Download - Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
1/20
Sef Lucrari Dr. Ing. Cristian Rusanu
Cursul 9Stalpi compoziti II
Noduri compozite
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
2/20
Zonele de aplicare (introducere) a fortei
axiale In zonele in care se aplica (se introduc) fortele axiale sau apar variatii geometrice ale sectiunii
stalpilor compoziti, trebuie asigurat transferul de eforturi intre cele doua componente alestalpilor: profilul de otel si componeneta de beton armat.
In cazul in care eforturile de aderenta intre cele doua componente nu sunt suficiente pentru
asigurarea conlucrarii trebuie dispusi conectori.
Lungimea zonei de transfer Lea eforturilor intre cele doua componente se considera egala cu
Le=min{2d; L/3}
d cea mai mica dimensiunea a
sectiunii stalpului
L-lungimea stalpului L
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
3/20
Determinarea numarului de conectori in zona de
introducere a incarcarilor solicitare de compresiune
centrica
Determinarea numarului de conectori dispusi in zona de introducere a incarcarilor se face punand
conditia ca fortele transmise de conectori sa fie egale cu forta axiala care trebuie preluata de beton
si armatura flexibila in cazul comportarii compozite.
Nd,= NdNpl,Npl,d
Nd,= NdNpl,Npl,d
Nd,= NdNpl,Npl,d
Npl,= Afd Npl,= A0.85fd Npl,= AfdNpl,d= Afd A0.85fd AfdForta care trebuie transmisa betonului si armaturii flexibile este egala cu suma
dintre NEd,c
si NEd,s
V,d= Nd, Nd,= Nd 1 Npl,Npl,d
Forta capabila a conectorilor pe lungimea zonei de transmitere este egala cu
numarul de conectori ori capacitatea conectorulu:V,d= nPdV,d V,d
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
4/20
Determinarea numarului de conectori in zona de
introducere a incarcarilor solicitare de compresiune
excentrica
Determinarea numarului de conectori dispusi in zona de introducere a incarcarilor se face punand
conditia ca fortele care se dezvolta in conectori sa echilibreze momentul si forta axiala care
trebuie preluate de beton si armatura flexibila in cazul comportarii compozite.
=
,,=
,,=
,,=
,,
Ed= ,
,
Rd= , ,
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
5/20
Determinarea numarului de conectori in zona de
introducere a incarcarilor solicitare de compresiune
excentrica
Determinarea eforturilor din conectori poate face folosind un calcul elastic sau un calcul plastic.
Pd,mx= , ,
, yi
Calculul elastic pentru determinarea fortelordin conectori.
Calculul plastic pentru determinarea fortelordin conectori.
Pd,mx=Nd,+n Md,+0 .5 eh
Nd,+= N Md,+= Nz
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
6/20
Verificarea fortelor longitudinale de forfecare din
beton in cazul sectiunilor inglobate complet
In cazul stalpilor compoziti cu sectiuni complet inglobate, in zonele de introducere a fortelor
trebuie dispusa o armatura transversala care sa permita transferul de forte de la zonele conectate(incarcate) direct la celelalte zone.
Determinarea armaturii transversale trebuie facuta folosind un model de grinda cu zabrele.
Forta care trebuie transmisa zonei care nu estt conectata
direct este egala cu raportul intre capcitatea ei si
capacitatea sectiunii totale de beton si armatura la
compresiune si aria totala inmultita cu forta care trebuie
preluata de beton si armatura:
V,d= Nd,+Nd,+(A)
Nd,+
V,d= Npld 1 Npl,Npl,d
A0.85fd AfdA0.85fd Afd
Rezistenta bielelor de beton este:
V,d,mx= 4c0.85fdcottan L
Forta capabila din armatura este:
V,d,= 4Awswfwd cotL
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
7/20
Includerea eforturilor de frecare in transmiterea
fortelor axiale in zonele de introducere
In cazul stalpilor compoziti cu profile partial sau complet inglobate, atunci cand conectorii sunt dispusi
pe inima profilului, se poate tine cont de fortele de frecare datorate bielelor comprimate care se
dezvolta in beton. Aceste biele se apar datorita faptului ca talpile impiedica dilatarea laterala a betonului.
Coeficientul de frecare dintre beton si profilul metalic nevopsit se poate considera egal cu 0.5
V,d= , V,d=
Distanta maxima intre talpi pentru care sepoate conta pe fortele de frecare
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
8/20
Cazul aplicarii partiale a fortelor I -
Daca sectiunea este incarcata partial, printr-un guseu sau prin doua gusee dispuse perependicular care
reazema pe o placa de capat, se considera ca transmiterea fortelor catre beton se face cu o panta de 1:2.5pe grosimea te a placii de capat.
In cazul tevilor circulare sau patrate, eforturile din beton din aria efectiv incarcata trebuie limtate pentrua preveni zdrobirea betonului.
d= fd 1 t
- coeficient care tine cont de forma profilului(= 4.9 pentru tevi circulare si = 3.5pentrutevi patrate
adiametrul tevii circulare sau latimea tevii patrate
tgrosimea tevii
Ac
Aria sectiunii de beton
Raportul Ac/A1nu trebuie sa depaseasca 20
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
9/20
Cazul aplicarii partiale a fortelor II -
Formula care da rezistenta betonului in zona de transmitere a incarcarii a fost determinata
experimental si tine cont de doi factori care influenteaza rezistenta la compresiune a betonului:
Confinarea produsa de teava in care se toarna betonul ( termenul 1 )
Rezistenta mai mare la compresiune a betonului in cazul incarcarilor punctuale ( )
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
10/20
Lunecarea longitudinala in afara zonelor de transfer
In afara zonelor de transfer ale incarcarilor, se verifica forta longitudinala la interfata intre beton si otel cauzata
de forta taietoare si de momente. Conectorii se dispun pe baza distributiei eforturilor unitare de lunecarelongitudinala cand aceste eforturi depasesc rezistenta la lunecare tRd.
In cazul sectiunilor cu profile inglobate total se poate considera o rezistenta la lunecare sporita bctRd.
= 1 0.02 1 ,
2.5
,= 40
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
11/20
Noduri compozite I
Definitie
Nodul compozit este nodul intre un element compozit si un alt element compozit, element de
metal sau de beton armat, pentru care armatura este luat in considerare la evaluarea rezistenteisi rigiditatii
Terminologie
Componenta de baza (a nodului) - este acea parte a nodului care contribuie la una dinproprietatile structurale ale acestuia
Elemente conectate (legate)elemente structurale care legate intre ele printr-un nod
Configuratia noduluitipul sau modul de alcatuire al unui nod
Proprietati structurale
rezistenta, rigiditatea si capacitatea de rotire sunt proprietatilestructurale ale unui nod
Nod stalp -grinda Nod grinda -grinda Nod de continutate
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
12/20
Clasificarea nodurilor dupa rigiditatea initiala I-
Nodurile se pot clasifica in functie de rigiditatea lor in: Noduri articulatenodurile care nu au sau o rigiditate la rotire foarte mica Noduri rigide
nodurile cu rigiditate foarte mare la rotire, care pot transmitemomente
Noduri semi-rigidenodurile care nu sunt nici articulatii nici nu sunt noduririgide
Nod articulat Nod rigid Nod semi-rigid
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
13/20
Clasificarea nodurilor dupa rigiditatea initiala II-
In general sunt rare cazurile in care nodurile sunt perfect articulate sau perfect
rigide. Clasificarea nodurilor in noduri rigide, articulate sau semi-rigide se face in
functie de rigiditatea lor initiala Sj,ini:
Pentru clasificarea nodurilor EC4 face trimitere la EN 1993-1-8, care
delimiteaza tipurile de noduri prin compararea rigiditatii acestora cu rigiditatea
grinzilor pe care le conecteaza. Noduri rigide (domeniul 1)
, 8 Noduri articulate (domeniul 3)
, 0.5 Noduri semirigide (domeniul 2)
0.5 < ,< 8
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
14/20
Clasificarea nodurilor dupa rezistenta
Nodurile se pot clasifica in functie de rezistenta lor la incovoiere in:
Noduri cu rezistenta completa
nodurile la care rezistenta lor este mai mare
decat rezistenta elementelor pe care le conecteaza
Noduri cu rezistenta partiala nodurile care au rezistenta inferioara rezistentei
elementelor pe care le conecteaza
,
, ,
2,
Noduri cu rezistenta completa
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
15/20
Clasificarea nodurilor dupa capacitatea de rotire
Nodurile se pot clasifica in functie de capacitate lor la rotire in:
Noduri ductile
Noduri cu ductilitate limitata
Noduri neductile
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
16/20
Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,
rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind
componentele de baza I - Determinarea relatiei M-fnecesara pentru clasificarea unui nod despinde de
identificarea zonelor care au o influenta directa asupra rigiditatii si rezistentei nodului.
Daca sunt identificate zonele care sunt solicitate la un anumit tip de solicitare si care au oinfluenta directa asupra rigiditatii si rezistentei nodului se poate dezvolta un modelanalitic pentru zona de nod care sa permita evaluarea caracteristilor de ansamblu alenodului.
Componentele baza ale unui nod care se intalnesc cel mai des in practica de proiecatesunt date in EN 1993-1-8, iar in raport cu aceste componente, la nodurile compozitemai trebuie tinut cont si de armatura intinsa din placa.
Panoul inimii stalpului
solicitat la forfecare
Inima stalpului solicitata la
compresiune transversala
Inima stalpului
solicitata la intindere
transversala
Talpa stalpului
solicitata la
incovoiere
Placa de capat
solicitata la
incovoiere
Talpa de cornier
solicitata la
incovoiere
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
17/20
Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,
rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind
componentele de baza II -
Talpa si inima de grinda
solicitata la compresiune
Placa solicitata la intinderesau compresiune
Inima de grinda solicitata
la intindere
Suruburi solicitate la
intindere
Suruburi solicitate la
presiune pe gaura
Suruburi solicitate la
forfecare
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
18/20
Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,
rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind
componentele de baza III - Pentru un nod grindastalp asa cum este figurat mai jos exista mai multe componenete:
Zona comprimata: Inima stalpului supusa la compresiune
Inima si talpa grinzii supuse la intindere
Zona intinsa: Inima stalpului supusa la intindere
Talpa stalpului supusa la incovoiere
Suruburile supuse la intindere
Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere
Zona de forfecare Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare
Observatie! Existenta concomitenta a mai multor componentele intr-un nod (e.g. inimastalpului este supusa concomitent la intindere (compresiune) si forfecare) creeaza o stare
complexa de eforturi care poate conduce la diminuarea rezistentei si rigiditatii componentelor,fara a anula metoda care permite modelarea nodurilor folosind aceste componenete.
Modelarea bazata pe asamblarea componentelor de baza intr-un macro-model implica de fapturmatorii pasi: Identificarea componenetelor de baza active pentru un anumit nod
Determinarea caracteristicilor de deformatie pentru fiecare componenta de baza
Asamblarea componentelor pentru evaluarea caracteristicilor structurale ale nodului
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
19/20
Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,
rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind
componentele de baza IV -
Zona comprimata:
Inima stalpului supusa la compresiune - 2
Inima si talpa grinzii supuse la compresiune -3
Zona intinsa:
Inima stalpului supusa la intindere-5
Talpa stalpului supusa la incovoiere - 6
Suruburile supuse la intindere -4
Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere -7
Zona de forfecare
Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare -1
-
5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite
20/20
Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,
rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind
componentele de baza V -
Zona comprimata:
Inima stalpului supusa la compresiune - 2
Zona intinsa: Armatura intinsa - 13
Inima stalpului supusa la intindere- 3
Talpa stalpului supusa la incovoiere - 4
Suruburile supuse la intindere - 10
Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere - 5
Zona de forfecare
Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare -1