gp 003 din 96 protectia antiseismica a cladirilor halelor industriale parter cu structura metalica

8/13/2019 Gp 003 Din 96 Protectia Antiseismica a Cladirilor Halelor Industriale Parter Cu Structura Metalica

1/78

GHID DE PROIECTARE PENTRU PROTECTIA ANTISEISMICA ACLADIRILOR HALELOR INDUSTRIALE PARTER CU STRUCTURA

METALICA

Indicativ GP 003-96

Cuprins

CAP. I. GHID DE PROIECTARE

1. DOMENIU DE APLICARE

1.1. Prezentul ghid de proiectare stabileste prevederi de proiectare pentru protectia antiseismicaa cladirilor halelor industriale parter cu structura metalica.

Prevederile de proiectare din prezentul ghid se aplica la cladirile halelor industriale parter cuacoperisuri la un singur nivel (fig. 1a) sau cu acoperisul la niveluri diferite (fig. 1b).

1.2. Prevederile din prezentul ghid de proiectare se pot aplica si la protectia antiseismica a unorconstructii parter, cum sunt sali de expozitie, sali de sport, hangare, magazii, depozite etc., cndacestea au o alcatuiere constructiva si o conformare structurala asemanatoare halelor industrialeparter cu sudura metalica.

[top

. !A"ELE GHIDULUI DE PROIECTARE

2.1. Prezentul ghid de proiectare are la baza !ormativul P 1""#$2 ,,!ormativ pentru proiectareaantiseismica a constructiilor de locuinte, social#culturale, agrozootehnice si industriale% sireprezinta o adaptare a prevederilor de proiectare antiseismica din acest normativ laparticularitatile halelor industriale parter cu structura metalica.

Principalele deosebiri &n conceptia de alcatuire a structurilor halelor industriale cu structurametalica, &n raport cu conceptia de alcatuire a cladirilor eta'ate, avute, &n principal, &n vedere &n!ormativul P 1""#$2, sunt aratate &n fig. 2

# suprafata redusa &n plan # suprafata mare &n plan## subsol cutie rigida # fundatii individuale# de regula acelasi sistem structural

&n cele doua planuri ortogonale# structura cadruluitransversal difera esential deaceea a cadrului longitudinal

# stlpi cu sectiune constanta pe&naltimea unui eta'

# stlpi cu sectiune variabila


2/78

# masele actioneaza la nodurilestructurii

# pe stlpi, pe lnga maseleaplicate la nodurile structurii,la nivelul grinzilor cailor derulare actioneaza suplimentarsi mase care, &n unele cazuri,pot fi importante

# toate planseele sunt saibe rigide # sarpanta acoperisului este ostructura elastica

2.2. Pentru unele probleme de protectie antiseismica specifice halelor industriale parter custructura metalica care nu sunt tratate &n P 1""#$2, prezentul ghid a luat &n considerare prevederidin coduri de protectie antiseismica recente, precum si rezultatele unor cercetari teoretice siexperimentale efectuate &n ultimii ani.

[top

3. NOTATII*n acest capitol sunt date notatiile folosite &n mod repetat &n cuprinsul prezentului ghid.Pentrunotatiile ce apar numai o data se dau explicatii directe la capitolul respectiv.

+ # aria sectiunii transversale

# modulul de elasticitate

- # greutatea totala a constructiei

# greutatea care actioneaza pe stlpul la nivelul 1

# greutatea care actioneaza pe stlpul la nivelul 2

h # &naltimea structurii

h1# &naltinea de la baza stlpului pna la calea de rulare

h2# &naltinea stlpului deasupra caii de rulare

/ # moment de inertie

0 # deschidere hala

l travee

# moment &ncovoietor

pl# moment &ncovoietor plastic

u# moment &ncovoietor ultim


3/78

! # forta axiala de compresiune sau &ntindere

3 # forta taietoare

3pl# forta taietoare plastica

3u# forta taietoare ultima

4 # rezistenta de calcul

4c# limita de curgere

4m# rezistenta de calcul medie

5 # forta taietoare de baza

51# forta taietoare care actioneaza la nivelul 1

52# forta taietoare care actioneaza la nivelul 2

# forta taietoare care actioneaza pe stlpul la nivelul 1

# forta taietoare care actioneaza pe stlpul la nivelul 2

6el# modulul de rezistenta elastic

6pl# modulul de rezistenta plastic.

[top

#. DE$INITII

*n spiritul acestui cod unii termeni tehnici au urmatoarele semnificatii

Articulatie plastica, o zona plastica care se formeaza &ntr#un element structural cnd se atingevaloarea pl. Pentru &ncarcarile care produc o crestere a rotirii &n articulatie, articulatia plasticapastreaza constanta valoarea momentului plastic plsi permite rotiri egale cu acelea ale uneiarticulatii mecanice.

Coloana, element structural a carui principala functie &n structura este aceea de a transmite&ncarcarile care actioneaza &n lungul axei sale. 5olicitarea dominanta # efort de compresiune !.

Dimensionare la capacitatea mecanismului plastic(capacit7 design), concept de proiectare &ncare toate elementele structurii &n afara zonelor plastic potentiale sunt dimensionate sa lucreze &ndomeniul elastic la eforturile generate de forta taietoare de baza asociata mecanismului plastic.


4/78

Forta taietoare de baza 5, forta taietoare care actioneaza la baza structurii, definita prin relatia

8.1 din !ormativul P 1""#$2, &n care coeficientul 91 se introduce cu valoarea corespunzatoarestructurii adoptate.

Grinda, element structural a carui functiune principala &n structura este aceea de a transmite&ncarcari care actioneaza transversal pe axa sa. *ncarcarile pot actiona &n orice plan care contine

axa barei. 5olicitarea dominanta este momentul &ncovoietor , &nsotit sau nu de forta taietoare 3.

Grinda scurta, grinda solicitata dominant la forta taietoare 3.

Link, portiune din grinda unei structuri cu contravntuiri prinse excentric la noduri, cuprinsa &ntredoua contravntuiri sau &ntre o contravntuire si stlpul din vecinatatea acesteia.

Link scurt, lin solicitat dominant la forta taietoare 3.

Link lung, lin solicitat dominant la momentul &ncovoietor .

Link intermediar,lin solicitat la moment &ncovoietor si la forta taietoare 3 de importanta

comparabila.

Mecanism, un sistem capabil sa se deformeze fara o crestere a &ncarcarii, datorita unor articulatiimecanice sau a unor deformatii plastice.

Mecanismul plastic, mecanism care antreneaza &n deformatii plastice &ntreaga structura.

Mecanism plastic partial, mecanism care se formeaza prin deformatii plastice produse numai &ntr#o anumita zona a structurii.

Mecanism plastic local, mecanism care se formeaza prin deformatii plastice produse numai pe obara sau la un nod al structurii.

Stlp (grinda-coloana, element structural a carui principala functie este aceea de a transmite&ncarcari care actioneaza att transversal pe axa sa ct si &n lungul axei sale.

!ona plastic potentiala, zona &n care se pot dezvolta deformatii plastice.

[top

%. CONCEPTIA DE PROIECTARE. PRINCIPII. CERINTE ESENTIALE. REGULIPRACTICE DE APLICARE. RECOMANDARI DE PROIECTARE.

8.1. :onceptia de proiectare antiseismica are la baza formarea unui mecanism plastic capabil sadisipeze energie prin deformatii plastice. ecanismul plastic trebuie sa fie ales, diri'at si controlatprin proiectare.

Pentru realizarea conceptului de protectie antiseismica este necesar ca la proiectare sa serespecte principiile de proiectare si sa se adopte solutii tehnice care sa satisfaca aceste principii.


5/78

8.2. Principiile de proiectare antiseismica contin concepte, enunturi, definitii, modele de calcul sistabilesc exigentele lor fundamentale.

Principiile si cerintele lor nu au alternativa si trebuie sa fie integral respectate la proiectare.

8.. 4egulile de aplicare constituie modalitati tehnice de realizare practica a principiilor.

4ecomandarile de proiectare reprezinta o alternativa a regulilor de aplicare bazate pe rezolvaritehnice generale acceptate si care au dovedit prin aplicarea lor sau;si prin studii teoretice siexperimentale ca respecta principiile si satisfac cerintele lor. 4ecomandarile de proiectarereprezinta rezolvari minimale ale cerintelor si nu sunt limitative.

0a proiectare se pot adopta si alte alternative de aplicare a principiilor de proiectare antiseismica,folosind concepte de alcatuire, modele si metode de calcul precum si rezolvari constructivediferite de cele continute &n recomandarile de proiectare din prezentul ghid, cu conditia sa sedovedeasca ca aceste solutii respecta principiile si satisfac cerintele lor.

[top

6. CERINTE ESENTIALE. RECOMANDARI DE PROIECTARE

nele reguli de conformare, specifice halelor industriale parter cu structura metalica, privindalcatuirea cadrelor transversale, a cadrelor longitudinale si a sarpantei acoperisului sunt date &nprezentul ghid.


6/78

toate deformatiile plastice din zonele ductile trebuie sa nu depaseasca deformatiileplastice ultime permise de acestea.


7/78


8/78

si presiune pe gaura. 5e recomanda ca cedarea la presiune pe gaura sa preceada cedarea laforfecare. !u se admit prinderi cu suruburi &n care acestea lucreaza la eforturi axiale.

g. !u se admit solutii de prindere care pot genera fenomene de rupere lamelara.


9/78

b. 4eguli de aplicare &n vederea satisfacerii cerintelor

# toate elementele structurale trebuie sa lucreze &n domeniul elastic.

B.1.. Pentru verificarea comportarii elasto#plastice a structurii se recomanda

a. :erinte

# se admit unele detriorari nesemnificative ale elementelor structuraleA

# se admit avarii ale elementelor nestructuraleA

# dupa seism constructia trebuie sa poata fi reabilitata si adusa la performantele ei initiale, cucosturi si &n termene de timp rationale.

b. 4eguli de aplicare &n vederea satisfacerii exigentelor

# se admite comportarea elasto#plastica a structurii cu incursiuni &n domeniul post#elastic &n zone

plastice diri'ate si controlate prin proiectareA

# deplasarile laterale sunt limitate la o valoare egala cu 1H din &naltimea constructiei (P 1""#$2,pct.


10/78

(2) *ncarcarile produse de actiunea vntului nu se introduc &n calculul seismic.

() *ncarcarile produse de actiunea zapezii se introduc &n calcul cu valoarea g za greutatii dereferinta a stratului de zapada (5F+5 1"1"1;21#$"), &nmultita cu coeficientul de expunere c"

(5F+5 1"1"1;21#$2) si cu coeficientul &ncarcarii (# definit conform tabelelor = si 8, 5F+51"1"1;21#$2).

(=) *ncarcarile produse de actiunea podurilor rulante se introduc &n calcul tinnd seama deurmatoarele

a. podurile rulante se considera descarcate, &n calcul introducnd numai greutatile proprii alepodului si a carucioruluiAb. &n calcul se iau &n considerare toate podurile rulante existente &n halaAc. pozitia podurilor rulante &n hala se apreciaza de catre proiectant, dar &n calcul nu se introducmai mult de doua poduri rulante &ntr#o sectiune transversalaAd. coeficientul &ncarcarii din podurile rulante se introduce &n calcul cu valoarea n iE 1.

B.2.8. +ctiunea seismica din relatia (1) se introduce &n calcul &n functie de metoda de calculfolosita

# cu valori spectrale, calculate pe baza relatiei 8.1 din !ormativul P 1""#$2 &n cazul metodeistatice echivalente (metoda +) sau a metodei statice neliniara (metoda 5!0).

# cu valori rezultate din integrarea ecuatiilor de echilibru dinamic, &n cazul metodelor dinamiceliniare (C0) sau neliniare (C!0).

&.3. M(t2d( d( cac,

*n prezentul ghid se folosesc metodele de calcul indicate &n !ormativul P 1""#$2 tabel


11/78

b. 0a actiunea seismului cu o perioada de revenire de 8" ani, disiparea energiei se face numai &nzonele plastic potentiale ale unui mecanism plastic ales si controlat prin proiectare. Foatecelelalte elemente ale structurii trebuie sa lucreze &n domeniul elastic la eforturile sectionalegenerate de o forta taietoare de baza asociata mecanismului plastic, &n care valorile ultime usau 3uale zonelor plastice sunt calculate cu rezistente medii pct. [email protected] din !ormativul P 1""#$2.

[top

4. CADRUL TRANS'ERSAL

4.1. Cad)( t)an+v()+a( /(nt), 5a( c, /2d,)i ),ant( +i c, ac2/()i+, a ac(a+i niv(

@.1.1. :onformarea structurii

(1) odul de alcatuire pentru tipuri de structuri transversale curent utilizate, precum simecanismele plastice de disipare a energiei care trebuie alese la proiectare sunt date &n fig. .

(2) Pentru a evita formarea unor mecanisme nescceptate cum sunt cele din fig. =, de exemplu, serecomanda sa se respecte conditia

(2)

Prin proiectare trebuie controlat, fig. , ca &n comportarea elasto#plastica mecanisme plasticepartiale sau locale neacceptate cum sunt cele din fig. =sa nu apara &nainte de formareamecanismului plastic acceptat.

@.1.2. :alculul eforturilor si a deplasarilor &n domeniul elastic la starea limita.

@.1.2.1. lemente generale

*n prezentul ghid de proiectare se iau &n considerare urmatoarele metode de calcul

a. +naliza modala pe structura reala # etoda + din !ormativul P 1""#$2A

b. +naliza modala pe structura condensataA

c. etoda statica echivalenta # etoda + din !ormativul P 1""#$2 simplificata.

Foate aceste modele au la baza etoda + din !ormativul P 1""#$2 metoda curenta de proiectaresi au &n vedere un calcul plan.

*n cele ce urmeaza se prezinta schema si relatiile de calcul ale metodei +

(1) 5e calculeaza forta taietoare pe baza conventionala de calcul 5 cu relatiile 8.1 si 8.2 din!ormativul P 1""#$2, care pentru modul fundamental de vibratie poate f i scrisa sub forma directa

()


12/78

:oeficientul (coeficient de importanta a constructiei), se ia direct din tabelul 8.1 din !ormativulP 1""#$2 si tine seama de importanta constructiei.

:oeficientul , (coeficient functie de zona seismica de calcul a amplasamentului), se ia direct dintabelul 8. din !ormativul P 1""#$2.

:oeficientul (coeficient de amplificare dinamica), se determina cu a'utorul diagramei din fig. 8.din !ormativul P 1""#$2 si depinde de perioada fundamentala de vibratie F, care trebuiecalculata.

:oeficientul (coeficient de reducere a efectelor actiunilor seismice tinnd seama de ductilitateastructurii), se ia direct din tabelul 8.= din !ormativul P 1""#$2 si depinde de tipul de structuraadoptat.

:oeficientul (coeficient de echivalenta), se calculeaza cu relatiaA

(=)

&n care usunt vectori proprii care trebuie determinati.

*n relatia () - este rezultanta &ncarcarilor gravitationale.

(2) 5e distribuie forta taietoare de baza conventionala de calcul 5 la toate nivelele cu relatia 8.$.din !ormativul P 1""#$2.

(8)

:unoscnd fortele orizontale 5se pot calcula valorile eforturilor sectionale !, , 3 si deplasarile

orizontale e.

+ceasta schema generala de calcul este valabila pentru toate cele metode de calcul enuntate.Ceosebirile dintre aceste metode constau &n modul &n care se determina perioada proprie &n

modul fundamental de vibratie F si coeficientul , (care conditioneaza calculul fortei taietoare debaza 5) precum si &n modul &n care se face distributia acestor forte.

*n xemplul de calcul 1 se poate urmari tehnica de calcul privind structura unei hale industriale &nansamblul ei (cadrul transversal, cadrul longitudinal si sarpanta acoperisului).

*n exemplul de calcul 2 se poate urmari tehnica de calcul a cadrului transversal &n cele metodesi se pot compara rezultatele.

@.1.2.2. +naliza modala pe structura reala # etoda + din !ormativul P 1""#$2.

+ceasta metoda poate fi folosita &n toate cazurile si este o metoda exacta privind valorilecaracteristicilor dinamice ale structurii.


13/78

:alculul se efectueaza cu a'utorul unui program de calcul, care furnizeaza direct valorile

perioadei proprii F, forta taietoare de baza 5, distributia acesteia (fig. 8c) precum si valorile

eforturilor !, , 3 si a deplasarilor o.

@.1.2.. +naliza modala pe structura condensata

+ceasta metoda poate fi folosita &n toate cazurile cu o precizie suficienta pentru proiectareacurenta.

:alculul are la baza o analiza modala care se conduce pe baza structurii condensate din fig. 8b.

5chema de calcul este urmatoarea

(1) se determina structura condensata din fig. 8b, calculnd

- E -1I -2

+ceasta schema este aceeasi, indiferent de tipul legaturilor dintre stlpi si rigla cadrului (fig. )

# articulata (fig. a)# &ncastrata (fig. b)# rigida (fig. c)

(2) se calculeaza coeficientii

E h1;h

n E /2;/1

E -2;-1

() se calculeaza perioada proprie &n modul fundamental de vibratie F functie de tipul legaturilordintre stlpi si rigla cadrului

a. pentru hala cu legaturi articulate

(


14/78

&n care 11E 1h;/1(cm;t)

:oeficientii si 1se iau din tabelul 1 pentru structuri cu stlpi legati articulat cu rigla.

b. pentru hala cu legaturi &ncastrate sau rigide

(B)

&n care 11E h;12/1J (cm;t)

:oeficientii si J se iau din tabelul 2 pentru structuri cu stlpi legati rigid sau &ncastrati.

(=) cunoscnd valoarea perioadei fundamentale F se determina coeficientul cu a'utoruldiagramei din !ormativul P 1""#$2 fig. 8..

(8) se determina coeficientul direct din tabelul 1, respectiv tabelul 2.

(


15/78

(1) se calculeaza perioada proprie cu relatia din !ormativul P 1""#$2 +nexa J, tabel J.2

(12)

&n care

neste deplasarea &n cm la nivelul riglei cadrului, calculata cu forte si aplicateorizontal.

Cin figura 8. din !ormativul P 1""#$2 rezulta coeficientul &n functie de perioada proprie devibratie F calculata cu relatia (12).

(2) se calculeaza coeficientul cu relatia (=), &n care vectorii proprii use &nlocuiesc cu &naltimileh. 4ezulta

(1)

() se calculeaza valoarea fortei taietoare de baza 5 cu relatia ().

(=) se distribuie forta 5 (fig. 8c) cu relatiile

(1=)

(18)

(8) cunoscnd fortele si se calculeaza eforturile sectionale !, , 3 si deplasarile o.

@.1.. :alculul eforturilor si a deplasarilor &n domeniul post elastic.

@.1..1. lemente generale.

*n prezentul ghid se iau &n considerare urmatoarele metode de calcul

a. +naliza dinamica neliniara plana # pct. [email protected]. din !ormativul P 1""#$2 # etoda C!0 (tabel


16/78

@.1..2. 4eguli de conformare a zonelor plastic potentiale. :alculul momentelor plastice ultime ucalculate cu rezistente medii conform pct. [email protected]. din !ormativul P 1""#$2.

(1) 4egulile de conformare si valorile momentelor plastice ultime uau &n vedere necesitatea dea permite ca &n zonele plastic potentiale sa se poata dezvolta deformatii plastice mari pna &nzona de autoconsolidare.

(2) 4ezistentele &n zona de autoconsolidare pot fi calculate cu valori medii 4mdeterminate curelatia

4mE 1,4 (1


17/78

&n care ! # forta axiala calculata &n conditiile de la pct. b.1.

!uE +4m

uE 6pl4m

(=) 4egulile de conformare a zonelor plastice potentiale de pe riglele cu inima plina a cadrelor au&n vedere mentinerea rigiditatii nodului de cadru si asigurarea conditiilor de dezvoltare a unordeformatii plastice mari &n zona plastic potentiala. *n acest sens este necesar

# sa se realizeze coltul de cadru &n uzina, avnd lungimea l1E (",@ I 1,")hg(&n care hgeste&naltimea grinzii), dimensionat &n domeniul elastic la un moment &ncovoietor egal cu 1,2, &n care este momentul asociat mecanismului plasticA

# &n continuarea portiunii rigide sa se realizeze pe o lungime /2egala cu (1,8 L 2)hgzona plasticpotentiala cu clasa de sectiuni 1, prinsa de zona rigida cu buloane de &nalta rezistenta grupa @.@(&n conditiile din !ormativul P 1#@2)A

# la &ncheierea zonei plastice potentiale sa se fixeze lateral att talpa superioara a grinzii printr#olegatura laterala astfel &nct sa fie &ndeplinita conditia

l1; it9 ="

&n care

it # raza de giratie a talpii grinzii egala cu ",2$bt, &n care bteste latimea talpiiA

l1# distanta &ntre barele de legatura laterala.

# verificarea la forta taietoare a panoului nodului grinzii cu inima plina se face cu relatia

(2")

&n care

3u# forta taietoare asociata momentelor plastice ultime

hg, hs# &naltimea sectiunii grinzii, respectiv astlpului

bs# latimea talpii stlpului

ts# grosimea talpii stlpului

t # grosimea placii &n nod.

# grosimea t a placii panoului &n nod sa &ndeplineasca conditia

t (higI his) ; $"

&n care


18/78

hig# &naltimea inimii grinzii

his# &naltimea inimii stlpului

(8) 4egulile de conformare a zonelor plastic potentiale de la baza si zona de capat a stlpilor au&n vedere realizarea conditiei ca momentul &ncovoietor sa fie solicitarea dominanta &n sectiune si

limitarea efectelor de stabilitate din forta axiala si din moment &ncovoietor.

*n acest sens se recomanda sa se &ndeplineasca urmatoarele conditii

# forta aiala de compresiune !, calculata &n domeniul elastic, sa fie limitata la cea mai mica dintre

valorile ",+4 si ! +141&n care +1si + sunt aria toatala a sectiunii, respectiv aria inimiisectiunilor stlpilor cu inima plina dublu simetriceA

# coeficientul de flamba' &n planul cadrului sa respecte conditia M ",@"

# coeficietul gprivind stabilitatea laterala a grinzii sa respecte conditia gM ",@".

@.1... +naliza dinamica neliniara plana # pct. [email protected] din !ormativul P 1""#$2 # etoda C!0(tabel


19/78

(2) se da o rotire virtuala compatibila cu structura (fig.


20/78

(2) Pe baza calculului postelastic efectuat la pct. @.1..=. (=) se verifica conditia ca toate celelalteelemente ale structurii, &n afara zonelor plastic potentiale sa lucreze &n domeniul elastic laeforturile asociate mecanismului plastic. *n cazul &n care este necesar se vor face corectii alesectiunilor alese la pct. (1) pentru ca aceasta conditie sa fie &ndeplinita.

@.1.=.2. *n cazul &n care nu se face o analiza neliniara dimensionarea tuturor sectiunilor se face &n

domeniul elastic la solicirarile asociate fortei taietoare de baza 5 iconform P 1""#$2.

@.1.=.. :onditia de limitare a deplasarilor laterale se verifica cu relatia

E ","1h (2$)

&n care h # &naltimea stlpului

Ceplasarea din relatia (2$) se determina astfel

# &n cazul &n care se efectueaza o analiza dinamica neliniara pe baza unui program de calcul, pct.

@.1..., deplasarea

este data direct de programA

# &n cazul &n care se efetueaza o analiza statica neliniara, pct. @.1..=., deplasarea este data derelatia (2@)A

# &n cazul &n care nu se efectueaza o analiza neliniara deplasarea se calculeaza cu relatia

E e; (")

conform !ormativul P 1""#$2 pct.


21/78

@.2.. Cimensionarea (verificarea) structurii se face conform pct. @.1.=.

4.3. Cad)( t)an+v()+a( /(nt), 5a( c, /2d,)i ),ant( +i ac2/()i+,)i a niv(( di*()it(

Pentru structura din fig. Base efectueaza urmatorul calcul de control al conformarii structurii

(1) toate greutatile reale -1se transforma &n greutati echivalente aplicate la nivelul halei 1 cua'utorul relatiilor

-1,eE -1I 2-1,a(h2; h)2(2)

-2,eE -2(h2; h)2()

(2) se calculeaza excentricitatea e (fig. Bb) cu relatia

(=)

() &n cazul &n care este respectata conditia

e ",1801(8)

structura se calculeaza ca un ansamblu pe baza schemelor de la pct. @.1.

(=) &n cazul &n care conditia (8) nu este respectata este necesar sa se respecte modele siprocedee de calcul care sa reflecte comportarea spatiala globala a structurii sau tronsonarea prinrosturi antiseismice, conform !ormativul P 1""#$2 pct. =.

(8) dimensionarea (verificarea) se face conform pct. @.1.=.

[top

9. CADRU LONGITUDINAL

9.1. Cad)( 2it,dina( /(nt), 5a( c, /2d,)i ),ant(

$.1.1. :onformarea structurii.

Pentru cadrul longitudinal din fig. @a, cu larga utilizare &n practica de proiectare, este necesar sa

se asigure conditia realizarii unei structuri duale formate din ansamblul sirului de stlpi si dinportal, pentru ca &n eventualitatea ca portalele ies din lucru sirul de stlpi sa poata prelua o partedin forta taietoare de baza 5 data de relatia (), conform !ormativul P 1""#$2, pct. 8..11. (fig. @)A

*n acest sens se recomanda

# partea superioara a structurii, deasupra grinzii caii de rulare, sa fie proiectata ca o structurarigida (diagonalele si celelalte elemente trebuie dimensionate astfel &nct sa nu flambeze &naintede formarea mecanismului plastic), conform !ormativul P 1""#$2, pct. 8..1.1.


22/78

# sectiunea, stlpului sub calea de rulare sa aiba o forma adecvata pentru a putea transimitemomente &ncovoietoare care actioneaza &n planul cadrului longitudinal ( fig. @b).

*n aceste conditii calculul structurii din fig. @apoate fi efectuat pe schema simplificata din fig. @b,&n care &ntreaga forta orizontala seismica 5 I 51I 52se considera ca actioneaza la nivelul grinziicaii de rulare.

?orta seismica 5 se distribuie celor doua substructuri (sir de stlpi si portal) proportional curigiditatile acestora. *n cazul unor portale rigide cum este cel din fig. @a, se poate a'unge lasituatia &n care portalul singur preia practic toata forta 5.

Pentru a evita situatia &n care &ntreaga siguranta a structurii depinde de un singur elementstructural (portal) se ia o masura suplimentara de siguranta prin prevederea ca sirul de stlpisingur sa poata prelua 28H din forta 5.

$.1.2. :alculul eforturilor si al deplasarilor &n domeniul elastic.

$.1.2.1. *n prezentul ghid de proiectare se ia &n considerare urmatoarele tipuri de portale

# cu contravntuiri centrale la noduri &n D

# cu contravntuiri centrale la noduri &n K

# cu contravntuiri N prinse excentric la noduri

Pentru toate tipurile der portal schema de calcul este aceea din fig. @b.

$.1.2.2. 5tructuri cu portale cu vontravnturi centrate la noduri &n D

(1) :alculul rigiditatii sirului de stlpi.

4igiditatea sirului de stlpi se determina cu relatia

(


23/78

n E 1 ; 2cos# efortul &n diagonala produs de forta unitara

/d, + # lungimea si aria sectiunii diagonalei portalului

() Perioada proprie F &n modul fundamental de vibratie a structurii se determina cu relatia

(@)

&n care

(=) ?orta taietroare de baza 5 se calculeaza cu relatia ()

5 E s-

&n care

# coeficientul de amplificare dinamica, care se introduce conform P 1""#$2, fig. 8. &n functie deperioada F calculata cu relatia (@)

E ",= # conform P 1""#$2, tabelul 8.=.

M 1

(8) Cistributia fortei taietoare de baza 5 la substructura sirului de stlpi si substructura portalului(fig. @c) se face cu relatiile

5stE 5 O 4st; (4stI 4p) ($)

5pE 5 O 4p; (4stI 4p) (=")

(


24/78

$.1.2.=. 5tructuri cu portale cu contravntuii &n N prinse excentric la noduri fig. 11

5e recomanda utilizarea portalelor (fig.11) cu lin scurt, cu sectiune dublu F simetrica,caracterizat prin relatia

e 1,


25/78

5e recomanda, &n aceste conditii, ca prin proiectare aceste tipuri de portale sa fie pastrateesential &n doomeniul elastic, caz &n care relatia (") poate fi aplicata.

$.1..2. 5tructuri cu portale cu contravntuiri &n N prinse excentric la noduri.

(1) :alculul eforturilor sectionale se poate conduce prin analiza static neliniara, considernd

echilibru la limita, pe baza schemei din fig. 1.

4elatia de echilibru a lucrului mecanic virtual 0extE 0intdevine &n acest caz

0extE 52 (=$)

0intE 2u,!I 2u,pO l ; e (8")

Cin egalarea relatiilor de mai sus rezulta coeficientul de amplificare .

E (2u,!I 2u,pO l ; e)5h2(81)

Daloarea u,pse calculeaza cu relatia (1@), iar valoarea u,!cu relatia (1$).

:unoscnd coeficientul de amplificare se calculeaza valorile eforturilor sectionale !, , 3.

(2) :alculul deplasarilor se face cu relatia (") = e/ .

9.1.#. Di(n+i2na)(a +i v()i*ica)(a +t),ct,)ii

$.1.=.1. 5tructuri cu portale cu contravntuiri centrate la noduri &n D si K.

Pentru ca aceste tipuri de structuri sa lucreze esential &n domeniul elastic la actiunea forteitaietoare de baza 5, dimensionarea diagonalelor se face cu relatiile

a. 5tructuri cu portale &n D

(82)

b. 5tructuri cu portale &n K

1,8! ",@+4 (8)

&n care

!d# efortul &n diagonala calculat &n domeniul elastic

+, 4 # aria si rezistenta diagonalei

min# coeficientul minim de flamba'.

$.1.=.2. 5tructuri cu portale cu contravntuiri &n N prinse excentric la noduri.


26/78

(1) -rinda linului se dimensioneaza &n domeniul elastic cu relatia

3 tihi",


27/78

(B) Ciagonalele si grinda &n afara linului se dimensioneaza sa ramna &ndomeniul elastic laeforturile sectionale (fig. 12), asociate mecanismului plastic.

$.1.=.. Derificarea substructurii sirului de stlpi.

5ubstructura sirului de stlpi se verifica astfel &nct sa poata prelua singura, &n domeniul elastic,

28H din forta taietoare de baza s, calculata conform relatiei ().

9.. Cad)( 2nit,dina( /(nt), 5a( *a)a /2d,)i ),ant(

Pentru schema de larga utilizare &n practica curenta de proiectare calculul se conduce pe bazaschemelor din fig. 18

odul de calcul este cel descris la pct. $.1, cu deosebirea ca la partea superioara stlpii suntlegati articulat de rigla cadrului longitudinal.

:a urmare, rigiditatea stlpilor determinata conform relatiei (


28/78

# se determina forta taietoare de baza cu relatia () conform pct. $.1.2.2.

# se determina un moment de torsiune cu relatia

tE 5e2(8$)

# se echivaleaza momentul de torsiune tcu un cuplu de forte (fig. 1


29/78

&n care

5iE c-i# forta taietoare de baza calculata pe cadrul i cu relatia (), &n care - ieste suma

&ncarcarilor pe cadrul i si (coeficientul seismic global)A

5t,i# efectul torsiunii generale pe cadrul i calculat cu relatia (


30/78

&n care

! # efortul &n bulon asociat mecanismului plastic

!cap bulon# este efortul capabil al bulonului determinat cu rezistente de calcul.

Fabelul 1

CADRE TRANS'ERSALE CU RIGLA LEGATA ARTICULAT DE ST8LPI

n 2

"" 1"" 2""

a c1 c2 b c1 c2 c c1 c2

",8

1 1 1 ",21< ",$=B ",BB@ ",222 ",21 ",$2 ",


31/78

8 ",="" ","" ",2" ",B@@B ",$" ","$B ",2"8 ",B1"2 ",@1$ ",1@1 ",21" ",


32/78

8 2,


33/78

a " @=8 ",B$$ ",B81 ",B@ "

b ",2=2 ",2$< ",=< ",B "

c #","2"

","12 ","8= ","B1 "

d#

","


34/78

=. ngelhardt, .C. and Popov, .P. (1$@$), Gn Cesign of ccentricall7 Jraced ?rames,arthQuae ngineering 4esearch /nstitute, l :errito, :+, arthQuae 5pectre, Dol. 8 1$@$.

8. urocode .


35/78

22. iggins, 4.F., Cubas, P., -a7lord, !.:. and 6atabe, . (1$B$), 5tructura Cesign of Fall 5teelJuildings, +/5:.

St,dii - in+tit,t(

2. 5tudii @B@;1$@


36/78

C.. !A"ELE GHIDULUI DE PROIECTARE

:.2.1. (1) alele industriale parter cu structura metalica ocupa &n codurile internationale deproiectare o pozitie foarte diferita.

(2) 0a o extrema se situeaza codul rusesc 5!/P //#B;1$BB [21]redactat special numai pentru hale

industriale cu structura metalica.

Prevederile de confirmare structurala si de calcul din acest cod nu au fost folosite la redactareaprezentului ghid de proiectare, deoarece conceptia de protectie antiseismica din acest cod este &nprezent depasita.

>nele prevederi constructive din acest cod au fost adoptate si &n !ormativul P1""#$2. +cestaeste cazul prevederii privind limitarea distantelor maxime admise &ntre rosturile antiseismicefunctie de zona seimica de calcul (+nexa pct. 2.11). +ceasta prevedere este pastrata si &nprezentul ghid de proiectare. ste necesar ca &n viitor, aceasta prevedere sa fie reexaminata pebaza unui studiu parametric efectuat &n spiritul conceptelor moderne de protectie antiseismica.

() 0a cealalta extremitate se situeaza coduri moderne de protectie antiseismica, cum suntcodurile americane >J: 1$$2 [2"], 5/:G 1$$" [1$]. 5eismic Provisions 1$$2 [1], codul'aponez [1"], codul european >4G:GC @ editie septembrie 1$$ [


37/78

# urocode @ 1$$ [4G:GC [8]preia acest termen sub denumirea %poutre#colonne%.

*n scopul apropierii normelor din tara noastra de norme internationale prezentul ghid propunetermenul stlp (grinda#coloana).

[top

C.%. CONCEPTIA DE PROIECTARE PRINCIPII. CERINTE ESENTIALEREGULI PRACTICE DE APLICARE. RECOMANDARI DE PROIECTARE.

+cest capitol este redactat pe baza prevederilor din >4G:GC 1$$ [8], >4G:GC @ 1$$ [


38/78

*n spiritul cerintei %a% sunt necesare toate acele masuri de natura sa &mpiedice cedarea structuriila forte produse de actiuni seismice mai mici dect cele asociate mecanismului plastic. Prin%nimic% se &nteleg fenomene de rasturnare, de pierdere a stabilitatii generale sau locale, lipsa deductilitate, ruperi fragile.

0a nivelul cunostintelor actuale, realizarea acestei exigente esentiale presupune o corecta

alegere a mecanismului plastic, masuri constructive de natura sa diri'eze deformatiile plastice &nzonele plastic potentiale alese la proiectare si un control prin calcul al comportarii mecanismuluiplastic ales.

*n spiritul exigentei %b% sunt necesare toate acele masuri de natura sa confere structurii ocapacitate de deformare plastica care sa permita deformari laterale ale structurii mai mari dectcele produse de seismul cu o perioada de revenire de 8" de ani, astfel &nct structura sa poatasuporta &nainte de colaps actiunea unor seisme severe care pot genera la baza structuriiacceleratii mai mari dect cele corespunzatoare accelerogramei zonei. 0a nivelul cunostinteloractuale aceste cerinte esentiale presupun o corecta solutionare constructiva a zonelor plasticpotentiale de natura sa confere acestora o capacitate de rotire mare si un control prin calcul alrotirilor din zonele plastic potentiale care sa certifice faptul ca rotirile calculate nu depasesc rotirileadmise.

:.


39/78

sa se dovedeasca o comportare histerica comparabila cu aceea a rezolvarilor clasice (vezi pct.8..).

:.


40/78

:[email protected]. :u privire la raportul dintre metoda +, metoda curenta de proiectare din !ormativulP1""#$2 si metodele de proiectare din prezentul ghid de proiectare ete de observat

1. etoda analizei modale pe structura reala (metoda a din prezentul ghid de proiectare) esteidentica cu metoda + din !ormativul P1""#$2 aplicata numai la modul fundamental de vibratie F1E F.

2. etoda statica echivalenta simplificata, metoda c din prezentul ghid de proiectare este identicacu metoda + simplificata din !ormativul P1""#$2 (&n care pentru determinarea caracteristicilordinamice vectorii usunt &nlocuiti cu &naltimile h, iar perioada proprie F se determina cu relatiiledin +nexa J).

5tudiile [2$]si [2$]au aratat ca aceasta metoda poate fi aplicata cu suficienta precizie pentrunecesitatile practicii curente cnd sunt &ndeplinite conditiile

-2;-1 ",8 si h1 ",= h

. etoda analizei modale pe structura condensata, metoda b din prezentul ghid de proiectare

este o metoda elaborata &n cadrul lucrarilor [2@], din care se prezinta modelul de calcul.

CALCULUL STRUCTURILOR HALELOR PARTER CU PODURI RULANTE PE !A"AANALI"EI MODALE PE STRUCTURA CONDENSATA

:alculul reprezinta o metoda de aplicare a analizei modale pe o structura simplificata cu 2 gradede libertate dinamica, care modeleaza prin condensare structura reala. etoda se exemplificapentru hale industriale parter cu poduri rulante, avnd rigle legate articulat de stlpi.

1.C2nd(n+a)(a +t),ct,)ii # fig. :.

. N2tatii # ?ig. :=

E -2; -1

n E /2; /1

E h1; h

2E [(n#1)2I 1n

E [(n#1)I 1 ; n

3. Sta ii)(a at)ic(i d( *(:iiitat( # fig. :.8

atricea de flexibilitate


41/78

&n care

#. Cac,, v(ct2)i2) /)2/)ii 1;1

[[[ # [/ E "

&n care

[]# matricea de flexibilitate

[# matricea de inertie

[/# matricea unitate

5e noteaza

&n care

m1E -1; $@1A

E 1 ; 2

4ezulta


42/78

?ormele proprii de vibratie rezulta din ecuatia

WX # matricea coloana

5e considera 2,1E 1

4ezulta

Dederi proprii fig. :


43/78

4ezulta

?olosind metoda de calcul prin condensarea structurii reala se pot determina perioada propriepentru modul fundamental de vibratie si distributia fortei taietoare de baza pe structura, elementenecesare &n practica curenta de proiectare.

=. +naliza efectuata &n cadrul lucrarilor [2@]si [2$]pe un numar de B2 de structuri cu stlpi

articulati (fig. a) si &ncastrati (fig. b), cu alcatuiri diferite si cu variatia parametrilor n, , , aaratat ca aceasta metoda simplificata de analiza modala conduce fata de metoda exacta aanalizei modale efectuate pe structura reala la urmatoarele abateri

# la valoarea F 1 # 8H

# la valoarea 1 # @H

# la valoarea 5 1 # 4G:GC 8 [8].

(b) 4elatia (2") precum si conditia au la baza prevederile din codul +/5:5eismic Provisions 1$$1 [1].


44/78

:.@.@. Prevederile de la acest capitol rezulta direct din prevederile de la pct. @.1.

:.@.. () 5e are &n vedere prevederile din !ormativul P 1""#$2 pct. 8.B. [1


45/78

8

+

8 8" 8 12"

",=2" ","B@ ",""B@ 2",8$

1=,1@< 1=,1@<


46/78

2,"12 1,B18 2,1B" "

J 12" 2,"12 ",2BB ","18 J

1=,="1 =,B"


47/78


48/78

F : 5

51 d1 1

5:+

51

52 d2 2 52

",=

2

+

12"

",$< ",$82 ","$8 22,@BM(t2da A dinN2)ativ, P100-9?

(1) Ceterminarea perioadei proprii pentru modul fundamental de vibratie, conform +!K+ J din!ormativul P1""#$2 (etoda simplificata) fig. =2

&n care

n sageata orizontala (&n cm) a stlpilor la nivelul acoperisului din &ncarcarea gravitationala -,considerata aplicata orizontal

nE -11I -212

11E h; l1

12E h[# (2# 2) ; 2 ; l1

11, 12se calculeaza pentru forta 1" !

E [(n # 1)I 1 ; n E [(,"2 # 1)",=I 1 ; ,"2 E ",B=

2E [(n # 1)2I 1 ; n E [(,"2 # 1)",=I 1 ; ,"2 E ",=@

n E /2; /1E 22,8 x 1"8; B,== x 1"8E ,"2

E h1; h E 8,< ; 1=," E ",=

11E 1=""x 1"x ",B= ; x 2,1 x 1"


77/78

F E 1,"< sec

(2) :oeficientul de echivalenta s#a determinat pe baza relatiei (8.8) din P1""#$2, &n care vectorii

uau fost &nlocuiti cu &naltimile la care actioneaza masele [relatia (1)]

E (-1h I -2h2)2; -(-1h12I -2h22) E ($" x 1= I $1, x @,=)2; 1@=($" x 1=2I $1 x @,=2) E",$=2

() Ceterminarea fortei taietoare de baza [relatia ()]

Ceterminarea &ncarcarii seismice orizontale pentru verificarea structurii se face conform!ormativului P1""#$2 pct. 8.1.

(=) Cistributia fortei taietoare de baza pe structura [relatiile (1=) si (18)]

Dalorile sarcinilor seismice &n ! distribuite pe structura sunt prezentate &n fig. =.

(8) Ciagrama de eforturi !(!) si (!m) pe structura din actiunea seismica este prezentata &nfig. ==.

(


78/78

#. ANALI"A COMPARATI'A A RE"ULTATELOR

*n tabelul = sunt prezentate rezultatele celor 2 metode

Fabelul =

etoda

F(sec.)

5!

(!m)

5tlpcentralbaza

5tlpmarginal

baza

1+naliza modala pe structurareala ",$$" 2,B 18"," @1$

2 +naliza modala pe structuracondensata ",$B 228,= 12@$ B

gp 003 din 96 protectia antiseismica a cladirilor halelor industriale parter cu structura metalica

Documents