile anterioare la fiecare nivel.Dac riglele longitudinale sunt prinse de stâlpi cu articula ii, contravântuirile verticalemontate în planul stâlpilor din irurile exterioare preiau împreun efectul înc rc riiorizontale longitudinale HL.

33

34

35

36

37

150

A

B

C

D

1 2 3 4 5 62140

1610

420 420 420 420 420

600

360

600

170

38

DEMISOL

PARTER

-2,60

ETAJ 1

ETAJ 2

ETAJ 3

ETAJ 4

ETAJ 5

ETAJ 6

ETAJ 7

ETAJ 8

ETAJ 11

+3,50

+7,00

+9,80

+12,60

+15,40

+18,20

+21,00

+23,80

+32,20

+35,00

Luminator zenital

ETAJ 9

ETAJ 10

ETAJ 12

+26,60

+29,40

+37,40

-0,15

-3,15

-0,15

-3,15

±0,00

Termoizolatie

Termoizolatie10cm gros.DEMISOL (PARKING)