2

1 CAPITOLUL П. HALE INDUSTRLVLE PARTER

2Л. Scheme constructive 2Л.1. Generalităţi.Halele sînt construcţii cu un singur nivel, care includ, în general, spaţii

mari. Spaţiul interior al unei hale este mărginit de acoperiş şi de pereţii laterali. Interiorul halei poate fi compartimentat intr-o măsura oarecare prin pereţii interiori. în unele porţiuni se executa subsoluri, planşee la diferite niveluri, platforme, după necesitaţi. Halele au utilizări foarte diferite. în industrie pot servi ca hale pentru fabricaţie, ca magazii pentru depozitare de materii prime ^sau produse, pentru procese de producţie auxiliare etc.

Construcţiile halelor au forme şi alcătuiri potrivit scopului pentru care sînt executate, au deci un pronunţat rol funcţional. Ca urmare, soluţia constructiva este determinata de natura proceselor tehnologice ce se vor desfăşura în hala, precum şi de o serie de alte condiţionări, pe care acestea le impun construcţiei.

Pentru industria metalurgica, producătoare de maşini, uşoara şi alte ramuri industriale se executa clădiri cu schelet cu un singur nivel, numite hale industriale parter (fig.2.1a). Particularitatea constructiva şi tehnologica a acestor hale industriale consta în instalarea lor cu mijloace de ridicare şi transport -poduri rulante sau grinzi rulante suspendate. Podurile rulante se deplasează pe căi speciale rezemate pe stîlpi. Grinzile rulante suspendate se deplasează pe căi de rulare suspendate în lungul halei de elementele portante ale acoperişului. Acoperişul halei industriale parter poate fi alcătuit din elemente liniare sau spaţiale din plăci curbe subţiri.

Fig. 2.]. Hală industriala cu poduri rulante:a - secţiunea transversală; b - schema de calcul a cadrului

transversal; c- schema de calcul a cadrului longitudinal.

Structurile halelor industriale tipizate, cu schelet şi acoperiş din elemente liniare, sînt alcătuite din: stîlpi încastraţi în fundaţii; rigle de acoperiş (grinzi.

22ferme, arce); grinzi de rulare, luminatoare. Structura de rezistenţă a scheletului este cadrul transversal, alcătuit din stîlpi şi rigle.

Rigiditatea spaţială şi stabilitatea halei parter cu schelet se destinge prin încastrarea stîlpilor în fundaţii. în direcţia transversală rigiditatea spaţială a halei este asigurată de cadrele transversale, în direcţia longitudinala - de cadrele longitudinale, alcătuite din aceeaşi stîlpi, elementele acoperişului, grinzile de rulare şi contravîntuirile verticale (fig.2.1 b,c).

Halele industriale pot fi, de asemenea, cu acoperiş plan fără luminatoare. Exemplu poate servi schema constructiva a clădirii, în care panourile acoperişului cu o lungime mare, egala cu deschiderea, sînt instalate pe grinzile longitudinale şi servesc ca rigle ale cadrului transversal (fig.2.2).

Fig.2.2. Hala industriala cu acoperiş plan 1-plăci de acoperiş; 2- grinzi longitudinale;

2.1.2. Poduri rulantePodurile rulante sînt utilajele de ridicat şi transportat, folosite frecvent în

halele industriale. Ele se realizează în diferite variante de alcătuire, cu capacităţi de ridicare de la 100 kN la cîteva sute de kN, în funcţie de cerinţele procesului tehnologic pe care îl deservesc.

Podurile rulante (fig.2.3) sînt alcătuite, de obicei, din cîte doua perechi de grinzi transversale, sprijinite la capete pe doua grinzi longitudinale, numite grinzi de capăt, pe care sînt fixate roţile podului şi care împreuna cu grinzile transversale formează un cadru orizontal foarte rigid.

Transportarea încărcăturilor de-a curmezişul deschiderii halei industriale se executa prin circulaţia pe podul rulant a unui cărucior cu suspensie flexibilă sau rigidă. în lungul deschiderii halei industriale transportarea încărcăturilor se executa prin circulaţia însuşi a podului pe roti, numărul cărora la capacitatea de ridicare pînă la 500 kN este egal cu patru (cîte doua roţi pe fiecare cale de rulare).

Fig.2.3. Schema podului rulant cu suspensie flexibilăJ-stîlp; 2-grinda de acoperiş; 3-căruciorul; 4-cadrulorizontal al podului rulant; 5-roata podului; 6-şina;

7-grinda de rulare.Din punct de vedere al condiţiilor de exploatare, podurile rulante se

clasifica în opt grupe de funcţionare în dependenţă de starea de încărcare.Starea de încărcare precizează măsura în care utilajul este folosit la

capacitatea sa nominală, respectiv la capacităţi mai reduse, existînd următoareletrei posibilităţi: .

- starea de încărcare uşoară (grupa de funcţionare lk...3k),atunci cmd podul rulant nu lucrează decît în mod excepţional la capacitatea nominală, funcţionînd în mod curent la încărcări mai mici, viteza mică de circulaţie - pînă la 60 m/min (sălile de maşini ale electrocentralelor termice, ateliere de reparaţii etc.);

- starea de încărcare medie (grupa de funcţionare 4k...6k),atunci cînd podul rulant lucrează cu aceeaşi frecventa la încărcări cuprinse între zero şi capacitatea nominală, viteza de circulaţie - pînă la 100 m/min (ateliere de asamblare şi mecanice ale uzinelor, ateliere de mulare ale uzinelor pentru fabricarea elementelor de beton armat etc.);

- starea de încărcare grea (grupa de funcţionare 7k, 8k), cînd podul rulant lucrează frecvent aproape la capacitatea nominală, viteza de circulaţie mai mare de 100 m/min (ateliere de siderurgie, laminare etc.). Capacitatea nominală de ridicare a podului rulant poate fi de 100, 160, 200, 320, 500 kN şi mai mare.

Podul rulant transmite schelemlui halei forţe verticale şi orizontale.Forţa verticală este compusa din masa podului rulant, masa căruciorului,

capacitatea nominală de ridicare şi se transmite prin rotile podului rulant la căile de rulare.

24. Apăsarea maxima a podului rulant apare, atunci cînd căruciorul, încărcat la

sarcina nominala Q, se afla la distanţa minima de reazem, iar apăsarea minima apare pe partea opusa a podului rulant.

Valoarea forţei normate verticale Fn^,ax, egala cu apăsarea unei roţi pe şina căii de rulare se determină pentru podurile rulante cu capacitate nominală de ridicare diferită din standardul pentru podurile rulmite.

Valoarea forţei normate verticale F^mn se determina din condiţia, privind podul rulant ca o grindă simplu rezemata (pe 4 roti) dintr-o ecuaţie de proiecţie pe verticală, rezultînd:

(2.1)

unde n este numărul roţilor de pe o parte a podului rulant;;apacitatea nominală de ridicare a podului rulant; masa căruciorului; masa podului rulant.

Forţele Fmax servesc la dimensionarea grinzii căii de rulare, iar forţele Fmin intervin împreuna cu F^ax la dimensionarea structurii de susţinere a căilor podurilor rulante (cadrele halelor).

în afara forţelor verticale podurUe rulante generează în timpul funcţionarii şi următoarele forţe orizontale;

- forţe orizontale aplicate longitudinal pe faţă superioara a şinei şi dirijate în lungul acesteia, provenite din frînarea podului şi a căror valoare este 1/10 din suma forţelor Та^аю. aferente roţilor frînate:

(2.2)

unde Пй este numărul roţilor frînate, egal cu jumătate din numărul roţilor de pefiecare parte a unui pod;- forţe orizontale transversale, produse de frînarea sau demararea

căruciorului, aplicate transversal, de asemenea, pe faţă superioara a şinelor şi

care la podurile cu suspensie flexibilă au valoarea:

(2.3)

iar la podurile cu suspensie rigidă

(2.4)

25Forţa Ft^, poate fi îndreptata transversal în interiorul sau în exteriorul

deschiderii, se transmite în întregime la o singura şina a căii de rulare şi este distribuita egal între rotile podului rulant.

Din cauza că şinele nu sînt exact paralele, se considera ca forţa orizontala transversală se transmite în întregime la o singura şină a căii de rulare, indiferent de poziţia căruciorului pe pod şi de semnul de frînare sau de demarare al acestuia.

în calculul elementelor construcţiilor halelor, la acţiunea forţelor verticale şi orizontale a podurilor rulante, Y/= 1,1.

2.1.3. Alcătuirea haleiAlegerea formei halelor în plan depiade, în primul rînd, de procesul

tehnologic pe care îl adăpostesc. în cazul proceselor tehnologice simple, care se desfăşoară linear, forma dreptunghiulară este cea mai indicată, pentru că ea permite desfăşurarea unui flux tehnologic continuu, cu aceleaşi mijloace de transport. Cea mai preferată formă în plan a halelor industriale este forma dreptunghiulară. în funcţie de lăţimea spaţiului necesar desfăşurării procesului tehnologic, halele industriale pot rezulta cu o deschidere, sau cu mai multe deschideri. Dimensiunile deschiderilor (L) se stabilesc multipli de 6 m, adică 12, 18, 24, 30,36 m etc.

Reţeaua modulară a stîlpilor halei parter, înzestrată cu poduri rulante în funcţie de procesul tehnologic poate fi 12x18, 12x24, 12x30 m sau 6x18, 6x24, 6x30 m. Traveea stîlpilor prioritar se acceptă 12 m; daca la traveea de 12 m se folosesc panouri de pereţi cu lungimea 6 m, atunci pe axele de trasare a şirurilor de stîlpi marginali se instalează suplimentar stîlpi de paianta. La traveea stîlpilor de 12 m este posibila traveea grinzilor de 6 m cu folosirea în calitate de sprijin inteimediar a grinzilor longitudinale de susţinere (grinzi jug), instalate pe stîlpi centrali (fig. 2.4). Cei mai buni indici tehnico-economici referitori la volumul de munca şi pereţi se disting la acoperişurile din elemente prefabricate de beton armat cu traveea stîlpilor de 12 m fără grinzi longitudinale de susţinere.

Fig. 2.4. Scheme constructive ale halelor cu traveea stîlpilor: a-6 m cu ferme dejug; b-12 m fără ferme dejug.

26- înălţimea halelor industriale cu poduri rulante şi cota consolei stîlpilor st

stabilesc în funcţie de gabaritul deasupra şinei al podurilor rulante utilizate cu capacitatea nominală de ridicare maxima. La evaluarea acestor dimensixmi se ţine seama de înălţimea şinei cu garnituri 150 mm şi a grinzii de rulare 1400 şi 1000 mm, respectiv, la traveea stîlpilor 12 şi 6 m (cu excepţia halelor cu înălţimea 8,4 m, pentru care înălţimea grinzii de rulare este adoptata 800 mm), spaţiul de siguranţa dintre partea inferioară a riglei şi partea superioara a podului rulant.

Dimensiunile modulare pentru deschideri şi pe înălţimea halelor se aleg din tabelul 2.1.

Tabelul 2.]Hale Deschiderea, m înălţimea, m

<12 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0;Cu mijloace de ridicare şi 18 4,8;transport suspendate 18;24 5,4; 6,0; 7,2; 8,4; 9,6;

10,8; 12,618;24 8,4; 9,6; 10,8;

Poduri rulante 18;24;30 12,6; 14,424:30 16,2; 18,0

Dimensiunile modulare ale cotei consolei stîlpului se aleg din tabelul 2.2

Tabelul 2.1Deschiderea, m

înălţimea halei, m

Capacitateanominală deridicare a poduluirulant, kN

Cota consolei stîlpului, m la traveea stîlpilor, m

6 12

18; 24 8,4 100 5,2 4,618; 24 9,6 100; 200 5,8 5,418; 24 10,8 100; 200 7,0 6,6

18; 24; 30 12,6 100; 200; 320 8,5 8,118; 24; 30 14,4 100; 200; 320 10,3 9,9

24; 30 16,2 300; 500 11,5 11,124; 30 18,0 300; 500 13,3 12,9

Pentru utilizarea elementelor prefabricate ale acoperişului de acelaşi tip poziţionarea stîlpilor marginali faţă de axa de trasare se execută în condiţiile respectării imnătoarelor prevederi:

- la traveea stîlpilor de 6 m, înălţimea stîlpului H < 16,2 m şi capacitatea nominală de ridicare a podului rulant Q < 320 kN faţă stîlpului se suprapune cu axa de trasare (reperarea zero, fig. 2.5a);

27la traveea de 6 m, Q > 320 kN, H > 16,2 m şi la traveea de 12 m faţă stîlpului se deplasează în afara de la axa de trasare cu 250 mm (reperarea "250", fig. 2.6).

Fig. 2.5. Poziţionarea stîlpilor faţă de axele de trasare a- stîlpului marginal, traveea 6 m; b- stîlpului cadrului frontal; c- stîlpilor rostului longitudinal; d- stîlpilor rostului transversal.

Fig. 2.6. Poziţionarea stîlpilor faţă de axele de trasare în secţiunea transversală.

Stîlpii centrali se poziţionează în aşa mod ca axele de trasare longitudinale şi transversale sa coincidă cu axele proprii. Aceasta prevedere nu se refera la stîlpii din preajma rosturilor de deformaţie şi la stîlpii cadrelor frontale. Poziţionarea stîlpilor frontali faţă de axa de trasare transversală este 500 mm (fig. 2.5b).

Dimensiunile foarte mari în lungime şi lăţime, la care ajung halele industriale, fac necesară întreruperea continuităţii elementelor construcţiei: învelitoarea, grinzile căilor podurilor rulante, şarpanta pereţilor.

Rosturile şi poziţia lor sînt impuse de variaţiile de temperatura, de tasările neuniforme ale terenului pe care este aşezată construcţia şi de aşezarea acesteia lingă alte construcţii cu mod de comportare diferit.

28^ Rostxirile longitudinale ale halelor se folosesc rar şi se executa, de regula,

pe stîlpi în pereche. în cazul acesta reperarea stîlpilor este de 250 mm (sau zero la traveea 6 m) (fig.2.5c).

Rosturile transversale ale halelor de asemenea se executa pe stîlpi în pereche (alăturaţi), insa axa rostului este suprapusa axei de trasare transversale, iar axele stîlpilor se dezaxează de la axa de trasare cu 500 mm (fig. 2.5d),

Distanţa de la axa de trasare pînă la axa grinzii căii de rulare la podurile rulante cu sarcina nominală pînă la 500 kN inclusiv se acceptă К = 750 mm. Aceasta distanţa include dimensiunea de gabarit a podului rulant B, înălţimea secţiunii stîlpului în partea inferioară h şi spaţiul de siguranţa С dintre gabaritul podului şi stîlp. Pentru stîlpul marginal

2.1.4. Structura de rezistenţăRiglele cadrelor transversale pot fi cu secţiunea plină sau cu zăbrele, iar

îmbinarea lor cu stîlpii - rigidă sau articulată. Alegerea configuraţiei riglei şi a construcţiei ei, modului de îmbinare cu stîlpii depinde de mărimea deschiderii, tipul învelitoarei, tehnologia de fabricare şi montaj.

îmbinarea rigidă a grinzilor cu stîlpii cadrului duce la reducerea momentelor încovoietoare, insa nu se atinge tipizarea independenta a grinzilor şi stîlpilor cadrului, deoarece sarcina aplicată la stîlp convoacă momente încovoietoare în grinda şi invers, sarcina apUcată la grinda convoacă momente încovoietoare în stîlp. La îmbinarea articulată este posibila tipizarea independenta a grinzilor şi stîlpilor, deoarece în cazul acesta sarcinile aplicate la un element nu provoacă momente încovoietoare în alt element (fig. 2.7).

Fig.2.7. Cadre transversale: a-cu îmbinarea rigidă a stîlpului cu riglă; b-cu îmbinarea articulată a stîlpului cu riglă.

îmbinarea articulată a grinzilor cu stîlpii simplifica forma şi construcţia îmbinării, corespunde cerinţelor producţiei uzinale. De aceea, construcţiile halelor parter cu îmbinări articulate ca cele mai economice sînt primite în calitate de construcţii tip. Constructiv, îmbinarea grinzilor cu stîlpii se executa prin sudarea de montaj a plăcii metalice de reazem a grinzii cu piesa înglobată de la vîrful stîlpului (fig.2.8c).

Pentru deschiderile pînă la 18 m inclusiv în calitate de rigla se folosesc grinzi precomprimate, pentru deschiderile de 24, 30 m - ferme.

29Stîlpii halei cu schelet pot fi cu secţiunea plină dreptunghiulară sau cu

doua ramuri. La alegerea construcţiei stîlpului se ia în considerare capacitatea de ridicare a podului rulant şi înălţimea clădirii.

Stîlpii cu inima plină se folosesc pentru halele industriale cu deschiderea pînă la 24 Ш înzestrate cu poduri rulante cu capacitatea nominală de ridicare pînă la 320 Ш şi cota şinei căii de rulare nu mai mare de 10 m (2.8a). Stîlpii cu goluri dreptunghiulare (cu doua ramuri) sînt mai efectivi pentru halele industriale cu deschiderea de 30 m, înzestrate cu poduri rulante cu capacitatea nominală de ridicare mai mare de 320 kN şi elevaţii mai mare de 12,6 m (fig. 2.8b). Trebuie de menţionat ca stîlpii de doua ramuri în schemele unificate ale halelor industriale se folosesc, de obicei, cînd traveea stîlpilor este de 12 m.

Dimensiunile secţiunii transversale a părţii superioare a stîlpului se aleg cu evidenţa rezemării grinzilor pe capătul stîlpului fără instalarea consolelor speciale.

înălţimea secţiunii se primeşte: pentru stîlpii centrali hj = 500 sau 600 mm, pentru stîlpii marginali hi = 380; 500; 600 mm; lăţimea secţiunii stîlpilor marginali şi centrali - b=400...600 mm (dimensiunile maxime ale secţiunii se primesc pentru traveea 12 m).

Dimensiunile secţiunii stîlpilor cu inima plină în partea inferioară se stabilesc, în primul rînd, după capacitatea portantă şi din condiţiile rigidităţii suficiente astfel, pentru ca la deplasările orizontale ale stîlpilor în planul cadrului transversal sa nu se producă împănarea podului rulant.

Din practica de exploatare a halelor cu poduri rulante rigiditatea stîlpilor este suficienta, daca înălţimea secţiunii Ьг = (1/10... 1/14)H2.

Stîlpii cu goluri în partea inferioară sînt alcătuiţi din doua ramuri unite între ele cu grinzi de distanţare scurte (chingi).

Pentru stîlpii centrali în partea inferioară se admite deplasarea axei ramurii de la axa grinzii căii de rulare iar înălţimea secţiunii se alege egala cu h2 = 1200... 1600 mm, pentru stîlpii marginali - hj = 1000... 1300 mm. înălţimea secţiunii ramurii h = 250 sau 300 nmi, lăţimea b = 500 sau 600 mm. în afara de aceasta b = (1/25...1/30)H. Distanţa dintre axele grinzilor de distanţare se adopta (8...10)h.

Grinzile de distanţare se amplasează în aşa fel, ca distanţa de la cota pardoselii pînă la partea inferioară a primei grinzi de distanţare suprateren să alcătuiască nu mai puţin de 1,8 m, iar între ramuri se asigura o trecere confortabilă. Grinda de distanţare inferioară se amplasează mai jos de cota pardoselii. înălţimea secţiunii grinzii de distanţare se admite (1,5...2)h, iar lăţimea - egala cu lăţimea secţiunii ramurii.

îmbinarea stîlpului cu doua ramuri cu fiindaţie se executa intr-un singur pahar sau în doua pahare separate; la îmbinarea în doua pahare separate volumul betonului de monolitizare se reduce.

Adîncimea încastrării stîlpului în paharul fundaţiei se admite egala cu valoarea maxima din relaţiile:

In atara de aceasta, adincunea încastrăm stupului trebuie sa fie venncată drn condiţia ancorării suficiente a armăturii de rezistenţă longitudinale. Daca în una din ramuri a stîlpului apare efort de întindere, îmbinarea stîlpului cu betonul de monolitizare se executa cu pane. Stîlpii, de regulă, se execută în forma unui element întreg. Dezmembrarea lor pe elevaţie în părţi, pentru reducerea masei elementelor de montaj, este legata cu greutăţile execuţiei îmbinărilor şi de aceea se realizează rar.

Fig.2.8. Stîlpi în trepte pentru hale industriale:a-cu inima plină; b-cu două ramuri; c-îmbinarea articulată

a grinzilor cu stîlpul central; 1-gaură pentru agăţare; 2'piesăînglobata; 3-carcasa; 4-ancoraj; 5-placa de oţel; 6-şaibă;

7-piuliţă; 8-axa stîlpului.Exemple de armare a stîlpilor cu inima plina şi cu doua ramuri sînt

prezentate pe fig.2.8. Stîlpii centrali rezistă momente încovoietoare careacţionează în ambele direcţii şi se armează simetric.

31 ba executarea stîlpilor se utilizează betoane de clasa B15...B30. 2.1.5. LuminătoareLuminătoarele sînt alcătuite din ferme şi montaţi, plăci portante de

acoperiş care se reazemă pe riglele cadrelor transversale. în planul montanţilor luminatorului se amplasează plăcile de margine. Lăţimea luminătorului şi elevaţia cercevelelor se stabilesc în raport de iluminarea necesară a atelierului.

De obicei ea se asigura la lăţimea luminatorului egala cu 0,3...0,41. în scopul tipizării elementelor constructive se folosesc luminatoare cu lăţimea 6 m pentru deschiderile pînă la 18 m şi lăţimea 12 m pentru deschiderile 24 şi 30 ш (fig.2.9).

Fig. 2.9. Scheme constructive ale fermelor luminătoarelorîmbinarea elementelor portante ale luminatorului cu riglele cadrelor

transversale se executa cu buloane (şuruburi) de montaj cu sudarea ulterioara a pieselor înglobate metalice.

2.1.6. Complexul de contravîntuiri.Destinaţia contravîntuirilorSistemul spaţial al şarpantei, alcătuit din rigle şi plăci, este un sistem

deformabil. Pentru asigurarea stabilităţii şi rigidităţii acestuia, cit şi a construcţiei în ansamblu, se prevede un complex de contravîntuiri, care în raport cu dispunerea lor, pot fi orizontale (transversale şi longitudinale) şi verticale. Contravîntuirile oferă, totodată, condiţiile pentru un montaj comod şi sigur al elementelor construcţiei şi asigura conlucrarea lor spaţială, fapt important din punctul de vedere al rigidităţii construcţiei. Unele dintre contravîntuiri sînt destinate pentru preluarea unor încărcări orizontale, provenite din acţiunea vîntului, a frînării mijloacelor de ridicare şi transport etc., asigurînd transmiterea lor succesiva pînă la fundaţiile construcţiei.

Alegerea schemei şi distribuţiei contravîntuirilor depinde de sistemul şarpantei halei.

Contravîntuiri verticaleLa acţiunea încărcărilor orizontale în direcţia longitudinală a halei

(presiunea vîntului asupra peretelui frontal, frînarea podurilor rulante etc.) eforturile se preiau de cadrul longitudinal, rigla căruia este şarpanta. îmbinarea între plăcile şaфantei şi stîlpi se executa prin grinzi sau ferme cu o rigiditate redusa din planul sau. De aceea, în lipsa contravîntuirilor forţa orizontala aplicată la şarpanta poate duce la deformaţii considerabile ale grinzilor din

32planul sau, iar forţa aplicată la un stîlp duce la defonnaţii considerabile ale lui fără a transmite încărcarea la alţi stÂpi (fig.2.l0). Sistemul de contravîntuiri verticale pe axa stîlpilor halei se prevede pentru a crea o şarpanta rigidă, geometric invariabila în direcţie longitudinala.

Fig.2.10. Schema deformaţiilor scheletului halei la acţiunea încărcărilorortontale: a-deformaţiile grinzilor din planul de încovoiere; b-deformaţiastîlpului; c-determinarea momentului de încovoiere, care solicita piesele

înglobate ale riglei; d-schema de calcul a stîlpului cadrului frontal; l-reazemulstîlpului pe acoperiş; 2-reazemul stîlpului pe ferma metalica orizontală.

Contravîntuirile verticale se realizează ca ferme din comiere metalice, seinstalează în traveele finale ale halelor, cit şi în traveele alăturate rosturilor dedilatare între stîlpi, iar pe vîrful sdlpilor se instalează proptele din beton armatsau comiere metalice (fig.2.11a). Fermele contravîntuirilor verticale prevăzutepentru preluarea forţelor orizontale alternante se proiectează cu tălpi paralele şidiagonale încrucişat. La înălţimea grinzii pe reazem relativ mică (pîna la 800mm) cu nervura de reazem capabQa sa preia forţa orizontala contravîntuirile

longitudinale se prevăd numai în forma de proptele la vîrfij] stîlpilor. în acest cazpiesele înglobate metalice de reazem ale grinzii şi stîlpului se sudează între ele,iar dimensionarea lor se face la acţiunea momentului încovoietor M = Wh şi a

sarcinii de reazem F (fîg.2.10c). Contravîntuirile verticale din comiere metalicese instalează în fiecare şir de stîlpi longitudinali în mijlocul tronsonului termic.Ele se sudează de piesele înglobate ale stîlpilor şi au forma de cruce sau poartă.

Contravîntuiri orizontale la talpa inferioară a riglelor cadrelorîncărcarea provenita din vînt, care acţionează asupra părţii frontale a halei,

provoacă încovoierea sfflpilor frontali. Pentru reducerea deschiderii de calcul astîlpilor frontali şaфanta se foloseşte ca reazem orizontal (fig.2. lOd). în halele deînălţime mare şi cu deschideri importante este raţional sa se creeze un reazem

orizontal pentru peretele frontal la nivelul tălpii inferioare a riglei cadruluifrontal din contravîntuiri transversale, reaUzate ca ferme cu tălpi paralele şidiagonale încrucişate (fig.2.11b). Contravîntuirile transversale frontale sînt

încărcate în planul lor, obişnuit în noduri, cu reacţiunile orizontale din vînt alestîlpilor din peretele frontal. Reacţiunile contravîntuirilor transversale frontale setransmit prin intermediul contravîntuirilor verticale tuturor stîlpilor tronsonului

halei, fundaţilor şi terenului de ftmdare.

33Contravîntuirl orizontale Ia nivelul tălpii superioare a riglelor

cadrelorStabilitatea tălpii superioare a riglei cadrului transversal împotriva

flambajului lateral este asigurata de plăcile de acoperiş, piesele înglobate ale cărora se sudează de rigla cadrului.

în halele cu luminatoare, lungimea de calcul a tălpii comprimate a riglei cadrului din planul de încovoiere se majorează şi este egala cu lăţimea luminatorului. Pentru asigurarea stabilităţii tălpii superioare a riglei cadrului la flambajul lateral în traveele finale ale halei la nivelul ei se instalează ferme metalice cu tălpi paralele şi diagonale încrucişat, iar în traveele intermediare pe axa luminatorului se instalează proptele (fig.2.11c).

Daca luminatorul nu ajunge la capătul tronsonului termic, contravîntuirile la nivelul tălpii superioare a grinzilor sau fermelor în traveele finale ale halei nu se instalează, iar proptelele pe axa luminatorului se fixează de elementele şarpantei traveei fmale.

Contravîntuirile luminatoarelorPentru luminatoare se prevăd contravîntuiri orizontale transversale şi

verticale, care îndeplinesc acelaşi rol. Contravîntuirile transversale frontale, în traveele alăturate rostului de dilatare, se dispun în planul tălpilor superioare ale luminatorului. în pereţii laterali ai luminatoarelor se dispun contravîntuiri verticale, în aceleaşi travee unde exista contravîntuiri transversale (fig.2. lld). Panourile respective din pereţii luminatoarelor sînt prevăzute cu ferestre fixe.

2.1.7. Grinzi de rulareGrinzile de rulare de beton armat precomprimat rezistă solicitări dinamice

de la podurile rulante. Utilizarea lor este raţionala pentru podurile rulante cu capacitatea nominală de ridicare pînă la 320 kN la starea de încărcare uşoară şi medie. Pentru podurile rulante cu starea de încărcare grea şi podurile rulante cu capacitatea de ridicare 500 kN şi mai mare, cu starea de încărcare medie mai raţionale sînt grinzile de rulare metalice.

Grinzile de rulare se proiectează la traveea stîlpilor 6 şi 12 m cu o deschidere ca simplu rezemate de consolele stîlpilor.

Secţiunea transversală a grinzilor cu deschiderea 6 m este de fomaa T, 12 - dublu T. Talpa superioara dezvoltata majorează rigiditatea grinzii în direcţia orizontala, reduce deplasările la acţiunea forţelor de fi^înare, de asemenea ameliorează condiţiile de montaj şi exploatare ale căii de rulare; placa inferioară permite amplasarea comoda a araiăturii pretensionate şi asigura rezistenţă grinzii la revenirea armăturii întinse. La acţiunea încărcărilor verticale secţiunea de calcul este de forma T cu talpa superioara comprimata, iar la acţiunea încărcărilor orizontale - secţiunea dreptunghiulară (fig.2.12).

înălţimea secţiunii grinzilor de rulare se adopta în limita h = (1/8... 1/10)/. Pentru grinzile cu deschiderea 6 m şi poduri rulante cu capacitatea de ridicare 100 kN - h = 800 mm, pînă la 320 kN - /? = 1000 mm, pentru grinzile cu deschiderea 12 m - A = 1400 mm, indiferent de capacitatea de ridicare. Lăţimea

34tălpii superioare din condiţiile de fixare şi îndreptare a căii de rulare se adoptarespectiv 570 şi 650 mm, iar grosimea ei 120; 180 mm (fig.2.13).

Fig.2.11. Schemele contravîntuihlor şarpante:a-contravînturi verticale; b-contravînturi orizontale la

talpa inferioară a grinzii; c-ontravînturi orizontale la talpasuperioara a grinzii; d-contravîntuiri ale luminătorul;

1-ferme verticale; 2-proptea la capătul ştîlpilor;3-contravmtuiri verticale pe stîlpi; 4-rigla cadrului transversal;

5-proptea la talpa superioara a fermei; 6-planul pereţilor laterali;7-fermele luminătoarelor.

Fig.2.12. Secţiunile de calcul ale grinzii de rulare a-la încărcări verticale; b-la încărcări orizontale

Fig.2.13. Grinzi de rulare din betonprecomprimat: a-cu deschiderea 12 m;b-secţiunea transversală a grinzii cu (deschiderea 6 m; c-ftxarea grinzii de rulare

cu stîlpul; d-Jixarea şinei pe grindă; 1-armatura pretensionata; 2-carcasesudate; 3-е trieri; 4-plase îndoite; 5-piese plane; 6-plase plane pe reazeme;

7piese înglobate; 8-gauri pentru fixarea şinelor şi troleelor; 9-plăci metalice;10-piesa înglobata; 11-ancoraje înstîlpi; 14-piesa înglobata a stîlpului; 15-stîlp

36' Grinzile cu deschiderea 6 m se executa din beton clasa B25, B30, cu

deschiderea 12 m - B30, B40. în zona inferioară grinzile se armează cu armătura pretensionata: din bare clasa A-IV, A-V, din sîrmă clasa B-II şi toroane clasa K-7. Inima şi tălpile grinzii se armează cu carcase de armătura clasa А-П1. Deoarece grinda este solicitata de încărcări multiple repetate, apariţia fisurilor iniţiale nu se permite, de aceea în talpa superioara de asemenea se prevede armătura pretensionata A'^p = (0,15...0,2)Asp .De aceasta armătura se ţine seama în calculul tălpii superioare la acţiunea forţelor de frînare orizontale. Pentru asigurarea rezistenţei şi evitarea fisurării capetelor grinzilor se dispun carcase şi plase suplimentare.

Grinzile de rulare se fixează cu stîlpii prin sudarea pieselor înglobate (fig.2.13c). Pentru transferul eforturilor orizontale în îmbinare se instalează un guseu de rigidizare, care se sudează de piesele înglobate superioare ale grinzii şi piesele înglobate ale stîlpilor. între sine şi grinda de rulare pentru amortizarea şocurilor se instalează o garnitura elastica din ţesătură cu cauciuc grosimea 8... 10 mm. Şina se fixează de grinda cu buloane (fig.2.13d).

Calculul grinzii de rulare se efectuează la acţiunea sarcinilor verticale şi orizontale (2.14a). Sarcinile de calcul de la podurile rulante în calculul grinzii de rulare la starea limita de rezistenţă se determina cu coeficientul de fiabilitate у„ =1,1.

Sarcina verticală de calcul

Sarcinile verticale de calcul pentru grupa de funcţionare 6K se multiplica la coeficientul dinamic Kdi„ =1,1.

Sarcina orizontala de calcul (de la o singura roata a podului)

Fig.2.14. Referitor la determinarea eforturilor M, Q în grinda de rulare a-schema de calcul, b-liniile de influenţă Mşi Q Forţa orizontala Ft este aplicată la faţă superioara a şinei căii de rulare, insa pentru simplificarea calcului, neglijînd influenţă neînsemnat? a excentricităţii, se presupune aplicată în mijlocul înălţimii tălpii superioare.

37Calculul grinzii la starea limita de rezistenţă se efectuează de la sarcina de

calcul a doua poduri rulante apropiate cu aceeaşi capacitate de ridicare, multiplicata la coeficientul de combinare egal cu 0,85. Sarcina mobila de la podurile rulante se amplasează în deschiderea grinzii în aşa fel, ca în unele secţiuni să se obţină eforturi maximale M, Q. Distanţa între forţele, care se transmit grinzii prin roţile podului, se stabilesc după gabaritul lăţimii şi bazei podului.

Calculul eforturilor se efectuează cu ajutorul liniilor de influenţă, amplasând o forţa în vîrfiil liniei de influenţă (fig.2.14b). Eforturile maxime se determina prin sumarea produsului forţelor la ordonatele respective. De exemplu, momentul încovoietor maximal în secţiunea data;

(2.7)In conformitate cu eforturile calculate se obţine diagrama iniaşurătoare M,

Q. Ordonatele diagramelor infăşurătoare se determina din tabelele date în îndrumătoare.

Calculul grinzii la oboseala se efectuează de la sarcina verticală de calcul a unui pod rulant, determinata prin multiplicarea sarcinii normate la coeficientul

In calculul la oboseala se determină tensiunile în beton şi armătura, cu evidenţa ipotezei lucrului elastic al betonului secţiunii reduse la acţiunea sarcinii de calcul şi efortul de precomprimare P (cu evidenta pierderilor de tensiune). Se cere respectarea condiţiilor:

(2.8)coeficienţii condiţiilor de lucru ai betonului şi armăturii la calculul

elementelor de beton armat la acţiimea sarcinilor multiple repetate.

In timpul ciclului de schimbare al sarcinii în zona compiimata a secţiunii nu se admit tensiuni de întindere. Se ţine seama de reducerea modulului de elasticitate al betonului datorită deformaţiilor plastice ale betonului în zona comprimata prin multiplicarea lui la coeficientul de reducere a'.

Calculul la oboseala în secţiuni înclinate se face din condiţia, că eforturile de întindere sa fie preluate de etrieri la tensiunile în ei egale YSI-^ SW -

Săgeata grinzii se determina cu evidenta sarcinilor de scurta şi lunga

(2.9)Apariţia fisurilor normale către axa elementului se verifica cu relaţia:

(2.10)

unde

durata cu coeficientul

382.2. Calculul static al cadrului transversal

' 2.2.1. Schema de calcul şi încărcăriGrinzile de acoperiş sînt legate articulat de stîlpii cu moment de inerţie

constant sau variabil în trepte. în schema statica de calcul intervin deci ca elemente componente:

- riglele considerate indeformabile axial, asigurînd deplasări orizontaleegale tuturor stîlpilor, la nivelul lor;

- stîlpii, încastraţi la baza şi articulaţi la extremitatea superioară.Lungimea stîlpilor se va lua egală cu distanţa de la extremitatea inferioară

a riglei pînă la extremitatea superioară a fundaţiei. Rigla cadrului se va calcula independent, ca o grinda simplu rezemată. De aceea, calculul cadrului se va reduce la determinarea eforturilor în patru secţiuni caracteristice ale stîlpilor.

La traveea stîlpilor marginali şi centrali egală cu 6 sau 12 m se va efectua calculul imui cadru transversal plan, încărcările fiind adunate pe lăţimea respectiva egală cu traveea stîlpilor. In cazul cînd traveea stîlpilor marginali este 6 m, iar a celor centrali 12 m, se va efectua calculul uniii tronson-cadni în componenta căniia întră cîte doi stîlpi marginali (fig. 2.15). Rigiditatea stîlpilor cadrului convenţional va fi egală cu suma rigidităţilor stîlpilor incluşi în tronson, încărcările se vor aduna pe lăţimea 12 m.

Fig.2.15. Schema de calcul a cadrului transversal:a-cadrul convenţional; b-linia de influenţă a reacţiunii de reazem a grinziide rulare cînd traveea stîlpilor marginali şi centrali este aceeaşi; c-linia de

influenţă a reacţiunii de reazem a grinzii de rulare cînd traveea stîlpilormarginali este 6 m, iar a celor centrali - 12 m.

încărcări.Asupra cadrului transversal acţionează încărcări permanente de la

greutatea acoperişului, stîlpilor, grinzilor de rulare, panourilor de pereţi şi

39temporare din zăpadă, vînt, apăsarea verticală şi forţe orizontale ale podurilor rulante (fig. 2.16).

încărcarea permanentă de la greutatea acoperişului se transmite la stîlpi ca presiune de reazem verticală a riglei (grinzii, fermei sau arcului) F, care se determina funcţie de suprafaţa de încărcare respectiva. încărcarea F este aplicată la stîlp pe axa reazemului riglei cu excentricitatea e = 0,25 + 0,15 - 0,5/г în porţiunea superioară a stîlpului marginal, e = {hj - h\)l2 - e - m porţiunea inferioară a stîlpului marginal şi e = 0,15 m în stîlpul central. Aici 0,25 m -racordarea stîlpului marginal la axa modulara de trasare; 0,15 m - distanţa de la axa de trasare pînă la centrul piesei înglobate a riglei pe reazem; hy , hi -înălţimea secţiunii transversale, respectiv, a porţiunilor superioare şi inferio'are a stîlpului.

încărcarea de la greutatea pereţilor suspendaţi şi a ferestrelor este aplicată la stîlpul marginal cu excentricitatea egală cu semisuma grosimii peretelui suspendat şi înălţimii secţiunii transversale a stîlpului.

încărcarea de la greutatea grinzii şi căii de rulare este aplicată la stîlpul marginal cu excentricitatea e = 0,25 + 1 - 0,5A2 (la racordarea zero e = 1 - 0,5/?2), la stîlpul central e = 1 (fig.2.16). încărcarea de la greutatea porţiunii superioare şi inferioare a stîlpului este aplicată pe axa porţiunii respective.

Fig.2.16. Schema constructiva a cadrului transversal:a-încărcări, care acţionează asupra cadrului transversal;

b-referitor la determinarea excentricităţilor.

încărcarea din zăpadă se determina conform hărţii de zonare a teritoriului şi profilului acoperişului, se transmite stîlpului în acelaşi loc ca şi încărcarea de la greutatea acoperişului.

Conform СНиП 2.01.07-85 "încărcări şi acţiuni" coeficientul fracţiunii încărcării din zăpadă de lunga durata este 0,3 pentni zona geografica III, 0,5 -

40 ,pentru zona IV, şi 0,6 - pentru zonele V, yi. în rest încărcarea din zăpadă esteconsiderata ca încărcare de scurta durata. încărcarea de calcul din zăpadă estedata de relaţia:

(2.11)unde: So este greutatea de referinţă a stratului de zăpadă la nivelul terenului plat,

determinîndu-se conform hărţii de zonare a teritoriului; Ц - coeficient ce ţine cont de posibilităţile de aglomerare a zăpezii în funcţie

de forma acoperişului; Yf - coeficient de siguranţa, pentru zăpadă уг = 1,4.

încărcarea din vînt se manifesta prin forţe exterioare distribuite uniform pe suprafaţa, considerate ca forţe statice pentru construcţii obişnuite.

Forţele distribuite de calcul din vînt, normale pe suprafaţa, se determina curelaţia:

(2.12)unde: ©n este presiunea normată a vîntului la sol, care se determină pe baza hărţii

de zonare a teritoriului; presiunea normată la sol se corectează în ftincţiede înălţimea clădirii deasupra solului şi tipul terenului prin multiplicareala coeficientul "K"; Ci - coeficient aerodinamic ce ţine cont de influenţă

formei şi dimensiunileconstrucţiei; Yf - coeficientul de siguranţa a încărcării,

pentru vînt уг = 1,4.Presiunea normată a vîntului, variabila pe înălţime, se înlocuieşte cu

presiunea uniform distribuita, echivalenta după momentul încovoietor din încastrarea stîlpului.

Presiunea vîntului, ce acţionează mai sus de extremitatea superioară a stîlpilor clădirii (apăsarea şi aspirarea vîntului asupra acoperişului şi limiinatoarelor daca exista), se transmite ca o forţa concentrata W, la vîrfiil stîlpilor. încărcările verticale şi orizontale, aduse asupra structurii de rezistenţă de podurile rulante, se determină de la doua poduri rulante apropiate. Valorile forţelor verticale şi orizontale de calcul se determina cu coeficientul уг = 1,1. Forţa verticală de calcul, care acţionează asupra stîlpului, se determina după liniile de influenţă a reacţiunii de reazem a grinzii de rulare (fig.2.15), ţinînd seama de acţiunea nefavorabilă a doua poduri rulante apropiate. O forţa concentrata la roata podului se aplica pe reazem, restul forţelor se dispun în funcţie de distanţa standardă între roţile podului.

Forţele maxima şi minima, care se transmite stîlpilor

(2.13)

(2.14)

41 unae /'плах /'n^nin - apăsarea verticală normată, respectiv, maximală sau ,

minimală, care-i revine unei roţi a podului rulant cînd căruciorul estedeplasat într-o poziţie extremă; ly- suma ordonatelor liniei de influenţă a

reacţiunii de reazem a grinzii derulare; Ф - coeficientul de simultaneitate, care, conform normelor în

vigoare, este egalcu 0,85 pentru varianta de acţiune a doua poduri rulante şi 0,7 - pentrupatru (doua din stînga şi doua din dreapta).Forţele verticale N^ax Şi Nmin sînt aplicate pe stîlpi cu aceeaşi excentricitate

ca şi încărcarea de la greutatea grinzii de rulare.Momentele încovoietoare respective de la M^ax şi M^in:

Forţa orizontală transversală de calcul de la frînarea sau demararea căruciorului cu sarcina la cîrlig, care acţionează asupra stîlpului prin intermediul grinzii de rulare, se determina după acelaşi principiu ca şi forţele verticale:

unde Ft_n - forţa orizontala normată ce revine la o roata a podului rulant.Forţa orizontala longitudinala de calcul ce apare în urma frînării podului

rulant se transmite tuturor stîlpilor tronsonului termic

2.2.2. Evidenta lucrului spaţial al scheletului halei parter Ia încărcări din poduri rulante

Acoperişul clădirii din plăci prefabricate din beton armat, îmbinate în mod corect prin sudarea pieselor înglobate şi monolitizarea rosturilor, reprezintă în planul sau o şaiba rigidă. Stîlpii clădirii, imiţi cu şaiba de acoperiş în cadre transversale şi longitudinale, lucrează ca un tronson spaţial unic. Dimensiunile tronsonului sînt determinate de distantele între rosturile de dilataţie (fig. 2.17).

Fig.2.17. Tronsonul halei cu schelet: a-schema tronsonului; b- schemadeplasării tronsonului: l-acoperişul; 2-grinda de rulare; 3-contravînturi

verticale pe stîlpi.

42 ^liicărcările de la greutatea acoperişului, din zăpadă, vînt sînt aplicate

concomitent tuturor cadrelor tronsonului, la aceste încărcări nu se manifesta conlucrarea spaţială a scheletului si, de aceea, fiecare cadru plan se va calcula separat, încărcările din podurile rulante sînt aplicate la doua-trei cadre ale tronsonului, însă datorită şaibei de acoperiş în lucru se includ şi celelalte cadre ale tronsonului, are loc conlucrarea spaţială.

în structura halei din elemente tipizate cu traveea regulată şi rigiditatea constanta a stîlpilor centrul de rigiditate al tronsonului (adică punctul de aplicare a rezultantei forţelor reactive pe deplasarea de translaţie a tronsonului) corespunde cu centrul geometric al lui.

Daca se va suprapune originea axelor de coordonate cu centrul de rigiditate, jc şi >■ vor fi, respectiv, coordonatele cadrului transversal şi longitudinal, atunci, aplicînd forţa F la cadrul transversal cu coordonata xo, se poate determina deplasarea acestui cadru. Deplasarea tronsonului de la forţa F va fi de translaţie, iar de la momentul M = F-XQ - de rotaţie. Daca гц^ - reacţiunea cadrului transversal de la deplasarea unitară Д=1, atunci deplasarea de translaţie a tronsonului

(2.17)

unde n - numărul cadrelor transversale ale tronsonului.La deplasarea de rotaţie imghiulară ф = 1 a şaibei de acoperiş în planul sau

cadrele transversale vor avea deplasarea x-tg ф. Deoarece unghiul v este relativ mic şi tg Ф = Ф = 1, cadrele transversale vor avea deplasări egale cu coordonata lor X, iar cadrele longitudinale - cu coordonata y.

Ca urmare apar reacţiuni:- în cadrele transversale

(2.18)

(2.19)unde ГЦУ - reacţiunea cadrului longitudinal de la deplasarea A=l (se determina

cu evidenta contravîntuirilor verticale pe stîlpi).La deplasarea de rotaţie a şaibei de acoperiş are loc torsiunea stîlpilor, dar

în calcul se neglijează deoarece este mică.Rigiditatea unghiulară sau momentul reactiv al tronsonului la unghiul

unitar у = 1 de rotire al şaibei.

unde m = n/2, cînd n - număr par al cadrelor transversale, sau m = (n - l)/2, cînd n - număr impar;p = q/1, cînd q - număr par al cadrelor longitudinale, sau p = (q - 1)/1 , cînd q - număr impar.

43 miocuind valorile Rx şi Ry din formulele (2.18), (2.19), obţinem:

undep = r i iy/r i ix .Unghiul de rotire al tronsonului în jurul centrului de rigiditate

Deplasarea cadrului transversal cu coordonata xo de la forţa F se' va determina prin simiarea deplasărilor de translaţie şi rotaţie ale tronsonului. Atunci:

Se determina forţa reactiva de la deplasarea unitară Д = 1 a cadrului transversal, egalînd cu unu deplasarea A din formula (2.23). Obţinem:

unde(2.24)

(2.25)

Coeficientul C^ra caracterizează lucrul spaţial al structurii de rezistenţă, alcătuita din cadre transversale şi longitudinale.

Fig. 2.18. Calculul halei cu schelet cu evidenţa lucrului spaţial Daca se ţine seama numai de lucrul spaţial al cadrelor în direcţia transversală, adoptînd P = O, obţinem

(2.26)

44La imigmiea tronsonului termic 72 m, pentru al doilea cadra transversal de

la capătul tronsonului, la traveea 12 m Cdm = 3,5; la traveea 6 m - Cdim = 4,7.Astfel se calculează cadrai transversal la încărcări din poduri ralante cu

evidenta lucralui spaţial al stracturii de rezistenţă, aplicîndu-se metoda deplasărilor, în care reacţiunile de la deplasarea unitară se multiplica la coeficientul Cdbn (fig- 2.18).

2.2.3. Determinarea eforturilor în stîlpii cadrului transversalCalculul static al cadrului transversal se face apelîndu-se la metoda

deplasărilor ca cea mai comodă, deoarece cadrul examinat este o dată static nedeterminat, necunoscută fiind deplasarea laterală a capătului superior al stîlpului. în sistemul de bază deplasarea laterală A a capătului superior al stîlpului. în sistemul de bază deplasarea laterală a capătului superior al stîlpului este blocată printr-un pendul (fig. 2.19a). în metoda deplasărilor se adoptă următoral mod de calcul static. în prima treaptă sistemul de bază este imprimat de o deplasare orizontală unitară Д=1, în urma căreia în stîlpi apar reacţiuni R şi momente încovoietoare (fig. 2.19b). Reacţiunea capătului superior al stîlpului de la deplasarea unitară Д = 1 se determina cu relaţia:

a = Hi/H; Ii, h - momentul de

merţie, respectiv, al porţiunu superioare şiinferioare a stîlpului;Hi - lungimea porţiunii superioare a stîlpului;n - număral de goluri în porţiunea inferioară a stîlpului cu doua ramuri;/ - momentul de inerţie al ramurii;Eh - modulul de elasticitate al betonului.

Fig. 2.19. Sistemul de baza al cadrului transversal (a) şi diagramele momentelorde încovoiere: de la deplasarea unitară (b), încărcării verticale (c), încărcării

din poduri rulante care acţionează asupra stîlpului marginal (d),frînareacăruciorului podului rulant ф încărcarea din vînt (j).

unde Я-lungimea stîlpului;

45AIn treapta a doua sistemul de bază este solicitat de încărcările permanente

din greutatea acoperişului F, încărcările temporare din zăpadă S, poduri rulante Mmax, Mmin, T, vînt W, ÎH иппа сагогз la capetele superioare ale stîlpilor cadrului apar reacţiunile R, iar în stîlpi - momente încovoietoare (fig. 2.19). Valorile reacţiunilor R se determina utilizîndu-se Relaţiile din anexa A., pentru stîlpii cu inima plina, respectiv, cu goluri mari în porţiunea inferioară.

Relaţiile pentru determinarea reacţiunilor R sînt universale de oarece se pot folosi nu numai pentru stîlpii cu doua ramuri, dar şi pentru stîlpi în trepte cu inima plina adoptînd К = O, stîlpi cu secţiunea constanta pe lungime К = Ki == 0. Cu acestea relaţii în cazuri necesare se pot determina deplasările 5n = H/R^; Sip = R/Ra, de asemenea poate fi efectuat calculul cadrului în care se ţine seama de încastrarea elastica a stîlpului în fimdaţie.

Condiţia de efort nul în pendul se scrie sub forma:

(2.29)

unde rji=I,RA - reacţiunea capătului superior al stîlpilor cadrului transversal dela deplasarea unitară;Rip^LR - reacţiunea capătului superior al stîlpilor de la încărcări;reacţiunile pozitive sînt îndreptate în direcţia deplasării necunoscute.Coeficienml Сл„'1а diferite încărcări (in afara de încărcările din poduri

rulante) este egal cu unu. Din relaţia (2.29) rezulta mărimea deplasării laterale:

(2.30)

Reacţiunea elastica la capătul superior al stîlpilor

(2.31)

Dacă cadrul transversal este cu trei şi mai multe deschideri, capătul superior al stîlpilor la acţiunea încărcărilor din poduri rulante se considera ca reazem fix şi se adopta A = 0.

Momentele încovoietoare şi forţele tăietoare în secţiunile stîlpului se determina ca tntr-o consola solicitata de încărcarea exterioara şi reacţiunea elastica R^. De regula, se examinează trei secţiuni de calcul pe lungimea stîlpului: deasupra nivelului consolei stîlpului, sub nivelul consolei stîlpului şi la nivelul extremităţii superioare a fundaţiei.

Diagramele momentelor încovoietoare se construiesc pentru fiecare tip de încărcări, care acţionează asupra cadrului. Se alcătuieşte tabelul eforturilor M, N şi Q în secţiunile de calcul şi se stabilesc grupările fundamentale ale eforturilor, în componenta cărora întră eforturile de la încărcările permanente şi temporare a căror prezenta temporara este posibilă.

46La formarea grapărilor se ţine seamă de probabilitatea redusă de apariţie

simultană la întreagă lor valoare a mai multor încărcări variabile. în consecinţă, încărcările variabile sau eforturile din acestea încărcări vor fi reduse prin înmulţire cu coeficienţii de grupare n, ale căror valori sînt:

и = 1,0 - în cazul unei singure încărcări variabile;« = 0,9 - în cazul a doua sau trei încărcări variabile.încărcarea temporară utilă din doua poduri rulante intr-o deschidere,

înmulţită cu coeficientul de simultaneitate ф = 0,85 pentru poduri rulante cu starea uşoară şi medie de exploatare, sau încărcarea din patru poduri rulante suprapuse intr-un aliniament al doua deschideri adiacente, înmulţită cu coeficientul ф = 0,7, se consideră o singura încărcare distinctă.

Stîlpii cadrului transversal se calculează ca elemente supuse compresiunii excentrice cu evidenta flambajului. Din planul de încovoiere stîlpii se verifica la stabilitate contra flambajului lateral. Stîlpii se verifica suplimentar la solicitările produse în timpul transportării şi montării.

Lungimea de calcul /o a stîlpilor în trepte ale halelor înzestrate cu poduri rulante în planul cadrului transversal şi din planul acestuia se stabilesc conform tabelului 2.3. Lungimea din calcul a stîlpilor prefabricaţi din beton armat ale halelor fără poduri rulante cu o deschidere /o = 1,5 Я, cu mai multe deschideri -/о=1,2Я.

Consolele scurte ale stîlpilor, cînd /i < 0,9 h , se calculează la acţiunea presiunii de reazem a grinzii de rulare Q. Unghiul de înclinare a muchiei comprimate a consolei către orizontala у < 45°. Consola se armează cu etriere dispuse orizontal sau înclinate sub unghiul 45°(fig. 2.20).

Pasul etrierelor trebuie sa nu depăşească 150 mm şi h/4. înălţimea secţiunii consolei la margine hi > h/2 (unde h - înălţimea secţiunii pe reazem).

Aria secţiunii armaturi de rezistenţă longitudinale a consolei As se determina prin calculul la valoarea momentului încovoietor 1,25 M (unde M -momentul încovoietor în secţiunea de racordare a consolei cu stîlpul).

Fig. 2.20. Schema de armare a consolelor stîlpulu.i a-cu bare înclinate: b-cu bare înclinate şi etriere orizontaele.

47Tabelul 2.3

Lungimea de flambaj Io a stîlpilor prefabricaţi din beton armat ai halelor cu poduri rulante

Porţiunea stîlpului în planul cadrului

Din planul cadrului transversalCu contravînturi Fără

care se calculează transversal verticale contravînturi verticale

Cu evidenţa încărcării dinpoduri rulante

Inferioară 1,2 Я2 0,8 Я2 1,2 Яг .Superioară 2H, 1,5 Я/ 2 Я,

Cu evidenţa încărcării dinpoduri rulante

Inferioară- cu 0 deschidere 1,5 Яг 0,8 Я2 1,2 Яг- cu mai multe deschideri 1,2 Я, 0,8 Я2 1,2 Яг

Superioară 2,5 Я, 1,5 Я, 2 Яг

2.2.4. Particularităţile de calcul al eforturilor in stîlpii în trepte cu doua ramuri

Calculul static al cadrului transversal alcătuit din stîlpi cu doua ramuri este analogic cu cel al cadrului din stîlpi cu inima plina. Eforturile M, N şi Q se determina faţă de axa stîlpilor.

Partea cu goluri mari a stîlpilor constituie în cadra etajat cu rigle foarte rigide faţă de montanţii verticali, distanţa С fiind mică (fig. 2.21).

Fig. 2.21. Determinarea eforturilor în stîlpul cu două ramuri: a-secţiunea transversală; b-diagrama momentelor încovoietoare

48Forţele axiale în ramurile (montanţii) stîlpului se determina cu relaţia

(2.32)

unde N, M - eforturile de calcul în secţiunea stîlpului; T] - coeficientul de flambaj; С - distanţa dintre axele ramurilor.

(2.33)

La determinarea coeficientului r\ se ţine seama de influenţă zvelteţei ramurilor în planul de încovoiere al stîlpului ca pentru o secţiune compusă. Raza redusa de inerţie r^^ed este funcţie de raza de inerţie a secţiimii părţii inferioare a stîlpului P'i = C^/4 şi raza de inerţie a secţiunii ramurii r^ = A^/12.

Coeficientul de zvelteţe redusă

Lungimea de flambaj a părţii inferioare a stîlpului (tab.2.3)

După înlocuirea valorilor г i şi r^ şi reducerea cu / o obţinem

de aici

(2.34)

unde n = Hj/S - numărul golurilor mari în partea inferioară a stîlpului. Forţa critica convenţionala

49

(2.35)

unde A,\i,- respectiv, aria secţiunii şi coeficientul de armare al ramurii.

momentele Mşi Mi se determina faţă de axa ramurii. Momentul încovoietor în ramura

Momentul încovoietor şi forţa tăietoare în chinga

(2.36)

(2.37)

Dacă o ramura a stîlpului va fi solicitata la efort de întindere, atunci în calculul stîlpului se va ţine seama de rigiditatea redusa a ramurii întinse. în acest caz momentele încovoietoare în ramura comprimată şi chinga se vor determina din condiţia ca forţa tăietoare în secţiunea de calcul va fi preluată de ramura comprimată.

50 '2.3. Construcţii de acoperiş 2.3.1. Plăci de acoperişPlăcile acoperişurilor fără pane reprezintă panouri mari cu nervuri cu

dimensiunile 3x12 şi 3x6 m, care reazemă direct pe riglele cadrelor transversale; plăcile 1,5x12 şi 1,5x6 m sînt folosite ca elemente de completare în zonele cu sarcini majorate de zăpadă - lîngă luminătoare, parapet şi în locurile variaţiei profilului acoperişului.

Plăcile acoperişurilor cu pane au dimensiuni mult mai mici 3x0,5 şi 1,5x0,5 m. Ele se instalează pe pane de beton armat, care, la rîndul sau, reazemă pe riglele cadrelor transversale. Sistemul acoperişurilor fâră pane corespunde într-o mare măsura cerinţelor de comasare a elementelor, reducerii numărului de unităţi de montaj şi este acceptat ca sistem de baza în construcţia halelor parter cu schelet.

Plăcile cu nervuri 3x12 m tipizate au nervuri longitudinale cu secţiunea 100x450 mm, nervuri transversale cu secţiunea 40x150 mm, talpa cu grosimea 25 mm, îngropări în unghere - vute, care asigura preluarea eforturilor orizontale provenite din frînarea podurilor rulante (fig. 2.22).

Nervmle longitudinale se armează cu armătură pretensionată din bare clasa A-IV - A-VI, sîrmă clasa Bp-II şi toroane clasa K-7 în raport cu cerinţele faţă de rezistenţă la fisurare. Nervurile longitudinale şi transversale se armează cu carcase sudate. Barele longitudinale ale carcaselor se executa din armătură clasa А-Ш, transversale (etriere) - din sîrmă clasa Bp-I. Talpa şi vutele se armează cu plase sudate din sînnă clasa Bp-I. La reazeme se instalează piese înglobate. în afara de aceasta, zonele de reazem se armează cu carcase şi plass suplimentare pentru asigurarea rezistentei la fisurare a zonei de transfer a efortului de precomprimare. Plăcile cu deschiderea de 6 m se executa din beton clasa B15...B30, cu deschiderea 12 m - din beton clasa B30; B40. Plăcile cu nervuri 3x6 m tipizate de asemenea au nervuri longitudinale şi transversale şi se armează cu armătură pretensionată (fig. 2.22).

Plăcile cu doua console 2T 3x6 şi 3x12 şi mai mari sînt alcătuite din doua nervuri longitudinale cu înălţimea respectiv 300 şi 400 mm la deschiderea 6 şi 12 m, amplasate la distanţa 1,5 m (fig. 2.23), şi talpa cu doua console cu grosimea variabila (25...60 mm). Datorită reducerii momentelor încovoietoare ner^alrile transversale nu se prevăd si, deci, se simplifica forma plăcii.

Nervurile longitudinale se armează cu armătură pretensionată din bare clasa A-IV...A-VI, sîrmă clasa Bp-II şi toroane clasa K-7, iar talpa - cu plasa sudată din sîrmă clasa Bp-I analogic cu armarea plăcilor cu nervuri.

în plăcOe cu dimensiunile 3x12 m nervurile longitudinale precomprimaîe se executa din timp, iar pe urma se betonează talpa. Legătura nervurilor cu talpa se creează prin intermediul conectorilor de armătură şi aderentei betonului. Fabricarea divizata a plăcii permite de a reduce clasa betonului tălpii pînă la BI5. Plăcile 3x6 m se fabrica atît divizat, cît şi întregi.

51 Plăcile cu două console de tipul 2T cu deschiderea 18 şi 24 m, care reazemă pe grinzi longitudinale cu descMderea 6 şi 12 m, sînt elaborate pentru acoperişuri cu panta sau panta mică (fig. 2.23d).

Fig. 2.22. Plăci de acoperiş cu lăţimea de 3 m: a-vedere generală a plăcii3x12 m; b-vedere generală a plăcii de б m; 1-armătura pretensionată; 2-

carcasă sudată; 3-plasă plană; 4-plasă suplimentară în nodul de reazem;5-Diesă înzlobată.

Fig. 2.23. Placă de acoperiş cu profilul 2T: a-vedere generală; b-nodul dereazem; c-variantă de armare pentru deschiderea 18 m; d-schema acoperişului

din plăci 2T 3x18 m; e-secţiunea transversală a plăcii; 1-armăturapretensionată; 2-carcasă sudată; 3-plasă sudată plană; 4-spirală; 5-piesă

înglobată; 6-nervură; 7-talpă; 8-pană de beton; 9-placă; 10-grindălongitudinală; 11-stîlp.

52Plăcile 2Т cu aşa dimensiuni au nervuri longitudinale trapezoidale cu

panta tălpii superioare 1:12 şi grosimea variabila a tălpii (25...60 mm).Nervurile longitudinale ale plăcii 2T se calculează ca o grinda simplu

rezemata cu secţiunea T, talpa - ca o placa cu doua console armata pe o direcţie.

Plăcile cu nervuri cu panta mică cu deschiderea 18 m (fig, 2.24) au nervuri longitudinale trapezoidale cu panta 1:20; 1:30, nervuri transversale cu pasul 1000 mm şi talpa cu grosimea 25 mm.

Fig. 2.24. Schema plăcii de acoperiş cu nervuri cu pantă mică 3x18 m.Nervurile longitudinale se armează cu armătură pretensionată din sîrmă

clasa Вр-П sau toroane K-7. Beton clasa B40.Plăcile cu dimensiuni mari de tipul KJS sînt alcătuite din doua nervuri

longitudinale curbe cu îngroşâri în partea inferioară şi superioară, talpa cu grosimea 40...50 mm în mijlocul deschiderii şi 140... 160 mm Ia reazeme (fig. 2.25).

Cele mai eficace plăci de acoperiş, ţinînd seama de consumul betonului şi armăturii, sînt plăcile cU nervuri şi plăcile de tipul 2T cu dimensiunile 3x6 m. Insa panta acoperişului în acest caz se va asigura numai de construcţiile portante transversale (grinzi, ferme).

în afara de aceasta, la traveea stîlpilor 12 m şi mai mare uneori se cer şi grinzi jug. De aceia utilizarea plăcilor cu dimensiunile 3x18, 3x24 m (cu doua pante, KJS, cu panta mică) permite de a exclude elementele portante transversale din componenta acoperişului.

Fig. 2.25. Schema plăcii cu dimensiuni mari de tipul KJS 3x18 m

53 2.3.2. Grinzi de acoperişGrinzile de acoperiş pot fi cu deschiderea 12 şi 18 m, iar în unele

construcţii - deschiderea 24 m. Configuraţia tălpii superioare în acoperişul cu doua pante poate fi trapezoidala cu panta constanta, linie Mntă sau curba (fig. 2.26).

Grinzile pentru acoperişul cu o singura panta se executa cu tălpile paralele sau talpa inferioară fiinată, acoperişului plan - cu tălpile paralele (fig. 2.26d,e,f). Traveea grinzilor de acoperiş - 6 sau 12 m.

Fig. 2.26. Scheme constructive ale grinzilor de acoperiş.

Cea mai eficace secţiime transversală a grinzilor de acoperiş este dublu T cu inima, grosimea căreia (60... 100 mm) în principiu se stabileşte din condiţiile amplasării comode a carcaselor de armătură, de asigurare a rezistentei şi rezistentei la fisurare. La reazeme, unde forţele tăietoare sînt valoroase, grosimea inimii se majorează lent şi se face o îngroşare în forma de nervura verticală de rigidizare. Inima grinzilor în cîmp, unde forţele tăietoare sînt de valori reduse, poate avea găuri circulare sau poligonale, ce reduce consumul betonului, simplifica trecerea şi amplasarea diferitor reţele sau comunicaţii.

înălţimea secţiunii grinzilor în mijlocul deschiderii se stabileşte egala cu 1/10... 1/15/. înălţimea secţiunii grinzii cu doua pante de forma trapezoidala în mijlocul deschiderii este determinata de panta tălpii superioare (1:12) şi înălţimea standardă a secţiunii pe reazeme (800 sau 900 mm). în grinzile cu Configuraţia fi^întă a tălpii superioare datorită pantei mai mari a tălpii superioare în sfertul marginal al deschiderii se obţine o secţiune majorata în mijlocul deschiderii şi menţinerea dimensiunii standarde - înălţimii secţiunii pe reazem. Grinzile cu talpa superioară curba cu configuraţia corespunzătoare diagramei momentelor încovoietoare sînt mai avantajoase după consumul materialelor, insa forma complicata majorează costul de execuţie.

Lăţimea tălpii superioare comprimate se stabileşte egala (1/50... 1/60)/ din condiţiile asigurării stabilităţii contra flambagului lateral în procesul de transportare şi montaj şi rezemării plăcilor de acoperiş. Lăţimea tălpii inferioare din condiţiile amplasării comode a armăturii de rezistenţă longitudinale -250.,.300 mm.

Grinzile de acoperiş se executa din beton clasa B25...B40 şi se armează cu armătură pretensionată din sîrmă, bare sau toroane (fig. 2.27).Fasciculele din sînnă de rezistenţă mare suit alcătuite din sîrme grupate cîte doua în planul

54vertical- ceia ce ameliorează betonarea grinzilor în poziţia verticală. Inima grinzii se armează cu carcase sudate armătură longitudinala a cărora este constructiva, iar cea transversală - de rezistenţă, care asigura rezistenţă grinzii în secţiuni înclinate.

Zonele de reazem ale grinzilor se armează suplimentar cu bare transversale, care se sudează de piesele înglobate pentru a exclude formarea fisurilor longitudinale (sau pentru limitarea deschiderii fisurilor). Pentru a majora rezistenţă la fisurare a zonelor de reazem ale grinzii se creează pretensionare biaxială (prin pretensionarea etrierilor). în zonele superioare ale grinzilor cu doua pante cu secţiunea dublu T este posibila deschiderea fisurilor, care se formează în momentul transferului (revenirii armăturii întinse). Este •raţional ca aceste zone sa fie armate cu armătură pretensionată constructiva, amplasată la cota superioară a secţiunii pe reazem pentru a limita deschiderea fisurilor. în acest caz se reduc excentricitatea efortului de precomprimare şi tensiunile de întindere a betonului din zona superioară.

Fig. 2.27. Grinda de acoperiş cu doua pante cu deschiderea 18 m: l-armăturapretensionată; 2-carcase sudate; 3-placă de reazem S=10 mm; 4-ancoraje

plăcii de reazem; 5-etrieri 05 mm, pasul 50; plase, 05mm.

Grinzile cu doua pante şi secţiunea dreptunghiulară cu multe găuri convenţional sunt numite grinzi cu zăbrele (fig. 2.28). Grinzile cu zăbrele standarde în raport de valoarea sarcinii de calcul au lăţimea secţiunii dreptunghiulară egala cu 200, 240 şi 280 nmi. în talpa superioară a grinzilor sînt prevăzute piese înglodate pentru fixarea plăcilor de acoperiş.

Grinzile prefabricate se calculează ca grinzi simplu rezemate pe două reazeme. Deschiderea de calcul a grinzii se determina ca distanţa între reacţiunile de reazem ale grinzii.

Grinzile de acoperiş sînt solicitate de încărcarea de la acoperiş şi din zăpadă, care se transmit prin nervurile plăcilor ca forţe concentrate sau uniform distribuite. Daca grinda este solicitata de cinci şi mai multe forţe concentrate, în calculul grinzii forţele concentrate pot fi înlocuite cu o sarcina echivalentă imiform distribuita.

Fig. 2.28. Grinda cu zăbrele cu doua pante cu deschiderea 18 m.

Sarcina, care se transmite de la luminator sau transportul suspendat, se introduce în calcul ca forţe concentrate. în locul variaţiei înaţimii clădirii ;sau acoperişului sarcina suplimentara din zăpadă se transmite de asemenea ca forţe concentrate.

In grinda cu doua pante secţiunea de calcul se afla la distanţa x de la reazem. Dacă panta tălpii superioare este 1:12 şi înălţimea secţiunii grinzii în mijlocul deschiderii h = //12,înalţimea secţiunii pe reazem va fi h = /^24, iar la distanţa X de la reazem

Dacă înălţimea utila a secţiunii grinzii este ho = fi-hx, momentul încovoietor de la sarcina uniform distribuita aatunci aria secţiunii armăturii de rezistenţă

Secţiunea de calcul a grinzii va fi aceia, ui care A^x va avea valoarea maximă. Pentru determinarea acestei secţiuni vom egala cu zero derivata dAsx Idx = 0.

Dm soluţia ecuaţiei pătrate găsim x = 0,37/. în caz general distanţa de la reazem pînă la secţiunea de calcul x = 0,35...0,4/.

Dacă în cadrul acoperişului este luminător, secţiunea de calcul poate fi sub montantul luminătorului.

Armătura transversală se determina din calculul la starea limită de rezistenţă în secţiuni înclinate. Apoi se executa calculul la fisurare, la starea limita de deformaţie şi, de asemenea, calculul la starea limita de rezistenţă şi fisurabilitate la eforturile, care apar în stadiul de execuţie, transportare şi montaj. In calculul grinzilor cu secţiunea trapezoidala la starea limita de deformaţie este necesar de a lua în considerare rigiditatea variabilă în deschidere.

Pentru calculul grinzilor de acoperiş sînt elaborate programe la calculatoare cu ajutorul cărora se poate alege varianta optima a construcţiei. Variind parametrii (clasa betonului, clasa armăturii, dimensiunile secţiunii transversale, gradul de pretensionare, etc.) calculatorul alege pentru deschiderea

Presupunem c&rjp = const, atunci după diferenţiere obţinem:

56dată şi sarcina respectiva varianta cea mai bună a grinzii după consumul debeton, armătură, preţ şi datele necesare pentru alcătuire.

2.3.3. Ferme de acoperişFermele de beton armat se folosesc la descliiderile 18, 24, 30 m şi traveea

6 sau 12 m. Consumul metalului în fermele de beton armat contra celor de metal este mai redus circa de doua ori, insa volumul de munca şi costul fabricării este puţin mai mare.

La deschiderile de 36 m şi mai mari, de regula, se folosesc ferme metalice. Insa practic sînt posibile ferme de beton armat cu deschiderea de 60 m şi mai mare.

în acoperişurile cu pantă mică şi plane se folosesc ferme de beton armat, care diferă prin configuraţia tălpilor şi zăbrelelor şi cu indici tehnico-economici diferiţi.

Se disting următoarele tipuri de ferme (fig. 2.29):- din segmente cu conturul frînt al tălpii superioare.şi sectoarele între

noduri rectilinii;- în arc cu zăbrele rare şi talpa superioară curba;- în arc ftră diagonale cu îmbinarea rigidă a montanţilor cu tălpile şi

talpa superioară curba;- poligonale cu tălpile paralele sau cu panta mică a tălpii superioare cu

conturul trapezoidal;- poligonale cu conturul frînt al tălpii inferioare.

înălţimea fermelor de toate tipurile în mijlocul deschiderii se ia (1/7...1/9) din deschidere.

Distanţa între nodurile tălpii superioare corespunde lăţimii plăcilor de acoperiş (chisoanelor), egala cu 3 m, de aceia încărcarea de la plăcile de acoperiş se aplica în nodurile fermei. Astfel se ivita încovoierea locala a tălpilor superioare ale fermelor.

Cel mai favorabil contur din condiţia lucrului static îl au fermele din segmente şi în arc, de oarece conturul tălpii superioare se apropie de curba de presiune. Zăbrelele acestor ferme încearcă solicitări neînsemnate, iar înălţimea pe reazem este relativ mică, în urma căreia se reduce masa fermei şi înălţimea pereţilor laterali.

în fermele în arc cu zăbrele momentele încovoietoare de la încărcarea în afara nodurilor tălpii superioare se micşorează datorită excentricităţii forţei longitudinale de la acţiunea căreia apare moment cu semnul opus (fig. 2.30). Aceasta permite majorarea distantei între nodurile tălpii superioare, deci şi instalarea zăbrelelor mai rar. în montanţii şi tălpile fermelor fără diagonale apar momente încovoietoare valoroase, care cer o armare suplimentara a lor. însă fermele fără diagonale cu tălpi paralele se fabrica mai simplu, sînt mai comode în clădirile cu panta mică a acoperişului sau cu acoperiş plan, sau cînd spaţiul între ferme se foloseşte pentru comunicaţiile telmologice, încăperi auxiliare.

Fig. 2.29. Ferme de acoperiş: a-din segmente; b-ln arc; c-în arc jarădiagonale; d-cu tălpi paralele; e-poligonală cu talpa superioară cu doua

pante; /-poligonală cu conturulfrînt al tălpii superioare; j-vedere generala afermei din segmente; 1-armătura pretensionată; 2-îmbinare de montaj; 3-reţea

sudata; 4-carcasă sudată; 5-carcasă spaţială sudată; 6-piesă înglobată;7-agrafa 0 6 A-I

Pentru evitarea pericolului de fisurare sau de limitare a deschiderii fisurilor se precomprimă fie numai talpa inferioară, fie toate elementele întinse, inclusiv montanţii şi diagonalele fermelor. •

Fig. 2.30. Diagramele momentelor de încovoiere în talpa superioară a fermei în arc: a-de la încărcarea în afara nodurilor; b-de la forţa longitudinală.

Secţiunea transversală a elementelor fermelor este dreptunghiulară. Lăţimea fermelor cu deschiderea 18; 24 m şi traveea 6 m - 200; 300 mm,

58traveea 12 m- 250; 350 mm. înălţimea secţiunii tălpilor: superioară - 200; 350 mm, inferioară - 220; 380 mm funcţie de traveea fermelor.

Armarea fermelor.Talpa inferioară întinsa a fermelor se armează cu armătură pretnsionată

din bare clasa A-IV, A-V, sîrmă clasa Bp-II şi toroane clasa K-7. Toata armătură întinsă se cuprinde cu etrieri închişi dispuşi cu pasul 500 mm. Talpa superioară şi elementele zăbrelelor se armează cu carcase sudate din bare de armătură clasa A-III (fig. 2.29).

In nodurile fermelor de beton armat se prevăd vute, care permit o amplasare şi ancorare buna a armăturii zăbrelelor. Nodurile se armează cu carcase sudate din bare întregi îndoite cu diametrul 10... 18 mm şi etrieri cu diametrul 6... 10 mm, pasul 100 mm. Armătura zăbrelelor este dusa în noduri, iar barele întinse se ancorează suplimentar la capăt cu scurtături, bucle. Nodurile de reazem ale fermelor se armează cu armătură suplimentara longitudinala şi transversală, care asigura ancorarea fiabila a armăturii pretensionate a tălpii inferioare şi rezistenţă nodului de reazem în secţiuni înclinate. Pentru evitarea apariţiei fisurilor longitudinale în nodul de reazem la revenirea armăturii pretensionate, se instalează bare transversale, care se sudează de piesele înglobate de reazem, şi plase (fig. 2.29).

Fermele, de regulă, se executa întregi. Divizarea în tronsoane (semiferme) la executare şi asamblarea ulterioara la sol înainte de ridicare în poziţia de proiect majorează preţul fermelor, insa evita dificultăţile la transport în condiţiile urbane.

Fermele cu deschidere 18 m se executa întregi; cu deschiderea 24 m -întregi sau din doua tronsoane; cu deschiderea 30 m - din doua tronsoane. Pentru asigurarea rezistentei la montaj a sectorului tălpii inferioare a semifermei se prevede o diagonala suplimentara constructiva, care nu se ia în consideraţie în calculul static al fermei întregi.

Zăbrelele fermelor (diagonalele şi montanţii) pot fi din elemente prefabricate de beton armat executate din timp cu mustăţi de armătură la capete, care se introduc în nodurile fermei la 30...50 mm înainte de betonarea tălpilor, sau executate odată cu tălpile.

Calculul fermelor.Eforturile în elementele fermelor cu zăbrele se determina ca pentru o

structura cu barele considerate articulate în noduri, neglejînd influenţă rigidităţii nodurilor la eforturile din tălpi şi zăbrele.

Calculul fermelor se face la încărcări permanente (masa acoperişului şi fermei) şi temporare (din zăpadă, de la grinzile rulante suspendate).

încărcările de la masa acoperişului şi fermei se concentrează în nodurile tălpii superioare, iar încărcările de la transportul suspendat - în nodurile tălpii inferioare. La determinarea eforturilor în elementele fermei se examinează combinările de încărcare neuniforma din zăpadă în preajma luminătoarelor,

59parapetului şi pe tot acoperişul, inclusiv încărcarea xmei jumătăţi a fermei cu forţe concentrate provenite din zăpadă şi transport suspendat.

La determinarea momentelor încovoietoare de la încărcările aplicate în afara nodurilor talpa superioară se examinează ca o grinda continua. în schema de calcul a fermelor fără diagonale cu noduri rigide eforturile M, N şi Q se determina ca pentru o structura în cadru static nedeterminată aplicînd metode aproximative sau calculatorul. Tălpile şi elementele zăbrelelor se calculează ca elemente solicitate la compresiune sau întindere. Elementele comprimate se calculează în planul şi din planul fermei.

Lungimea de calcul a elementelor comprimate: ' 'Talpa superioară comprimata în planul fermei:la eo< l/S h2 0,9/la eo > 1/8 h2 0,8/Talpa superioară comprimata din planul fermei:pentru sectorul sub luminator cu lungimea 12 m şi mai mare 0,8/în alte cazuri 0,9/Diagonalele şi montanţii comprimaţi în planul şi din planul fermei:la b/bj< 1,5 0,9/1а*/г>;>1,5 0,8/

Aici / - distanţa între centrele nodurilor;eo - excentricitatea forţei longitudinale;h2 - înălţimea secţiunii tălpii superioare;b2 ;b, - lăţimea secţiunii respectiv a tălpii superioare şi montantului.Talpa superioară se calculează la compresiune axiala sau excentrică

funcţie de valoarea momentului încovoietor.Talpa inferioară a fermelor cu zăbrele, cînd încărcările se concentrează în

noduri, se calculează ca un element întins axial. în fermele Йга diagonale si, de asemenea, în fermele cu zăbrele cu încărcări concentrate în afara nodurilor talpa inferioară se va calcula ca element întins excentric.

Elementele comprimate ale zăbrelelor fermelor se calculează la excentricitatea adiţionala e = e» , iar a fermelor fără diagonale - ca elemente comprimate excentric.

Elementele întinse se calculează respectiv la întindere axiala sau întindere excentrica. Nodurile intermediare şi de reazem se calculează suplimentar.

Reducerea efortului de calcul în armătură pretensionată pe lungimea de-ancorare din nodul de reazem se compensează de armătură nepretensionată longitudinala şi barele transversale.

Aria secţiunii armăturii longitudinale nepretensionateA, = 0,2A7^s, unde TV- efortul

longitudinal din panoul de lîngă reazem al tălpii inferioare.Aria secţiuni armăturii transversale se determina din schema (fig. 2.3 la).

60Efortul de calcul total preluat de barele transversale Ns^ pe lungimea

sectorului I2 (de la marginea reazemului pînă la muchia interioara a nodului de reazem) se determina din condiţia de asigurare a rezistentei secţiunii înclinate a nodului pe linia de rupere AB.

Fig. 2.31. Referitor la calculul nodurilor fermelor a-nodului de reazem; b-nodului intermediar.

Ruperea nodului de reazem pe linia AB are loc de la efortul N . şina, care acţionează normal la planul de rupere. Acestui efort se opun eforturile: din armătură pretensionată Nsp şina, armătură longitudinala nepretensionată iV^sina, etrieri TVj^cosa. Din proiecţia eforturilor pe axa normala la linia AB obţinem:

de aici

unde Nsp - efortul de calcul în armătură longitudinala pretensionată,

N, - efortul de calcul în armătură longitudinala simpla.

hp, han - lungimea reala de ancorare în nodul de reazem după linia ABrespectiv a armăturii pretensionate şi nepretensionate;ip, lan — lungimea de ancorare, care asigură folosirea pe deplin arezistenţei armăturii pretensionate (pentru toroane K-7 ф12; 15 mm -1500 mm, sîrmă clasa Bp-II ф5 mm - 1000 mm, bare - 35 d).Aria secţiunii unui etrier

unde n - numărul barelor transversale (etrierilor), intersectate de linia AB (cu excluderea barelor, amplasate mai aproape de 10 cm de la punctul A. Nodul de reazem se verifica la încovoiere din condiţia de echilibru static:

unde Qa - reacţiunea pe reazem a fermei; / - lungimea nodului de reazem;a - distanţa de la capătul nodului pînă la centrul reazemului, înălţimea zonei comprimate

La nodurile intermediare se determina aria secţiunii armăturii transversale suplimentare, destinaţia căreia este compensarea reducerii efortului de calcul în armătură de rezistenţă a diagonalei întinse pe lungimea de ancorare.

Rezistenţă secţiunii pe linia de rupere ABC (fig. 2.31b) se verifica curelaţia:

unde N - efortul de calcul în diagonala întinsa;<p - unghiul între barele transversale şi axa diagonalei întinse;kj - coeficient, care ţine seama de lucrul nodului în care se întrunesc

diagonale întinse şi comprimate; pentru nodurile tălpii superioare ÂTj = 1; pentru nodurile tălpii inferioare, daca în ea se asigura categoria П de rezistenţă la fisurare şi daca în nod se întrunesc montanţi sau diagonale sub un unghi 40° spre orizontala, kj^ 1,1; în alte cazuri k2 = 1,05;

a - majorarea convenţionala a lungimii de ancorare a armăturii întinse cu ancoraj; a == 5d- daca sînt doua scurtături; a = 3d- pentru o scurtătura şi o bucla de ancorare; a = 2а-Ы îngroşarea capetelor barelor de armătură;

// - lungimea de ancorare a armăturii diagonalei întinse după linia ABC;lan - lungimea necesară de ancorare a armăturii diagonalei întinse; la

beton greu de clasa B30 şi mai mare şi armătură de clasa A-III 4„ = 35 d; ki =as/Rs;

(js - tensiunea în armătură diagonalei întinse de la sarcina de calcul.Aria secţiunii unei bare transversale

unde и - numărul barelor transversale, intersectate de linia ABC.Barele transversale ale nodului intermediar, în care se întrunesc doua

elemente întinse, se calcula cu formula (2.50) succesiv pentru fiecare element întins, adoptînd ipoteză, că toate celelalte sînt comprimate.

62Armătură de contur a nodului intermediar se determină după un efort

convenţional

unde jVi - efortul maxim în ima din cele doua diagonale întinse, care se întrunesc în nod;

N2 - efortul în a doua diagonala;«2 - numărul barelor de contur în nod;Ros= 90 MPa - rezistenţă de calcul a armăturii de contur instalata din

condiţia limitării lăţimii deschiderii fisurilor.în nodurile fermelor fără diagonale se verifica lungimea de ancorare a

armăturii montanţilor şi armătură transversală la cotul armăturii longitudinale a montanţilor.

Lungimea de ancorare a armăturii întinse a montanţilor se determina cuformula:

unde / - lungimea de ancorare a armăturii montanţilor în tălpi;Os - tensiunea în armătură întinsa a montanţilor;a - aceeaşi valoare ca în formula (2.49);245 MPa - rezistenţă de calcul a armăturii transversale de clasa A-III în

carcase sudate.Aria secţiunii armăturii transversale la cotul sub unghiul a al armăturii

longitudinale A^w se determina din relaţia

Calculul tălpii întinse a fermei cu zăbrele la starea limita de fisurare trebuie sa fie executat cu evidenta momentelor încovoietoare, care vor apărea în urma nodurilor rigide.

Acestea momente încovoietoare în fermele cu zăbrele solicitate slab pot fi determinate, examinînd talpa inferioară ca o grinda continua cu tasările stabilite ale reazemelor. Deplasările capetelor barelor se pot de determina grafic cu ajutorul planului Williot.

Calculul fermelor se face adăugător la solicitări, care apar la fabricare, transportare şi montaj.

2.3.4. Arce de beton armatArcele sînt strucuiri plane, care se utilizează ca rigle curbe ale cadrelor

prefabricate. Spre deosebire de cadre, respectiv de riglele drepte ale acestora.

63 arcele permit o utilizare mai raţională a betonului, solicitarea principală fiind compresiunea şi nu încovoierea. în cazul coincidentei axei arcului cu curba de presiune a încărcării se elimina momentele încovoietoare şi forţele tăietoare.

Pentru deschiderile mai mari de 30 m arcele de beton armat sînt mai economice ca fermele.

Arcele de beton armat, de regulă, se executa prefabricate. Se disting arce cu trei şi două articulaţii, încastrate (fig. 2.32). împingerile arcelor, de regula, sînt preluate de tiranţi, însă pot fi transmise şi la alte construcţii (cadre, fimdaţii). Cele mai răspîndite sînt arcele cu doua articulaţii cu tiranţi. La deschideri mari se utilizează arce cu trei articulaţii. Arcele încastrate sînt cele mai uşoare, insa mai sensibile la tasări, necesită instalarea unor reazeme puternice pentru preluarea împingerii şi, de aceea, în acoperişuri se întîlnesc rar.

Fig. 2.32. Arce: a-cu două articulaţii cu tirani; b-cu două articulaţii Jară tirant; c-cu trei articulaţii Jară tirant; d-vedere generală a arcului prefabricat

cu doua articulaţii şi tirant; J-arcul; 2-tirantul; 3-fundaţie; 4-articulaţie;5-elementulprefabricat al arcului; 6-tije; 7-tirant; S-armătură pretensionată;

9-carcasa sudata; 10-etrieri; 11-bare de armătură; 12-piesă înglobată;13-sudură; 14-agrafa; 15-reţeade armătură; 16-betonul de monolitizare.

Se utilizează arce pleoştite cu doua articulaţii cu săgeata/= (1/6... 1/9)/. împingerea în aceste arce este preluata de tirant. Configuraţia axei arcului se alege din condiţia, ca momentele încovoietoare sa fie minime, iar secţiunea arcului comprimată. De aceea, cea mai raţionala configuraţie a axei arcului la

64încărcări uniform distribuite şi reazeme imobile este parabola de gradul doi, care coincide cu curba de presiune a încărcărilor:

y = ^f■%{\-%), (2.55)unde 4 ~ x/lIn practică mai des se utilizează arce circulare. Configuraţia ideala a axei

arcului cu curba de presiune a încărcărilor nu este posibila, deoarece la diferite scheme de încărcare cu sarcina temporara, şi sub influenţă contracţiei şi fluajului betonului apar momente încovoietoare.

în (fig. 2.32d) este prezentat arcul prefabricat cu deschiderea 30 m, alcătuit din cinci tronsoane cu secţiunea dublu T. Tronsoanele se asamblează la sol prin sudarea pieselor de oţel înglobate. Tirantul se executa întreg cu tronsoanele de reazem, cu armătură preîntinsă din toroane de clasa K-7.

Forma secţiunii arcului se alege dreptunghiulară, T sau dublu T, astfel ca betonul şi armătură să fie distribuite raţional.

Arcele, de regulă, se armează cu armătură simetrică, deoarece în secţiuni sînt posibile momentele încovoietoare alternate de la încărcarea din zăpadă.

Tiranţii pot fi flexibili de oţel sau din beton precomprimat cu armătură pretensionată din sîrmă de clasa В-П sau toroane de clasa K-7. în vederea reducerii săgeţii tiranţilor, acestea se suspenda de arc prin intermediul unor tije din beton armat sau metal dispuse la distanţa de 5...6 m.

Dimensiunile preliminare ale arcului şi aria secţiunii armătiu-ii de rezistenţă a tirantului se adopta fimcţie de împingerea H, care se determina cu formula (2.56) la ^=0,9.

Calculul static al arcului.Eforturile M, N şi Q în arce pot fi determinate apelînd la metodele

mecanicii structurilor. în arcele încastrate şi cu doua articulaţii eforturile se determma ca pentru sisteme static nedeterminate, în arcele cu trei articulaţii -ca pentru sistem static determinat.

Calculul static al arcelor se efectuează la încărcările permanente de la masa arcului şi acoperişului, temporare de la transportul suspendat, de la zăpadă în diverse combinări. Arcele pleoştite şi circulare se pot calcula ca arce parabolice.

înălţimea secţiimii transversale a arcului se ia /г = (1/30... 1/50)/, iar lăţimea - i/ = bf= (0,4...0.5)A.

împingerea în arcele cu doua articulaţii (fig. 2.33):- la încărcare uniform distribuita pe toata deschiderea

- la încărcare uniform distribuita pe o jumătate de deschidere a arcului

- la о forţa concentrată

65

(2.58)

unde / - săgeata arcului; a = a//o;a - distanţa de la reazem pînă la forţa concentrata;К - coeficientul de compresibilitate al tirantului, pentru arcul cu tirant

raza de inerţie a secţiunii reduse a arcului;Ared, Aredi - aria secţiunii reduse respectiv a arcului şi tirantului.

(2.59)9

unde

In arcele cu trei articulaţii cu reazemele la aceeaşi cota împingerea se determina funcţie de momentul încovoietor în mijlocul deschiderii arcului

H=Mlf (2.60)unde A/este momentul maxim intr-o grinda simplu rezemata cu deschiderea arcului.

Fig. 2.33. Calculul arcului: a-arc cu două articulaţii; b-eforturile în secţiunea arcului

Eforturile în secţiunile arcului se vor calcula cu formulele:Eforturile în secţiunile momentul încovoietor

forţa longitudinala

(2.61) (2.62)

66-forţa tăietoare

(2.63)

unde M şi Q ~ momentul încovoietor şi forţa tăietoare în secţiunile x alegrinzii simplu rezemate;(p - unghiul între tangenta la axa arcului şi linia orizontala în secţiuneaexaminata.La săgeţi mari ale arcului ifl > 1/6) eforturile se determina şi de la vînt.

Secţiunile arcului se vor calcula la compresiune excentrica. La determinarea coeficientului de flambaj în planul arcului lungimea de calcul a arcului se adopta:

- pentru arce cu trei articulaţii - 0,58 S;- pentru arce cu doua articulaţii - 0,54 S;- pentru arce încastrate - 0,36 S (S - lungimea axei arcului).Forţele tăietoare nu sînt valoroase în arce, de aceea etrieri se dispun din

condiţii constructive,Tirantul solicitat la întindere axiala se va calcula la starea limita de

rezistenţă şi starea limita la fisurare. Tijele se vor calcula la întindere axiala de la masa tirantului şi transportului suspendat. Calculul nodului de reazem al arcului este analogic cu al fermei.

2.3.5. Ferme-jugFermele-jug se utilizează în cazul cînd traveea elementelor portante

transversale ale acoperişului este de 6 m, iar a stîlpilor centrali - 12 m.Fermele jug se îmbina cu stîlpii prin sudarea pieselor de oţel înglobate.

Elementele portante transversale se îmbina cu fermele jug cu buloane de ancoraj şi cordoane sudate de montaj la reazem şi în partea superioară.

Fermele-jug cu deschiderea 12 m (fig. 2.34) au forma trapezoidala. Fermele transversale se reazemă pe nodul tălpii inferioare al fermei jug în locul, unde se întrunesc diagonalele întinse. Forma secţiunilor elementelor fermelor jug se alege dreptunghiulară, iar armarea este analogica cu a fermelor transversale.

Talpa inferioară se armează cu armătură pretensionată de clasa A-IV; A -IV; A-V; A -V şi K-7.

Ancorarea armăturii de rezistenţă a diagonalelor întinse se asigura prin îndoirea barelor comune ale diagonalelor în nodul inferior.

Eforturile în elementele fermelor-jug se determina cu evidenta rigidităţii nodurilor de la încărcarea concentrata, aplicată în. nodul inferior intermediar (reacţiunea fermei transversale).

Fermele-jug se vor calcula la starea limita de rezistenţă şi starea limita la fisurare cu evidenta rigidităţii nodurilor.

Fig. 2.34. Ferme jug cu deschiderea 12 m: 1-armătura pretensionată;2-reţea sudată; 3-carcasă sudată; 4-carcasa sudata spaţială;

5-piesă înglobată; 6-agraJa