imobil birouri cu structura metalica si plansee compozite

12
IMOBIL BIROURI CU STRUCTURĂ METALICĂ ŞI PLANŞEE COMPOZITE Paul IOAN 1 , Şerban DIMA 1 , Ştefan BEŢEA 2 REZUMAT Structurile metalice multietajate au în comonen!a lor lan"ee conlucrea#$ %ou$ materiale %iferite& Betonul, ce con'tituie la material etero(en, cu comortare %iferit$ la întin%ere "i comr con'tituie 'tructura %e 'u'!inere a l$cii )(rin#ile* e'te un m cu o comortare bun$ la înc$rc$ri ciclice %in ac!iunea 'ei'mic$ E+aluarea rin calcul a comort$rii ace'tui material como#it l e'te %ificil$ "i oate '$ con%uc$ la %iferen!e mari între como con'i%erat$ în calcul& Din ace't moti+, e #onele "i barele %i' %eta"at %e tala 'uerioar$ a (rin#ii entru a ermite la'tice cu rotiri mari "i cu o bun$ %uctilitate& a c %i'iati+e +or fi re+$#ute (rin#i 'ecun%are e care +a re#ema -rin#ile 'ecun%are +or fi re+$#ute cu conectori, iar în lun(ul +a crea un ro't, a'tfel înc.t #ona %e lac$ %e %ea'ura barei % l$cii '$ nu fie le(ate& Prin ace't 'i'tem 'e e+it$ înc$rcarea %i'iati+e, ceea ce a'i(ur$ o %uctilitate a'em$n$toare cu ceaa 'tructurilor omo(ene& 1. GENERALITĂŢI 1.1. Elemente constrct!"e /on'truc!ia anali#at$ e'te re+$#ut$ cu 2S01D0P01 E )cu în$l!imea m %e'tina!ia %e cl$%ire a%mini'trati+$ )fi(&1*& 6unc!ie %e %e'tina!iile re+$#ute entru fiecare ni+el '7au ale' în în$l!imi curin'e între 8,29 m "i :,:9 m& ;n lan, con'truc!ia are o form$ circular$, cu %iametrul %e 2 ,99 m artiurile %ifer$, $'tr.n% 'imetria, %ar mic"or.n%u7'e 'urafa!a c Si'temul %e fun%are e'te în 'olu!ie cu ilo!i fora!i "i ere!i mula Pe caetele 'uerioare ale ilo!ilor rea#em$ un ra%ier (eneral cu ( înca'trat$ infra'tructura reali#at$ %in beton armat& 6orma în lan "i func!ionalit$!ile au imu' reali#area %e Di'unerea 'tructurii +erticale %e re#i'ten!$ urm$re"te reali#area circula!ie format %in cajele lifturilor "i ca'a 'c$rii& <ona no%ulu contra+.ntuiri +erticale, cu %ia(onale rin'e e centric la no%uri& atru ca%re contra+.ntuite, c.te %ou$ e fiecare %irec!ie& Perimetral, )e circumferin!a cercului*, între %ou$ ca%re contra+.n 'unt re+$#u!i 't.li en%ulari )S:*& -rin#ile erimetrale 'unt ri Plan"eele 'unt reali#ate în 'i'tem como#it, (rin#i metalice7lac$ conectori entru a'i(urarea conlucr$rii între cele %ou$ elemente& Sin(urele #one un%e nu 'e reali#ea#$ un contact intim între beton " 1 =ni+er'itatea >e?nic$ %e /on'truc!ii, Bucure"ti, >el@6a 9989&1&212&12&92@29: 2 =ni+er'itatea >e?nic$ %e /on'truc!ii, Bucure"ti, >el@6a 9989&1&212&12&92@29: 1

Upload: branza-george

Post on 07-Oct-2015

17 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Cea de a doua cldire (fig

IMOBIL BIROURI CU STRUCTUR

METALIC I PLANEE COMPOZITE

Paul IOAN1, erban DIMA1, tefan BEEA2

REZUMAT

Structurile metalice multietajate au n componena lor planee compozite, n care conlucreaz dou materiale diferite. Betonul, ce constituie placa planeului este un material eterogen, cu comportare diferit la ntindere i compresiune. Metalul, care constituie structura de susinere a plcii (grinzile) este un material omogen, izotrop, cu o comportare bun la ncrcri ciclice din aciunea seismic.

Evaluarea prin calcul a comportrii acestui material compozit la ncrcri seismice este dificil i poate s conduc la diferene mari ntre comportarea real i cea considerat n calcul. Din acest motiv, pe zonele i barele disipative, betonul va fi detaat de talpa superioar a grinzii pentru a permite dezvoltarea articulaiilor plastice cu rotiri mari i cu o bun ductilitate.La capetele zonelor i barelor disipative vor fi prevzute grinzi secundare pe care va rezema placa de beton. Grinzile secundare vor fi prevzute cu conectori, iar n lungul acestora, n beton, se va crea un rost, astfel nct zona de plac de deasupra barei disipative i restul plcii s nu fie legate. Prin acest sistem se evit ncrcarea direct a zonei sau barei disipative, ceea ce asigur o ductilitate asemntoare cu cea a structurilor omogene.

1. GENERALITI

1.1. Elemente constructive

Construcia analizat este prevzut cu 2S+1D+P+16E (cu nlimea maxim de 59,7 m) i are destinaia de cldire administrativ (fig.1).

Funcie de destinaiile prevzute pentru fiecare nivel s-au ales nlimi diferite pentru acestea, nlimi cuprinse ntre 4,20 m i 3,30 m.

n plan, construcia are o form circular, cu diametrul de 26,00 m (fig. 2). La ultimele 3 nivele partiurile difer, pstrnd simetria, dar micorndu-se suprafaa construit.

Sistemul de fundare este n soluie cu piloi forai i perei mulai, dispui perimetral.

Pe capetele superioare ale piloilor reazem un radier general cu grosimea de 1,50 m, n care este ncastrat infrastructura realizat din beton armat.Forma n plan i funcionalitile au impus realizarea de cadre pe dou direcii ortogonale. Dispunerea structurii verticale de rezisten urmrete realizarea n zona central, a unui nod de circulaie format din cajele lifturilor i casa scrii. Zona nodului central este delimitat de contravntuiri verticale, cu diagonale prinse excentric la noduri. S-a ajuns astfel la realizarea a patru cadre contravntuite, cte dou pe fiecare direcie.

Perimetral, (pe circumferina cercului), ntre dou cadre contravntuite amplasate perpendicular sunt prevzui stlpi pendulari (S3). Grinzile perimetrale sunt prinse articulat pe stlpi.

Planeele sunt realizate n sistem compozit, grinzi metalice-plac din beton armat, prevzndu-se conectori pentru asigurarea conlucrrii ntre cele dou elemente.

Singurele zone unde nu se realizeaz un contact intim ntre beton i metal sunt zonele disipative

1 Universitatea Tehnic de Construcii, Bucureti, Tel/Fax: 0040.1.212.12.02/203 , E-mail: [email protected]

2 Universitatea Tehnic de Construcii, Bucureti, Tel/Fax: 0040.1.212.12.02/203 , E-mail: [email protected]

Fig. 1. Structur 2S+1D+P+16E seciune vertical

ale grinzilor. Stlpii cadrelor contravntuite au seciunea n cruce de Malta (fig. 3), cu variaia, pe nlimea construciei, a grosimilor elementelor componente i a limii tlpilor, astfel nct s fie ndeplinite dou condiii eseniale:

nlimea seciunii stlpilor s rmn practic constant pe nlimea construciei ;

clasa de seciune s fie ntotdeauna 1.

Stlpii marginali ai cadrelor au seciunea astfel realizat, nct s permit conectarea grinzilor structurii. Seciunea stlpilor pendulari variaz pe nlime numai prin modificarea grosimii tablelor. Grinzile de cadru ca i cele secundare ale planeului au seciune dublu T simetric (HEB, HEA).

Structura a fost studiat n 10 variante dimensionale i constructive prezentate n tabelul 1.

1.2. Variante testate

Au fost testate un numr de 10 structuri care au fost dimensionate n conformitate cu paragraful 2. S-au studiat cazurile n care barele disipative au fost dimensionate din calculul static liniar, rezultnd bare disipative cu seciunea redus n raport cu seciunea grinzilor din deschiderile care nu au contravntuiri, notate cu BDSR, funcie de tipul barei disipative (S - scurt). De asemenea, s-a studiat i cazul n care seciunea barei disipative este egal cu seciunea grinzilor din deschiderile necontravntuite. n acest caz, s-a folosit notaia BDSM. Calculele au fost fcute pe structura omogen.

Trecerea la structura real cu grinzi compozite s-a realizat utiliznd patru soluii constructive :

Bar disipativ omogen (BDSR, BDSM) i grinzi compozite cu seciunea format din grinda metalic dimensionat n soluia omogen, la care se adaug efectul plcii din beton armat.

Bar disipativ omogen (BDSR, BDSM) i grinzi compozite, cu seciunea dimensionat astfel nct momentul capabil ultim negativ al grinzii compozite ( , care ntinde fibra superioar) s fie egal sau mai mare dect momentul plastic al grinzii omogene (Mm).

Bare disipative compozite i grinzi compozite, cu seciunea de la grinzile metalice omogene, la care se adaug efectul plcii din beton armat.

Bare disipative compozite, cu seciunea de la barele disipative omogene la care s-a adugat efectul plcii din beton armat i grinzi compozite echivalente, la care s-a respectat condiia .

2. STAREA DE EFORTURI SI DEFORMAII

2.1. Conformarea prin calcul a structurii

Analiza modal i calculul static liniar au fost efectuate pe structura spaial omogen cu programul de calcul IMAGES, iar apoi cu programul SAP 2000, la care ncrcrile seismice static echivalente sunt evaluate de ctre program prin intermediul unor coeficieni globali care conin termenii , ks, , din relaia forei tietoare de baz stabilit n conformitate cu P 100-92. Analiza modal, calculul static liniar i neliniar i dinamic liniar i neliniar au fost fcute cu programul DRAIN 2D+.

Perioada proprie de vibraie din analiza modal, pe structura spaial, a rezultat 1,62 sec., iar pe trenul de cadre, perioada proprie de vibraie a rezultat, n soluie omogen, de 1,78 sec., ceea ce reprezint o analogie bun ntre modelarea spaial i cea plan.

Structura a fost dimensionat cu eforturile obinute din calculul static neliniar, la care pentru stlpi, contravntuiri i grinzi adiacente barelor disipative s-a aplicat coeficientul 0 = 2.0 (rel. 6). Dup dimensionarea n domeniul elastic, n urma efecturii calculului static i dinamic neliniar, stlpii amplasai pe circumferina cldirii, aparinnd cadrelor necontravntuite (S2) au cedat prin formarea de articulaii plastice multiple pe nlimea primelor trei nivele, necesitnd apoi, aducerea seciunii acestora la nivelul seciunii stlpilor perimetrali ai cadrelor contravntuite (S1).

Tabel 1

VARIANTELE STUDIATE PENTRU STRUCTURA 2S+1D+P+16E

Nr. crt.Bara disipativ

(B.D.)Grinda adiacent

barei disipative

Grinzile cadrelor

necontravntuite

Perioada

proprie de vibraie T1

Clasifi- careMaterialSeciuneMaterialSeciuneMaterialSeciune( s )

BDSRScurt

Metal

Metal

HEB600Metal

HEB600

1HEB550HEB5501,78

HEA500HEA500

BDSRMetalHEB600MetalHEB600

2HEB240+HEB550+HEB5501,50

HEB220BetonHEA500BetonHEA500

HEB200hb =150hb = 150

BDSRMetalHEB550MetalHEB550

3+HEB500+HEB5001,55

BetonHEA450BetonHEA450

hb =150hb =150

BDSRMetalHEB600MetalHEB600

4+HEB550+HEB5501,49

MetalHEB240BetonHEA500BetonHEA500

+HEB220hb =150hb =150

BDSRBetonHEB200MetalHEB550MetalHEB550

5hb =150+HEB500+HEB500 1,55

BetonHEA450BetonHEA450

hb =150hb =150

BDSRMetal

(1,25x240N/mm2)HEB240Metal

HEB600Metal

HEB600

6HEB220HEB550HEB5501,78

HEB200HEA500HEB500

BDSMMetal

Metal

HEB600Metal

HEB600

7HEB550HEB5501,60

HEB600HEA500HEA500

BDSMHEB550MetalHEB600MetalHEB600

8HEA500+HEB550+HEB5501,35

BetonHEA500BetonHEA500

Scurthb=150hb=150

BDSM

MetalHEB600MetalHEB600MetalHEB600

9+HEB550+HEB550+HEB5501,35

BetonHEA500BetonHEA500BetonHEA500

hb = 150hb = 150hb = 150

BDSMMetal

(1,25x240N/mm2)HEB600Metal

HEB600Metal

HEB600

10HEB550HEB550HEB5501,60

HEA500HEA500HEA500

Notaii folosite n tabel :

BDSR bar disipativ scurt cu seciune redus

BDSM bar disipativ scurt cu seciune majorat

Metal seciune omogen

Metal + Beton seciune compozit

2.2. Comentarii privind rigiditatea lateral a structurii.

Variantele studiate, aa cum rezult din tabelul 1, sunt :

Structur dual format din cadre necontravntuite (CN) + cadre contravntuite excentric (CCE) cu bara disipativ scurt (BDSR , BDSM). Au fost analizate:

Structura omogen (numai metal) cu bare disipative cu seciunea mai mic (BDSR 1) i respectiv egal (BDSM 7) cu a grinzilor din deschiderile necontravntuite.

Structura cu plac din beton armat n urmtoarele variante constructive :

a) BD omogen + restul grinzilor structurii n soluie compozit cu pstrarea neschimbat (aa cum au rezultat la structura omogen) a dimensiunilor grinzilor metalice (BDSR2, BDSM 8);

b) BD omogen + restul grinzilor structurii n soluie compozit, cu micorarea dimensiunilor grinzilor metalice astfel ca (BDSR 3);

c) BD compozit + restul grinzilor structurii n soluie compozit cu pstrarea neschimbat a dimensiunilor grinzilor metalice (BDSR 4, BDSM 9);

d) BD compozit + restul grinzilor structurii n soluie compozit cu micorarea dimensiunilor grinzilor metalice (dar nu mai mici dect cele ale grinzii metalice a barei disipative) astfel ca (BDSR 5).

n cazul CCE cu BDSR sau BDSM se constat o scdere a perioadei proprii de vibraie corespunztoare soluiei compozite, fa de soluia omogen cu pn la 15,7 % (vezi fig. 4).

n cazul folosirii la structurile omogene (numai metal) a barelor disipative cu seciunea egal cu cea a grinzilor (BDSM), perioada proprie de vibraie scade de la 1,78 s (ct este n cazul BDSR) la 1,65 s, adic cu 10%.

3. COMENTARII PRIVIND CALCULUL STATIC NELINIAR

Prin introducerea grinzilor compozite, crete rigiditatea structurii, perioada proprie de vibraie scznd de la 1,78 s la 1,5 s n cazul barelor disipative cu seciune mai mic dect a grinzilor (BDSR) i de la 1,6 s la 1,35 s, n cellalt caz (BDSM). Pentru toate structurile analizate, cu grinzi omogene sau compozite, factorul de amplificare a forei orizontale convenionale din aciunea seismic (0), are valoarea maxim 3,0 cu gradientul de cretere de 0,02.

Calculul static neliniar a pus n eviden, pentru coeficientul de majorare 0 = 1,57, formarea de mecanisme de cedare a grinzilor cadrelor necontravntuite. Analiza structurii utiliznd calculul dinamic neliniar a pus n eviden acelai fenomen de cedare.

Dup nlocuirea (majorarea) seciunii stlpului perimetral (exterior) al cadrului necontravntuit (S2) cu cea a stlpului perimetral al cadrului contravntuit (S1) s-a nlturat apariia mecanismului de cedare al grinzilor i deci al structurii n ansamblu pn la un coeficient de majorare 0 = 2,5 n calculul static neliniar i pentru accelelograma Vrancea utilizat n calculul dinamic neliniar.

Au fost analizate dou seciuni de bare disipative scurte dimensionate astfel :

n domeniul elastic, din calculul static liniar al structurii, folosind gruprile fundamental i special de ncrcri ;

utiliznd acceai seciune ca i a grinzilor din deschiderile necontravntuite.

n ambele variante articulaiile plastice s-au format numai n barele disipative i n zonele disipative ale grinzilor din deschiderile necontravntuite. Se remarc o depire a deplasrii maxime impuse ( 50 cm ) n cazul barei disipative dimensionate din calculul static liniar. De asemenea, rotirile barelor disipative situate ntre nivelele 39 depesc rotirile maxime admise n normele i literatura tehnic de specialitate cu pn la 85 % . n cazul folosirii la structurile omogene (numai din metal) a barelor disipative cu seciunea egal cu cea a grinzilor rotirile barelor se ncadreaz n limitele acceptate (rotirea maxim = 0,062 rad < 0,08 rad).

Fig. 4. Calculul static neliniar Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

4. COMENTARII PRIVIND CALCULUL DINAMIC NELINIAR

n fig. 6 13 sunt prezentate unele valori de referin obinute prin aplicarea calculului dinamic neliniar. Accelerogramele folosite sunt Vrancea 1977, El Centro 1940, Northridge 1994 i Mexico City 1995.

4.1. Evaluarea bilanului energetic n calculul dinamic neliniar

Pentru un oscilator cu un singur grad de libertate deplasarea total ut este compus din deplasarea bazei ug i deplasarea relativ u:

(2)

Fig. 5. Oscilator cu un singur grad de libertate

n ecuaia de echilibru (2) rigiditatea k(u) poate fi o funcie neliniar de u .

Se integreaz ecuaia (2) n raport cu deplasarea u i se nlociete du cu dut dug n primul termen:

(3)

deci:

sau EK + ED + EA = EI (4)

n care EK reprezint energia cinetic absolut, EA energia absorbit prin amortizare, ED energia absorbit prin deformare iar EI energia intrat n sistem ("input energy") . Energia absorbit prin deformare poate fi privit ca fiind alctuit din energia recuperabil ES (elastic) i cea irecuperabil EH ("hysteretic energy") adic ED = ES + EH. n consecin bilanul energetic poate fi scris sub forma :

EI = EK + ES + EA + EH (5)

n care primii doi termeni reprezint energia acumulat elastic iar utimii doi energia disipat de sistem. Trecerea la structuri cu mai multe grade de libertate nu prezint dificulti, termenii din relaia (5) fiind obinui prin nsumarea contribuiilor maselor i respectiv elementelor declarate n sistem.

Programul DRAIN 2D+ permite gruparea elementelor n "seturi" de energii pentru a putea evidenia contribuia diferitelor grupe de elemente. Un exemplu de diagram n care apar termenii menionai este prezentat in figura 13 c.

4.2. n cazul folosirii accelerogramei Vrancea 1977 se constat urmtoarele :

- deplasarea la partea superioar a structurii, pentru toate variantele studiate, este cuprins ntre 32 cm i 39 cm, ceea ce reprezint ntre 64% i 78% din deplasarea admisibil (

= 50 cm).

- rotirea barelor disipative nu depete rotirea plastic admisibil pentru celelalte tipuri de structuri respectiv structuri cu grinzi compozite i BDSR compozite i structuri cu grinzi omogene sau compozite i BDSM fie omogene, fie compozite;

- fora tietoare la baza structurii variaz n jurul valorii medii de 716,4 tf.

4.3. n cazul folosirii accelerogramei Northridge 1994 se constat urmtoarele :

- deplasarea la partea superioar a structurii, pentru toate variantele studiate, este cuprins ntre 18 cm i 33 cm ceea ce reprezint ntre 36,0% i 66,0% din deplasarea admisibil (adm= 50 cm);

- rotirea barelor disipative de la nivelele 5

8 depete rotirea plastic admisibil;

- rotirea barelor disipative pentru celelalte tipuri de structuri (structuri cu grinzi compozite i BDSR compozite, structuri cu grinzi omogene sau grinzi compozite i BDSM fie omogene, fie compozite) nu depete rotirea plastic admisibil;

- fora tietoare la baza structurii variaz n jurul valorii medii de 663,5 tf;

- ordonata maxim a energiei disipate variaz n jurul valorii de 213,4 tf.m.

4.4. Folosind bare disipative cu seciune redus, s-a ajuns la un raport Mp/Tp, care ncadreaz bara disipativ n domeniu intermediar de comportare, cu formare de articulaii plastice din combinaia de eforturi M i T. n aceast situaie, au fost depistate depiri majore ale rotirilor la nivelele 5 8. Ar fi ns eronat s comparm rotirile barelor rezultate n urma unui calcul dinamic neliniar cu cele admise n norme, valori care rezult din corelarea rotirilor cu deplasrile relative de nivel. De remarcat c n norme este stabilit, de fapt, o deplasare elastic amplificat cu un coeficient ce variaz practic n jurul aceleiai valori, indiferent de norm.

4.5. n cazul n care, deplasrile de nivel se ncadreaz n limitele acceptate de norme, rotirile pot fi analizate funcie de capacitatea maxim de rotire a barei n domeniul elasto-plastic, capacitate stabilit experimental. Prin capacitate de rotire elasto-plastic se nelege rotirea maxim care poate fi dezvoltat de o bar, fr s apar pierderi de stabiliti locale. Pentru o proiectare curent, n lipsa posibilitilor de experimentare, se poate accepta, pentru seciuni din clasa 1, o rotire admisibil de 0,15 rad., pentru bara disipativ scurt i de 0,06 radiani, pentru bara disipativ lung. Totui, este recomandabil ca rotirile structurilor reale s fie drastic limitate pentru a induce n structur tensiuni remanente ct mai mici, n urma incursiunilor n domeniul elasto-plastic.

Fig. 6. Calcul dinamic neliniar BDSR 1, T=1.78

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

Fig. 8. Calcul dinamic neliniar BDSR 3, T=1.55

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

Fig. 10. Calcul dinamic neliniar BDSR 5, T=1.55

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

Fig. 12. Calcul dinamic neliniar BDSM 7, T1 = 1.35

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

5. CONCLUZII

5.1. Construciile care nu ndeplinesc condiiile constructive i de ductilitate se vor calcula n domeniul elastic, cu coeficientul de reducere a efectelor aciunii seismice =1,0. La aceste construcii se impune efectuarea unui calcul dinamic liniar.

5.2. Calculul structurilor multietajate se poate realiza, ntr-o prim faz, considernd grinzile omogene - parcurgnd toate etapele de calcul - iar apoi grinzile omogenevor fi nlocuite cu grinzi compozite echivalente (momentul capabil negativ al grinzii compozite este mai mare sau egal cu momentul capabil plastic al seciunii omogene). Aceast metodologie de calcul conduce la o simplificare major a efortului de proiectare i totodat la o conformare raional a elementelor structurale.

5.3. Barele disipative lungi, scurte sau intermediare, precum i zonele disipative ale grinzilor cadrelor necontravntuite nu trebuie ncrcate direct, pentru a permite dezvoltarea articulaiilor plastice din aciunea ncrcrilor seismice i pentru a evita suprapunerea necontrolabil de tensiuni, produse de ncrcrile gravitaionale. Suprapunerea de eforturi din diverse ncrcri, poate conduce la mpiedicarea dezvoltrii rotirilor n domeniul elasto-plastic. ncrcrile se pot aplica pe grinzi secundare, care delimiteaz intenionat bara sau zona disipativ i care asigur totodat stabilitatea general.

5.4. Prin sistemul constructiv, barele i zonele disipative vor lucra n structur numai ca elemente omogene. Placa din beton armat va fi detaat de talpa superioar a barei disipative sau a zonei disipative. Detaarea se poate realiza prin crearea unui spaiu ntre talpa superioar i placa din beton armat. Pe aceast zon nu vor fi prevzui conectori. Placa de beton armat va rezema pe grinzile secundare, care delimiteaz bara sau zona disipativ. n lungul grinzilor secundare se vor realiza rosturi ptrunse, prevzute cu conectori orizontali pentru a nu fi afectat efectul de aib. Conectorii vor permite n schimb, rotirea n plan vertical.

5.5. Pentru dimensionarea i verificarea elementelor structurale care trebuie s lucreze n domeniul elastic, pe toat durata de aciune a seismului (stlpi, diagonalele cadrelor contravntuite excentric, grinzile adiacente barelor disipative), acestea se vor calcula cu relaia:

(6)

unde valorile lui 0 se gasesc n tabelul 2:

Tabel 2

FACTORUL DE SPORIRE A NCRCRILOR DIN ACIUNEA SEISMIC 0

Sistemul care preia forele seismice0

Toate cadrele necontravntuite care ntrunesc cerinele constructive i de ductilitate3

Cadrele cu contravntuiri prinse excentric la noduri care ntrunesc cerinele constructive i de ductilitate2.5

Toate celelalte sisteme care ntrunesc cerinele constructive i de ductilitate2

5.6. Pentru dimensionarea uruburilor de ancoraj sau a lungimii de stlp, nglobat n infrastructura (bulbi, radier, diafragme etc.) din beton armat se folosete relaia de calcul :

- 0,9

(7)5.7. Pentru reducerea strii complexe de eforturi din mbinrile cu flane, se propune utilizarea unor dispozitive, scaune, amplasate att la talpa inferioar ct i la cea superioar, care s preia fora tietoare, indiferent de direcia pe care aceasta acioneaz n plan vertical.

5.8. Zonele disipative pot avea caracteristici geometrice ale seciunii mai mici dect ale grinzii, prin practicarea unor variaii ale limii tlpilor, cu pn la maxim 30

45 % din limea acestora. Prin acest sistem se dirijeaz formarea articulaiilor plastice n zonele disipative i nu n mbinri.

a

b

c

d

e

5.9. Dirijarea formrii articulaiilor plastice n zonele disipative se poate realiza i prin mrirea caracteristicilor geometrice ale capetelor grinzii, prin adugarea unor vute i/sau lirea tlpilor grinzii.

5.10. Pentru structurile regulate, n plan i elevaie, cu dou axe de simetrie (specifice structurilor multietajate) se poate aplica sistemul de calcul pe dou structuri analoage :

o structur spaial, pentru analiz modal i calculul static liniar ;

un tren de cadre plan, pentru calculul static i dinamic neliniar (simularea efectului de aib al planeului s-a fcut prin impunerea de deplasri laterale identice la fiecare nivel). Aceast metodologie permite dimensionarea elementelor structurale din calculul static liniar spaial i totodat urmrete comportarea structurii n regim static i dinamic neliniar. Pentru ca cele dou structuri analoage (spaial i tren de cadre plane) s fie echivalente trebuie ca perioada proprie de vibraie s nu difere cu mai mult de 10 %.

5.11. n urma unui seism, structurile care au avut incursiuni n domeniul elasto-plastic rmn cu tensiuni i deformaii remanente. n cazul apariiei unui nou seism (replici sau seisme pe structuri neconsolidate) seismul gsete pe structura respectiv o alt geometrie i zone ale elementelor disipative sau elemente disipative cu tensiuni remanente care constituie puternici concentratori de eforturi. n fig. 13 a, b, e se poate vedea starea de deformaii remanente (rotiri i deplasri) i apoi deformaiile rezultate din aplicarea unei noi accelerograme.

Aceste deformaii se dezvolt n jurul poziiei deformate.

5.12. Calculul unei structuri multietajate n soluie omogen, fr luarea n considerare a influenei plcii din beton armat (prin seciuni echivalente) asupra grinzilor metalice poate conduce la colaps prematur sau la apariia formelor critice, n timpul aciunilor seismice.

BIBLIOGRAFIE

1. American Society of Civil Engineers ASCE 7-1995. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, 1993.

2. American Institute of Steel Construction AISC - 97. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.

3. Commission of the European Communites, EUROCODE 3. Design of Steel Structures, 1992.

4. ECCS-CECM TC 13, Seismic Design (Mazzolani F.M., Piluso V.). ECCS Manual on Design of Steel Structures in Seismic Zones, Doc. NTC, 13.05.1993.

5. Powel, G.H., DRAIN 2D Users guide. ERRC Berkeley, C.A. Aprili, 1973.

6. Dalban ,C., Ioan, P., Spnu, t., Proposals for Improving the Romanian Seismic Code. Provisions Concerning Steel Structures. Ref. : Intern. Workshop and Seminar. Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas, STESSA '94. Proceedings. Timioara, 1994, Ses. 5.

7. Aribert, J.M., Evaluation du comportement ductile des portiques metaliques sous actions seismiques. Limitations de ductilite. Positions des regles P.S. 92. Ref. : Intern. Workshop and Seminar. Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas, STESSA '94. Proceedings. Timioara, 1994. Seminar Lectures.

8. Plumier, A., Ultimate behaviour of steel structures under seismic loads. Ref. : Intern. Workshop and Seminar. Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas, STESSA '94. Proceedings. Timioara, 1994. Seminar Lectures.

9. Martin, H., Ousley, C., Rubeiz, C., Northridge, California Earthquake. Ref.: New Steel Construction. Anglia, vol. 2, No. 4, August, 1994.

10. EUROCODE 8, Final Draft. Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures, 1993.

ut

u

ug

Fig. 2. Structur 2S+1D+P+16E seciune orizontal nivel curent

Fig. 3. Seciuni stlpi

Fig. 13. BDSR Soluie omogen (tab. 1, nr. 1)

Calcul dinamic neliniar - accelerograma Vrancea 1977 + 30 s repaus + accelerograma Cheia 1986 (a = 0.08)

a. rotire bar disipativ 8: (p = 0,112 rad

b. rotire bar disipativ 23: (p = 0,092 rad

c. energie disipat: Emax = 338.4 tfm

d. fora tietoare de baz: S = 563 t (cadre

contravntuite+cadre necontravntuite)

e. deplasarea nodului de la ultimul nivel

(nod 236) = 0.38 m

ut = ug + u (1)

EMBED Excel.Chart.8 \s Fig. 7. Calcul dinamic neliniar BDSR 2, T=1.50

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

EMBED Excel.Chart.8 \s Fig. 9. Calcul dinamic neliniar BDSR 4, T=1.55

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

EMBED Excel.Chart.8 \s Fig. 11. Calcul dinamic neliniar BDSR 6, T=1.60

Rotiri plastice maxime ale barei disipative p

PAGE 5

_1010395704.unknown

_1058018544.unknown

_1058363974.unknown

_1058696578.unknown

_1058859891.xlsDiagram3

0.049

0.014

0.054

0.026

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.049

El Centro0.014

Northridge0.054

Mexico-City0.026

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

T=1.78

_1058859892.xlsDiagram1

0.096

0.032

0.09

0.052

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.096

El Centro0.032

Northridge0.090

Mexico-City0.052

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

T=1.35

T=1.35

T=1.60

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.50

T=1.78

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

_1058696653.unknown

_1058859795.xlsDiagram2

0.1

0.03

0.085

0.057

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.100

El Centro0.030

Northridge0.085

Mexico-City0.057

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

T=1.35

T=1.35

T=1.60

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.50

T=1.78

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

_1058688854.xlsDiagram1

0.112

0.043

0.087

0.109

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.112

El Centro0.043

Northridge0.087

Mexico-City0.109

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 2 - T=1.50

Vrancea0.100

El Centro0.030

Northridge0.085

Mexico-City0.057

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

T=1.35

T=1.35

T=1.60

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.50

T=1.78

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

0

0

0

0

_1058691419.xlsDiagram4

0.031

0.007

0.02

0.012

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.031

El Centro0.007

Northridge0.020

Mexico-City0.012

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

T=1.78

_1058691774.xlsDiagram5

0.024

0.004

0.005

0.003

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.024

El Centro0.004

Northridge0.005

Mexico-City0.003

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

T=1.78

_1058690239.xlsDiagram2

0.05

0.015

0.046

0.03

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

BDSM 80.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.050

El Centro0.015

Northridge0.046

Mexico-City0.030

Foaie1

0

0

0

0

0

0

0

0

T=1.35

T=1.35

T=1.60

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.50

T=1.78

Foaie2

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie3

_1058687300.xlsDiagram3

0.15

0.162

0.164

0.096

0.098

0.062

0.017

T=1.50

T=1.78

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.60

T=1.35

Foaie1

CALCUL STATIC NELINIAR

BDSR 10.150

BDSR 20.162

BDSR 30.164

BDSR 40.096

BDSR 50.098

BDSM 60.062

BDSM 70.017

CALCUL DINAMIC NELINIAR

BDSR 1 - T=1.78

Vrancea0.024

El Centro0.004

Northridge0.005

Mexico-City0.003

Foaie1

0

0

0

0

Vrancea 4.03.1977(a = 0.20 g)

El Centro 18.05.1940(a = 0.35 g)

Mexico-City 19.09.1995(a = 0.10 g)

Northridge17.01.1994(a = 0.88 g)

Foaie2

0

0

0

0

0

0

0

T=1.78

0

0

0

0

0

0

0

0

T=1.50

T=1.78

T=1.55

T=1.50

T=1.55

T=1.60

T=1.35

Foaie3

_1058363966.unknown

_1058363971.unknown

_1058018547.unknown

_1058020345.unknown

_1010396807.unknown

_1010396883.unknown

_1010397244.unknown

_1011298594.unknown

_1010396859.unknown

_1010396678.unknown

_1010396773.unknown

_1010395840.unknown

_1010396637.unknown

_1007238635.unknown

_1009011624.unknown

_1010395422.unknown

_1010395655.unknown

_1009011295.unknown

_379518676.unknown

_379522380.unknown

_379162084.unknown

_379156068.unknown