etabs etape de calcul si verificari

Click here to load reader

Post on 21-Oct-2015

51 views

Category:

Documents

22 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    EXEMPLUL 1

    STRUCTUR DUAL CU CADRE CONTRAVANTUITE CENTRIC 1. Introducere Se prezint etapele de calcul al unei structurii metalice etajate cu regim de inaltime S+P+7E amplasata in Municipiul Braov Exemplul de calcul cuprinde numai suprastructura in ideea simplificrii prezentrii si concentrrii ateniei asupra elementelor de calcul specifice construciilor cu structura metalica. Calculul structural a fost efectuat cu programul spaial ETABS. 2. Descrierea structurii analizate Construcia analizata are destinaia de birouri avnd dimensiunile in plan de:

    - 2 deschideri de 7.5m + 2 deschideri de 6.0m. - 6 travei de 9.0m

    Regimul de inaltime considerat in calcule este P+7E avnd Hparter=4.8m; HE1=4.5m; Hetaj curent=3.6m, inaltimea totala fiind de 30.9m. Intre axele H-K construcia are regimul de inaltime P+7E, iar intre axele K-L, P+1E. Construcia, din punct de vedere structural, este realizata in sistem dual format din cadre contravantuite centric si cadre necontravantuite. Pe direcia transversala sunt prevzute 5 cadre contravantuite + 2 cadre necontravantuite. Pe direcia longitudinala exista 2 cadre contravantuite + 3 cadre necontravantuite. Otelul folosit in grinzi si stlpi este S355JO, iar in contravntuiri este S355JOH conform SR EN 10025+A1. Contravntuirile verticale sunt proiectate cu diagonale incrucisate in forma de X pe doua nivele , realizate din evi rotunde avnd clasa de seciune 1.

    Zvelteea diagonalelor este =102 care se ncadreaz in valorile prevzute in normativul P100-1/2006. Grinzile de cadru (transversale si longitudinale) sunt realizate cu seciune dublu T din profile laminate HEA cu clasele de seciune 1 si 2. Pe direcie transversala s-a efectuat o variaie de seciune, tinand seama de mrimea eforturilor, rezultnd grinzi cu clase de seciune 2 pentru ultimele 3 nivele. Stlpii sunt proiectai cu seciune in Cruce de Malta, seciune convenabila att din punct de vedere al prelurii eforturilor cat si din punct de vedere al realizrii prinderilor grind-stlp. Seciunea stlpilor este realizata din profile laminate HEB (la primele 2 nivele) si HEA (pentru urmtoarele nivele) rezultnd clas de seciune 1. Conlucrarea spaiala intre cadre este realizata, la fiecare nivel, de planeele din beton armat cu grosimea de 15cm. Structura se ncadreaz in clasa de ductilitate medie, deoarece grinzile transversale de la ultimele nivele au clasa de seciune 2, factorul de comportare avnd valoarea q=4.0.

  • 2

    Fig.1-Vederi 3D

  • 3

    Fig.2 Elevatie ax 1

    Fig.3 Elevatie ax 2

    Fig.4 Elevatie ax 3

    Fig.5 Elevatie ax 4

    Fig.6 Elevatie ax 5

    Fig.7 Elevatie ax 6

  • 4

    Fig.8 Elevatie ax 7

    Fig.9 Elevatie ax H

    Fig.10 Elevatie ax I

    Fig.11 Elevatie ax J

    Fig.12 Elevatie ax K

    Fig.13 Elevatie ax L

    In figurile 1 13 este data configurarea geometrica a structurii.

  • 5

    3. Evaluarea aciunilor

    3.1 Evaluarea aciunilor permanente Pentru evaluarea aciunilor permanente a se vedea valorile din Tabelul 1.

    TABEL 1

    Tipul aciunilor Relaia de calcul Valoarea caracteristica

    [kN/m2] Norme

    1. Aciuni permanente 1.1 greutatea proprie a structurii ---

    determinata automat cu ajutorul programului

    de calcul utilizat ---

    1.2 greutate grinzi secundare estimat 0.10 --- 1.2 pardoseala estimat 1,54 --- 1.3 greutate instalaii suspendate de planee

    estimat 0,15 ---

    1.4 plafoane false estimat 0,15 --- 1.5 perei despritori estimat 0,20 ---

    2. Aciuni variabile

    2.1 zpada k0teik sccs 1,28 CR 1-1-3-2005

    2.2 vnt w(z) = qref x ce(z) x cp NP-082-04

    2.3 ncrcri datorita exploatrii: - utila pe acoperi --- 2,0 STAS 10101/2A1-87

    - utila pe planeele curente --- 3,0 STAS 10101/2A1-87

    3. Aciuni accidentale 3.1 seism

    kkdIk,b mTSF P100-1/2006

  • 6

    3.2 Evaluarea aciunilor variabile (1) Evaluarea aciunii zpezii (CR 1-1-3-2005) Valoarea caracteristica a ncrcrii din zpada pe acoperi, sk :

    k0teik sccs ((2.3)- CR-1-1-3-2005)

    in care:

    i - coeficientul de forma pentru ncrcarea din zpada pe acoperi care se determina in funcie de forma acoperiului;

    i = 1=0,8 - acoperi de tip terasa: =00 (Tabel 3.1, pct. 3.1);

    ce - coeficientul de expunere al amplasamentului construciei; ce = 0,8 - acoperi cu expunere completa (Tabel 2.1, pct.2.2); ct - coeficientul termic; ct = 1,0 acoperi cu termoizolatie uzuala (pct. 2.2); s0k - valoarea caracteristica a ncrcrii din zpada pe sol [kN/m

    2], in amplasament; s0k=2,0 kN/m

    2- amplasament municipiul Braov (tabel A1, Anexa A);

    2

    k m/kN28,10,20,18,08,0s

    (2) Evaluarea aciunii vntului (NP-082-04) Presiunea vntului la nlimea z deasupra terenului: w(z) = qref x ce(z) x cp ((1) NP 082 04) in care: qref presiunea de referin a vntului; qref=0,5kPa amplasament Braov (Anexa A, harta de zonare figura A.2) ce(z) factorul de expunere la nlimea z deasupra terenului; ce(z) = cg(z) x cr(z) (pct.11.1)

    cg(z) factorul de rafala cr(z) factorul de rugozitate cg(z)=1+g[2I(z)]

    in care: g=3,5 factorul de vrf 2I(z) =2 x 0,23 = 0,46 dublul coeficientului de variaie a fluctuaiilor vitezei

    amplasament Braov (Anexa A, tabelul A1) cg(z)=1+3,5 x 0,46=2,61

    2

    0

    0

    2

    rr )z

    z)(lnz(k)z(c

    kr(z0) = 0,24 factor funcie de tipul de teren zona urbana dens construita (pct. 8.2, tabelul 2)

    z =30,9m inaltimea construciei deasupra terenului z0 = 1,0m lungimea de rugozitate in funcie de teren

    zona urbana dens construita (pct. 7.2, tabelul 1)

    68,0)0,1

    9,30(ln24,0)z(c 22r

  • 7

    ce(z)=2,61x0,68=1,78 cp coeficientul aerodinamic de presiune

    cp=0,8 (presiune) (pct. 12.2.2, tabelul 6) cp=-0,3 (suctiune) (pct. 12.2.2, tabelul 6)

    Presiune: w(z) = 0,5 x 1,78 x 0,8=0,71kPa = 0,71kN/m2

    Suctiune: w(z) = 0,5 x 1,78 x 0,3=0.27kPa = 0,27kN/m2 (3) Evaluarea ncrcrilor datorit exploatrii Pentru evaluarea ncrcrilor datorita exploatrii a se vedea valorile din Tabelul 1. 3.3 Evaluarea aciunilor accidentale (1) Evaluarea aciunii seismului (P100-1/2006) Se adopta Metoda de calcul cu spectru de rspuns ( paragraf 4.5.3.3.din P100-1/2006. Fora tietoare de baz Fb,k aplicat pe direcia de aciune a micrii seismice n modul propriu de vibraie k este

    kkdIk,b mTSF ((4.8 P100)-1/2006)

    unde:

    km este masa modal efectiv asociat modului propriu de vibraie k ;

    kT perioada proprie n modul propriu de vibraie k ;

    in care :

    I=1,2 este factorul de importanta-expunere al construciei ;

    clasa de importanta II (Tabel 4.2);

    TSd - spectrul de proiectare pentru acceleraii, exprimat in m/s2;

    Tc=0,7s si TB=0,07s amplasament Braov (pct. 3.1, fig. 3.2);

    q

    )T(a(T)S gd deoarece T>TB (T perioada fundamentala este estimata la

    s85,0s75,0 );

    ag =0,2g=0,2x9,81=2,16 - acceleraia terenului pentru proiectare; amplasament Braov ( fig. 3.1);

    4q factorul de comportare al structurii - structura in cadre duale (tabelul 6.3);

    )T( - spectru normalizat de rspuns elastic funcie de perioada de colt (vezi fig.14);

  • 8

    Fig.14

    In programul de calcul utilizat se introduce spectrul normalizat de rspuns elastic din fig.14 pentru Tc=0,7s vezi fig.14.

    4. Evaluarea maselor

    Pentru analiza modala a structurii, masele (m) se evalueaz din combinaia de ncrcri conform tabel 4.1 din CR 0-2005:

    TABEL 2

    ncrcarea Factor

    Greutatea proprie 1,0

    Instalaii suspendate de planeu 1,0 Pardoseala 1,0

    Plafon fals 1,0

    Perei despartitori 1,0 Grinzi secundare 1,0

    Utila 0,4

    Pentru structura analizata masele au fost stabilite conform Tabel 2. Predimensionarea elementelor structurii, se realizeaz pe baza experienei de proiectare si a unor relaii simplificate de calcul pentru determinarea strii de eforturi si deformaii in elementele structurale. 5. Analiza modala

    5.1 Modelul elastic

    Pentru structura analizata modelarea structurii s-a realizat cu un program de calcul spaial. Modelul realizat este tridimensional in care planeele din beton armat au fost modelate cu elemente finite de tip membrana (in programul ETABS).

    TC 0.7s

    =0.05

    TC = 0.7s

  • 9

    5.2 Etapele analizei modale: 1. Configurarea geometrica a structurii; 2. Definirea materialelor (greutate specifica, masa, modulul de elasticitate, coeficientul lui Poison, rezistenta la curgere si rezistenta la rupere); 3. Definirea seciunilor (tipul seciunii cu dimensiunile acesteia); 4. Discretizarea structurii toate barele structurii au fost definite cu elemente

    finite de tip beam;

    5. Definirea plcii de beton armat cu elemente finite de tip membran; 6. Definirea rspunsului spectral - se introduce spectrul normalizat de rspuns elastic in

    cazul structurii analizate s-a introdus spectrul din fig.14; 7. Definirea sursei maselor (conform Tabel 2); 8. Atribuirea legaturilor structurii cu terenul; 9. Atribuirea legaturilor intre elemente (legaturi articulate daca exista); 10. Atribuirea tipului de seciune pentru fiecare element; 11. Atribuirea incarcarilor pe elemente; 12. Atribuirea numrului gradelor de libertate; 13. Atribuirea parametrilor analizei modale (numrului de mo