inginerie structurala curs

8/9/2019 inginerie structurala curs

1/69

CCOONNCCEEPPTTUULLDDEEPPEERRFFOORRMMAANNTTAAIINNPPRROOIIEECCTTAARREEAACCOONNSSTTRRUUCCTTIIIILLOORR

CCEERRIINNTTEELLEEUUTTIILLIIZZAATTOORRIILLOORRIISSOO66224411//11998844SSIISSTTAASS1122440000//8855

SSTTAABBIILLIITTAATTEESSIIRREEZZIISSTTEENNTTAA((FFIIAABBIILLIITTAATTEESSTTRRUUCCTTUURRAALLAA;;SSIIGGUURRAANNTTAALLAAFFOOCC;;EETTAANNSSEEIITTAATTEE;;EEXXIIGGEENNTTEEHHIIGGOOTTEERRMMIICCEE;;AAMMBBIIAANNTTAAAATTMMOOSSFFEERRIICCEE;;EEXXIIGGEENNTTEEAACCUUSSTTIICCEE;;EEXXIIGGEENNTTEEVVIIZZUUAALLEE;;EEXXIIGGEENNTTEEDDEEIIGGIIEENNAA;;AADDAAPPTTAARREEAALLAAUUTTIILLIIZZAARREEAASSPPAATTIIIILLOORR;;DDUURRAABBIILLIITTAATTEE;;EECCOONNOOMMIIEE;;

CCEERRIINNTTAADDEEFFIIAABBIILLIITTAATTEESSTTRRUUCCTTUURRAALLAAIIMMPPLLIICCAA::

SSIIGGUURRAANNTTAASSTTRRUUCCTTUURRAALLAA;; AAPPTTIITTUUDDIINNEEPPEENNTTRRUUEEXXPPLLOOAATTAARREE;; DDUURRAABBIILLIITTAATTEE;;

SSIIGGUURRAANNTTAASSTTRRUUCCTTUURRAALLAASSIIAAPPTTIITTUUDDIINNEEAAPPEENNTTRRUUEEXXPPLLOOAATTAARREECCOONNDDUUCCLLAAEEXXIIGGEENNTTEELLEEDDEEPPEERRFFOORRMMAANNTTAAPPEENNTTRRUU::

--

SSTTAABBIILLIITTAATTEE;;-- RREEZZIISSTTEENNTTAA;;-- DDUUCCTTIILLIITTAATTEE;;-- RRIIGGIIDDIITTAATTEE;;

SSIISSEERREEFFEERRAALLAATTOOAATTEESSUUBBSSIISSTTEEMMEELLEECCOONNSSTTRRUUCCTTIIEEII::

-- TTEERREENNUULLDDEEFFUUNNDDAARREE;;-- IINNFFRRAA--SSTTRRUUCCTTUURRAA;;-- SSUUPPRRAA--SSTTRRUUCCTTUURRAA;;-- EELLEEMMEENNTTEELLEENNEE--SSTTRRUUCCTTUURRAALLEEDDEEIINNCCHHIIDDEERREE;;-- EELLEEMMEENNTTEELLEENNEE--SSTTRRUUCCTTUURRAALLEEDDEECCOOMMPPAARRTTIIMMEENNTTAARREE;;-- IINNSSTTAALLAATTIIIILLEEAAFFEERREENNTTEECCLLAADDIIRRIIII;;-- EECCHHIIPPAAMMEENNTTEELLEEAAFFEERREENNTTEECCLLAADDIIRRIIII;;

NNIIVVEELLUURRIIDDEEPPEERRFFOORRMMAANNTTAA


2/69

Nivelul Operational: Serviciile

utilitare de sustinere intretin functiile;foarte putine pagube. (S1+NA).

Nivelul de Ocupare Imediata:constructia primesteverde(sigurantain ocupare) la inspectia de evaluare;orice reparatie este minora. (S1+NB).

Nivelul de Siguranta Vietii :

structura ramane stabila si are capacitatisemnificative de rezerva; daunelenestructurale riscante sunt controlate.(S3+NC).

Nivelul de Preveni rea Colapsului :constructia ramane in picioare, dar estela limita; orice alta pierdere esteacceptata. (S5+NE).

Performanta inalta, pierder i maiutine

Performanta mica, pierder i maimulte


3/69

CRITERII GENERALE DE PROIECTARE SI PROCEDEESPECIALEDE EXECUTIE PENTRU CONSTRUCTII SITUATE

NNCCOONNDDIITTIIIIDDIIFFIICCIILLEEDDEEAAMMPPLLAASSAAMMEENNTT

PPRROOIIEECCTTAARREEAASSIIEEXXEECCUUTTAARREEAACCLLAADDIIRRIILLOORRNNCCOONNDDIITTIIIIDDIIFFIICCIILLEE

DDEEAAMMPPLLAASSAAMMEENNTTPPRROOVVEENNIITTEEDDIINNMMEEDDIIUULLNNAATTUURRAALL..

Cauze:

CARACTERISTICI FIZICO-MECANICE DEFICITARE ALETERENULUI DE FUNDARE

compresibilitate ridicata;

rezistenta slaba; NEOMOGENITATEA CARACTERISTICILOR FIZICO-

MECANICE ALE TERENULUI DE FUNDARE PE AMPLASAMENT

TOPOGRAFIA DEFAVORABILA A TERENULUIterenuri n panta, susceptibile de pierderea

locala sau generala a stabilitatii;

REGIMUL HIDRAULIC SUBTERANape subterane la mica adncime;

ape subterane agresive fata de materialele deconstructie.Rezolvare prin:

CUNOASTEREA PROPRIETATILOR TERENULUI (caracterulneomogen si anisotrop al masivelor de pamnt si probele izolate nureprezinta fidel comportarea stratelor sau depozitelor reale);

MODELAREA REALISTA A FENOMELELOR DE:raspuns al terenului;interactiune sol-structura

ADOPTAREA UNOR COEFICIENTI DE SIGURANTACORESPUNZATORI;

ANALIZA COMPORTARII N TIMP A CONSTRUCTIILOR FUNDATE NCONDITII SIMILARE;


4/69

PROIECTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PETERENURI ARTIFICIALE DE FUNDARE DIFICILE

Calitatea terenurilor de umplutura (depozite din pamnt sau din alte materiale) depinde de:

MODUL DE REALIZARE A UMPLUTURII:

controlat (printr-un proces tehnologic organizat),necontrolat(o activitate neorganizata),

STRUCTURA UMPLUTURII:omogena (un singur material, de regula, pamnt, zgura, etc.);neomogena (mai multe materiale diferite, n acelasi strat sau n straturi succesive);

NIVELUL DE COMPACTARE:compactat(compactare artificiala, uneori compactare naturala);compactare medie;necompactat(depozite "libere");

Umpluturile controlate, omogene si compactate = conditi i normale de teren de fundare.

TERENURI NATURALE DE FUNDARE DIFICILE

TTeerreennuurriilleesseennssiibbiilleellaavvaarriiaattiiaauummiiddiittaattiiii::pamnturile sensibile la umezire;pamnturile cu umflari si contractii mari;

TTeerreennuurriilleenniissiippooaasseesseennssiibbiilleellaaaaccttiiuunneeaasseeiissmmiiccaa;;

TTeerreennuurriilleeccuuccoommpprreessiibbiilliittaatteemmaarreessaauummiijjlloocciiee;;

PAMNTURI SENSIBILE LA UMEZIRESub actiunea ncarcarilor transmise de fundatii sau chiar sub greutatea proprie (sarcina geologica)PSUse taseaza suplimentar odata cu cresterea umiditatii.

* Grupa A: la umezire, nu se taseaza semnificativ sub propria greutate;* Grupa B:la umezire, se taseaza semnificativ sub propria greutate;

Loessuri(roca sedimentara, alcatuita din praf silicios si argilos, de culoare galben-cenusie pna lagalben roscat).

malul drept al Dunarii, Ostrov - Cernavoda 60.0 mzona Tecuci - Nicoresti 50.0 m

valea Ialomitei, Turnu Magurele 30.0 mcmpia Covurluiului, orasul Galati 25.0 m

PAMNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI

Pamntu r i contractil e, expansive sauactive: pamnturi argiloase care prezinta proprietatea de a-si modifica volumul, sensibil si reversibil, atunci cnd umiditatea lor variaza.

zone sub carpatice / piemontane din Oltenia, Muntenia, Banat, Moldova, Dobrogea;podisul Transilvaniei;

zonele colinare dinspre cmpia de vest;zonele de lunca si terase ale unor ruri (mai ales n podisul Moldovei);

l di l i d lt D ii


5/69

Efectul variatiilor sezoniere de umiditate:

n perioadele secetoase: apar n teren crapaturi de contractie;fenomenul este mai pronuntat la terenurile nsorite;

n perioadele ploioase: crapaturile ncep sa se nchida;crapaturile ramn partial deschise de la un sezon la altul;

TERENURI NISIPOASE SENSIBILE LA MISCARI SEISMICE

Nisipurile saturate de apa care se gasesc n stare afnata manifesta o tendinta de ndesare atuncicnd sunt supuse la solicitari de forfecare:

cresterea presiunii apei n pori;scaderea eforturilor unitare efective de la contactul ntre particule;reducerea frecarii interioare;scaderea capacitatii nisipului de a prelua eforturile unitare de forfecare;

L ichefi erea nisipulu i:n zonele de campie din Oltenia, Muntenia si sudul Moldovei, precum si nluncile unor ruri si n lunca Dunarii la cutremurul 4 Martie 1977.

Amploarea deformatiilor straturilor de nisip produse de oscilatiile seismice depinde de:

parametrii miscarii seismice (acceleratia maxima / durata miscarii terenului);tipul de pamnt (compozitia granulometrica / granulozitatea nisipului);gradul de ndesare al nisipului;starea de umiditate a nisipului;starea de eforturi n masivul de pamnt;

COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATEPE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.

dezordini si degradari ale elementelor nestructurale,avarierea elementelor structurale;prabusirea partiala sau totala a constructiei.

COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATEPE PAMNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE

Surse:

variatia nivelului apelor subterane;apa de ploaie infiltrata la fundatii;pierderi de apa din reteaua de alimentare sau canalizare;pierderi de apa din procesele tehnologice (n cladirile industriale).

A. Tasari uniforme:cresterea uniforma a umiditatii sub ntreaga constructie;

B. Tasari neuniforme:infiltratii;

EFECTE NEGATIVE ALE TASARILOR:

cazul tasarilor importante(zeci de centimetri): intrarile de la parter ajung sub

nivelul trotuarului(blocuri P+4E din Tulcea); cazul tasarilor moderate: ruperea retelelor de alimentare cu apa si a canalizarilor;


6/69

TASARILE NEUNIFORME SE MANIFESTA PRIN:

Deplasarea de ansamblu ca un corp rigid a constructiei:infrastructura preia tasarile diferentiate ale fundatii;nu se produc degradari n constructie(deplasarea de ansamblu poate

scoate cladirea din exploatare prin consecinte secundare: oprirea functionarii ascensoarelor

lipsa de orizontalitate a planseelor,imposibilitatea nchiderii usilor, etc.); Tasari diferentiate ale fundatiilor:

infrastructura nu este capabila sa le mpiedice;deformatii si deplasari relative;

FISURAREA:tasarea relativa > 1/1000L (deschidere);DEGRADAREA ELEMENTELOR NE-STRUCTURALE: tasarea relativa > 1/300LDEGRADAREA STRUCTURII:tasarea relativa > 1/150L;

CCllaaddiirriilleeccuuppeerreettiissttrruuccttuurraalliiddiinnbbeettoonnaarrmmaattaauuccaappaacciittaatteemmaarreeddeeaaddaappttaarreellaattaassaarriiddiiffeerreennttiiaattee((rreettrraannssmmiitteerriiddeeeeffoorrttuurrii))..

COMPORTAREA CLADIRILOR FUNDATEPE PAMNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI

CCOONNDDIITTIIOONNAARRII::

Structura, forma si marimea constructiei; Adncimea si modul de realizare ale fundatiilor; Anotimpul n care s-au executat fundatiile; Posibilitatile de infiltrare ale apelor atmosferice si expunerea la soare a terenului; Conditiile de exploatare ale constructiei;

DDEEGGRRAADDAARRII::

Cladiri din zidarie de caramida cu fundatii directe de beton (fisuri n fundatii si n

ziduri); Cladirile cu schelet de lemn (deformatii structurale mari); Colturile puternic insorite dinspre sud-vest (fisuri in forma de:

"V"- perioada secetoasaA- perioada umeda)

FUNDARE DIRECTA PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.

SSTTAABBIILLIIRREEAAAADDNNCCIIMMIIIIDDEEFFUUNNDDAARREE::

considerente functionale(adncimea subsolurilor, daca exista); capacitatea portanta si deformabilitatea straturilor de pamnt; adncimea de nghet;

AALLCCAATTUUIIRREEAAGGEENNEERRAALLAANNPPLLAANNSSIINNEELLEEVVAATTIIEE::

forme compacte n plan; limitarea raportului ntre lungimea tronsonului si naltimea acestuia; introducerea rosturilor de tasare; sisteme structurale capabile sa preia tasari diferentiate:

- sisteme articulate(cladiri cu un singur nivel);- sisteme spatiale cu pereti structurali din beton armat(mai multe etaje);

infrastructuri rigide n plan vertical(subsolurilor la toate constructiile etajate); eforturi efective moderate pe talpile fundatiilor(radier= infrastructura rigida);


7/69

RECOMANDARI PRIVIND ALCATUIREA CLADIRILORFUNDATE DIRECT PE PAMNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE

reducerea lungimilor tronsoanelor de cladiri (1.5 < L/H < 2.5); conformarea corpului de cladire cu o infrastructura de mare rigiditate; ordonarea elementelor structurale cu masele dispuse uniform pe cele doua axe;

ordonarea golurilor functionale pentru evitarea sectiunilor slabite pe verticala;

dispunerea de rosturi;

MASURI PENTRU EVITAREA CRESTERII UMIDITATII N TEREN DE FUNDARE

A Evitarea infiltrarii n teren a apelor de suprafata;B Prevenirea umezirii terenului cu ape din retele, instalatii;B1 Proiectarea retelelor hidroedilitare;B2 Proiectarea instalatiilor n cladirile de locuit, administrative si social-culturale;

ALCATUIREA GENERALA A CLADIRILOR AMPLASATE PE TERENURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI NCONDITII DE FUNDARE DIRECTA

ADNCIMEA DE FUNDAREcazul I: nivelul hidrostatic subteran este la adncime > 10 m Df,min= 2.0 m;cazul II: nivelul hidrostatic subteran este la adncime < 2 m Df,min = 1.5 m;cazul III: nivelul hidrostatic subteran este 2....10 m Df,min= 2.0 m;

DIFERENTIEREA MASURILOR DE PROTECTIE LA PROIECTARE

mentinerea unor conditii stabile de umiditate;controlul sau prevenirea variatiilor de volum prin marirea presiunilor pe teren;monolitizarea structurii prin prevederea de rigidizari sau centuri;

mbunatatirea pamnturilor prin stabilizare, injectii sau nlocuire;fundarea n adncime, sub zona afectata de variatiile de volum;

FFAACCTTOORRII::importanta, marimea si structura de rezistenta a constructiei;nivelul hidrostatic subteran al amplasamentului;grosimea si potentialul de umflare/contractie ale pamnturilor pe amplasament;variatia umiditatii pamntului de fundare n perioada de executie si de exploatare;gradul de asigurare al constructiei (gradul 1 sau 2);

GGRRAADDEEDDEEAASSIIGGUURRAARREE::

gradul 1: preluarea eforturilor fara a periclita structura de rezistenta;gradul 2: limitarea degradarilor;

PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA CU ELIMINAREA/NLOCUIREA STRATURILOR SENSIBILE DE LA SUPRAFATA TERENULUIDE FUNDARE

FFAACCTTOORRIICCAARREEIINNTTEERRVVIINNNNCCOOSSTTUULLLLUUCCRRAARRIILLOORR::

caracteristicile cladirii (adncimea subsolului, greutatea cladirii, etc.);tipul fundatiilor;grosimea straturilor sensibile;nivelul apei subterane;distanta pna la sursa de aprovizionare cu material de nlocuire;

POSIBILITATI:

Eliminarea straturilor sensibileEliminarea totala a straturilor sensibile (grosime relativ mica 3.0 - 4.0 m);Eliminarea partiala a straturilor sensibile (grosime de 6 0 8 0 m);


8/69

nlocuirea straturilor sensibile (perna de fundare);PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA PRIN MBUNATATIREA TERENURILOR

DIFICILE

PROCEDEE MECANICE DE MBUNATATIRE A TERENULUI DE FUNDARE

((sscchhiimmbbaarreeaarraappoorrttuulluuiipprroocceennttuuaallnnttrreeccoommppoonneenntteelleeppaammnnttuulluuii))

A. Compactare de suprafata;A1. Compactare statica cu cilindri compresori (pna la maximum 1.0 ... 1.2 m);A2. Compactare dinamica prin batere

cu maiul usor (pna la 1000 kg);cu maiul greu (2 ... 4 tone);cu maiul supergreu (5 ... 10 tone);

Se realizeaza conditii de fundare normala cu presiuni conventionale de 2.0 ... 2.5 kg/cm2

B. Compactare de adncime (pna la adncimi de 20 ... 25 m) prin introducerea n sol apilotilor sau a coloanelor de pamnt sau de balast;

Coloanele de balast se executa prin batere, vibrondesaresau vibroflotare, cu Lmax =25 m.

PROCEDEE CHIMICE / ELECTRICE DE MBUNATATIRE A TERENULUI

procedee chimice: introducerea unor substante active (argila, ciment, rasini,etc.);procedee electrice: crearea unor diferente de potential electric;procedee mixte;

AAVVAANNTTAAJJEE::

sporirea rezistentei straturilor (mbunatatirea conditiilor de fundare si stabilitatii);impermeabilizarea masivului de pamnt sau drenarea apelor subterane;

MBUNATATIREA TERENURILOR NISIPOASESENSIBILE LA MISCARI SEISMICE

corectarea compozitiei granulometrice a straturilor de nisip;

marirea gradului de ndesare a nisipului prin:explozii;vibrare;vibroflotare;baterea unor piloti de lemn sau de beton armat;formarea unor piloti de nisip;

cresterea intensitatii eforturilor normale de compresiune efective prin umpluturi;

scoaterea nisipului din starea de saturare cu apa prin:coborrea nivelului general al pnzei freatice;

mbunatatirea conditiilor de drenare a apei pe contur;

injectarea unor substante pentru formarea legaturilor de coeziune ntre particulelede nisip;

ALCATUIREA INFRASTRUCTURILOR N CAZUL FUNDARII DIRECTEPE TERENURI DIFICILE

Proiectarea fundatiilor:

sistem de fundare si dimensiuni ale fundatiilor care conduc la presiuni moderate;asigurarea distributiei uniforme a presiunii pe talpile de fundatie;


9/69

Proiectarea rigiditatii infrastructurii:

asigurarea unui numar suficient de legaturi, cu rigiditate semnificativa n planvertical, ntre subansamblurile structurale verticale (grinzi de fundatie nalte, peretiplini sau cu goluri);

realizarea cutiei rigide a infrastructurii prin legarea planseelor cu peretiisubsolului si cu fundatiile;

ALCATUIREA FUNDATIILOR

Fundatii izolate sub stlpi;

Fundatii continue sub stlpi;

Sistemul de fundare se poate dezvolta:

a) pe o directie, fara legaturi pedirectia perpendiculara;b) pe o directie, cu grinzi de

legatura pe directiaperpendiculara;c) pe o directie, cu talpi rare pedirectia perpendiculara;d) pe ambele directii;

Radiere;

PROCEDEE DE FUNDARE INDIRECTA PENTRU CLADIRIAMPLASATE PE TERENURI DIFICILE.

FUNDARE INDIRECTA: transmiterea ncarcarilor aduse de constructie la straturileportante aflate mult sub nivelul talpilor de fundatie.

CCrriitteerriiiippeennttrruuaalleeggeerreeaassoolluuttiieeiiddeeffuunnddaarree::

Conditiile de teren:

n cazul depozitelor naturale de pamnt cu compresibilitate ridicata;n cazul depozitelor artificiale din pamnt sau din alte materiale (umpluturi);

Caracteristicile constructiei:

cladiri care aduc ncarcari mari pe terenul de fundare;cladiri cu structuri sensibile la tasari diferentiate;

FFUUNNDDAATTIIIIPPEEPPIILLOOTTII;;

PILOTI: Elemente structurale pentru fundare indirecta, de tip bara dreapta, cu sectiunetransversala patrata sau circulara, caracterizate printr-un raport mare ntre lungime (Lp) silatura sectiunii (bp)

piloti din lemn;piloti din otel;piloti din beton simplu;piloti din beton armat sau precomprimat (cu utilizarea cea mai frecventa);

PPrroocceeddeeeeddeeeexxeeccuuttiiee::

batere

B

Hp

hf

5cm

a

min10

Mortar poza 2cm

Beton de matare

Beton de egalizare 5cm

d c b h

H

N

Mx

M

Qx

Q

y

Nf

Qfx

Qfy

MfxMf


10/69

preforare + batere,vibrare;piloti executati pe loc prin forare (cu tubaj exterior pierdut sau recuperabil);

MMeeccaanniissmmuullpprriinnccaarreesseettrraannssmmiittnnccaarrccaarriilleellaatteerreenn::

pilot purtator pe vrf;pilot flotant (de frecare);

CCaappaacciittaatteeaappoorrttaannttaaaauunnuuiippiilloottppuurrttaattoorrppeevvrrff,,iizzoollaattddeeppiinnddeeddee::- capacitatea portanta si rigiditatea stratului pe care se sprijina pilotul;- capacitatea de rezistenta a sectiunii transversale a pilotului;

CCaappaacciittaatteeaappoorrttaannttaaaauunnuuiippiilloottfflloottaanntt,,iizzoollaatt,,ddeeppiinnddeeddee::

- aria suprafetei laterale a pilotului;- lungimea pilotului;- natura terenului n care este nfipt pilotul (coeziunea terenului);

DDiissppuunneerreeaappiilloottiilloorrssuubbccoonnssttrruuccttiiee::

Dispunere uniforma pe ntreaga suprafata a constructiei n contact cu solulradier;

Dispunerea concentrata, sub principalele elemente verticale de rezistentacapiteluri;

FFUUNNDDAATTIIIIPPEECCOOLLOOAANNEEDDEEMMAARREECCAAPPAACCIITTAATTEE;;

COLOANE: piloti cu diametre mari (600 1200 mm), executati prin forare

ALTE PROCEDEE DE FUNDARE

FUNDATII COMPENSATE;

pentru terenurile cu compresibilitate medie si mare, care au capacitate portanta

mica, si la care nivelul pnzei freatice este ridicat;realizarea unei fundatii de tip cutie rigida (monolita);este necesara o hidroizolatie ct mai etansa pentru utilizarea efectului de plutire;


11/69

FUNDATII COMPENSATE CU PILOTI FLOTANTI;

fundatiile compensate nu sunt suficiente;pentru pamnt cu compresibilitate mare si foarte mare si cu grosimi mari;

FUNDATII PE PILOTIALCATUIRE,TRANSMITERE DE EFORTURI, DEFORMATII,

DISPUNERE


12/69

CCOOLLOOAANNEEDDEENNIISSIIPPSSAAUUBBAALLAASSTT

FFUUNNDDAATTIIIICCOOMMPPEENNSSAATTEE

PPRROOIIEECCTTAARREEAASSIIEEXXEECCUUTTAARREEAA

CCOONNSSTTRRUUCCTTIIIILLOORR

AAMMPPLLAASSAATTEEPPEETTEERREENNUURRIINNPPAANNTTAA

STABILITATEA TALUZURILOR PENTRUPAMNTURI FARA COEZIUNE(NISIP,PIETRIS)

panta nclinata cu unghiul fatade orizontala; greutate proprie (G);

forta de frecare (Ff);

UNGHIUL LIMITA AL TALUZULUI ESTE EGAL CU UNGHIUL DE FRECARE

INTERIOARA AL MATERIALULUI (25 - 35o

n functie de natura pamntului).


13/69

n proiectare unghiul limita al taluzului liber :

tc1

ct= coeficient de siguranta

STABILITATEA TALUZURILOR PENTRU PAMNTURI COEZIVE (PAMNTURI ARGILOASE)

rezistenta la forfecare: tgclim

c = coeziunea;= unghiul de frecare interna;

= efortul unitar normal dat de greutatea unei particule;Forta pasiva (rezistenta), care se opune alunecarii particulelor catre baza taluzului, are doua componente:

Ff: forta de frecare interna;Fc: forta de coeziune;

GGeeoommeettrriiaaaalluunneeccaarriilloorrddeetteerreenn Suprafata de alunecare:locul geometric al punctelor pentru care se realizeaza echilibrullimita al eforturilor tangentiale interioare lim

1. Alunecare pe o suprafata n forma de cilindru (caracteristic pentru versantii cualcatuire omogena);2. Alunecare de translatie pe o suprafata plana a unui strat fara rezistenta laforfecare (strat de argila nmuiat);3. Alunecare pe o suprafata oarecare (se produce la interfata dintre roca de baza sistruturile depuse);

Adncimea supr afetei de alunecare:diferenta ntre cota suprafatei terenului si cota

suprafatei de alunecare;alunecare superficiala Hmax,al < 1.00 malunecare de adncime mica 1.00 < Hnax,al< 5.00 malunecare adnca 5.00 < Hnax,al< 20.00 malunecare foarte adnca Hnax,al> 20.00 m

Evolutia producerii alunecarilor Categorii de alunecari:

alunecari active;alunecari temporar stabilizate;alunecari stabilizate;

alunecari rapide: cu viteza > 1.5 m/zi;alunecari moderate: cu viteza 0 5 1 5 m/zi;


14/69

alunecari lente: cu viteza < 0.5 m/zi;

Cauzele producerii alunecarilor

Alunecarile naturale provocate de:modificarea regimului hidraulic al masivului de pamnt;actiunea mecanica a apei din teren;

reducerea rezistentei pamntului n timpul miscarii seismice, prin pierderea coeziuniistructurale si prin reducerea frecarii interioare;

Alunecarile prin interventia omului:

- Lucrari de constructie necontrolate:ncarcarea masivului de pamnt, la creasta sau pe taluz;interventii n geometria taluzului, pentru realizarea unor constructii;drenarea necontrolata a apelor subterane si/sau din precipitatii;

- Socuri si vibratii provocate prin explozii, trafic rutier sau feroviar;

FFoorrmmeeppaarrttiiccuullaarreeddeeaalluunneeccaarrii::

CURGEREA LENTA a depunerilor de pe pantele versantilor sub efectul permanent algreutatii proprii;


15/69

CONSECINTELE ALUNECARILOR avarierea cladirilor aflate pe panta sau pe cresta taluzului;

distrugerea cladirilor de la baza taluzului prin efectul masei de pamnt din amonte;

distrugerea retelelor edilitare ngropate, distrugerea drumurilor si cailor ferate;

Masuri pentru identificarea, prevenirea si stoparea alunecarilor

har ti de microzonare din punct de vedere al alunecari lor de teren pr in :teledetectia aeriana;sistemele inf ormati ce (GIS- Geographycal Information System);

Studii preliminare:

Identificarea stratificatiei terenului, determinarea caracteristicilor fizico-mecanice, sistabilirea pozitiei si debitului apelor subterane;

Calculul stabilitatii taluzului n diferite etape ale interventiei asupra acestuia:- n stare naturala;- n timpul executiei lucrarilor de constructie;- n situatia definitiva;

Masuri cu caracter general:

Reducerea presiunii apei n sol prin drenaje- Drenuri sub forma de santuri umplute cu balast;- Retele de puturi cu drenuri de legatura;


16/69

- Galerii cu foraje de descarcare;- Drenuri orizontale n forma de spic;

Acoperirea taluzului cu vegetatie;Acoperirea taluzului cu retele de retinere a rocilor pe suprafata versantului;Instalarea unor sisteme de atenuare sau stopare a prabusirilor de roci;

Masuri constructive:

Executarea de ancoraje (armarea masivului )- Ancore scurte (batute);- Micropiloti;- Ancore pretensionate sau pasive;

Executarea unor ecrane din puturi/coloane alaturate;

Executarea unor ziduri de sprijincu contraforti sau pinteni la bazataluzului;

SOLUTII CONSTRUCTIVE PENTRU CLADIRI AMPLASATE PE TERENURI N PANTA

Cladirea este amplasata pe o platforma amenajata n taluzul existent:


17/69

echilibrul masivului este restabilit prin introducerea unui zid de sprijin

cladirea se alcatuieste ca pe teren orizontal;

Cladirea este alaturata taluzului:

echilibrul masivului de pamnt este restabilit prin nivelurile inferioare;

etajele inferioare se conformeaza si se dimensioneaza pentru preluareaintegrala a fortei orizontale din mpingerea pamntului;

ZZIIDDUURRIIDDEESSPPRRIIJJIINNZidurile de sprijin preiau si transmit la terenul de fundare ncarcarile provenite din mpingerea pamntului si din diferitele sarcini care

pot fi aplicate la partea superioara a masivului de pamnt.

ncarcari:

- greutatea proprie;- mpingerea orizontala a pamntului ( efectul apei subterane);

t t i l i d t di t l id l i


18/69

- efectul cutremurelor;- efectul nsoririi;

Criterii de performanta:- stabilitate de ansamblu, la lunecare si la rasturnare;- rezistenta, n sectiuni verticale si n sectiuni orizontale;- rigiditate, n plan vertical;

Categorii de ziduri de sprijin:- ziduri de sprijin de greutate, realizate din zidarie de piatra, beton simplu- ziduri de sprijin din placi plane sau curbe, din beton armat;

ZIDURI DE SPRIJIN DEGREUTATE

Echilibrul de ansamblu este asigurat degreutatea proprie a zidului;

Solutie utilizata pentru naltimi mici si

conduce la o grosime mare a zidului;Stabilitatea la lunecare se verifica la rostuldintre zid si talpa de fundatie;

Stabilitatea la rasturnare se verifica fata deaxele care trec prin extremitatea zidului;

ZZIIDDUURRIIDDEESSPPRRIIJJIINNDDIINNPPLLAACCIIDDEEBBEETTOONNAARRMMAATT

Echilibrul zidului de sprijin este asigurat de greutatea proprie si de greutateamasivului de pamnt care reazema pe talpa de fundatie;

Zidul propriu zis si talpa de fundatie sunt solicitate la ncovoiere pe schema statica deconsola;

Imbunatatirea stabilitatii de ansamblu fara sporirea greutatii proprii:- Ziduri de sprijin cu placi intermediare prin care se realizeaza reducerea mpingerii orizontale;


19/69

- Ziduri de sprijin ancorate pentru naltimi mari si n conditiile n care masivudin spatele zidului permite ancorarea la distante acceptabile;

EEFFEECCTTEELLEECCUUTTRREEMMUURRUULLUUIIAASSUUPPRRAAZZIIDDUURRIILLOORRDDEESSPPRRIIJJIINN

Miscarea seismica introduce acceleratii puternice att n zidul de sprijin ct si nmasivul de pamnt din spatele sau;

Amplificarea acceleratiei solului este nesemnificativa (rigiditate mare);Tipuri de avarii:

- rotirea/rasturnarea;- lunecarea;- pierderea stabilitatii masivului;


20/69

ALTE MASURI CONSTRUCTIVEPentru limitarea efectului nsoririi (dilatare mpiedicata) zidurile de sprijin de

lungime mare se fragmenteaza cu rosturi de dilatatie verticale (dispuse la circa 25 m distantaunul de altul);

Pentru diminuarea presiunii apei din pamnt, n spatele zidului de sprijin se prevedeun sistem de drenaj iar in zid se prevad goluri (barbacane) pentru scurgerea apei;

PROIECTAREA SI EXECUTAREA CONSTRUCTIILOR SUB NIVELUL APELORFREATICE

Cauze:

exploatarea intensiva a terenului prin "construirea n adncime";nivelul apei freatice este apropiat de suprafata libera a terenului;

Efectele apei subterane asupra partilor ngropate ale cladirii:

presiunea hidrostatica a apei pe elementele exterioare ale subsolului;infiltrarea (patrunderea) apei n subsoluri;actiunea chimica agresiva a apei asupra materialelor de constructie;

Situatii diferite privind solutiile tehnologice si constructive:

Nivelul inferior al subsolului cladirii se afla peste nivelul maxim probabil al apei

freatice, fundatiile se afla sub nivelul maxim al acesteia;- se prevad masuri speciale numai pentru etapa de executie a fundatiilor;- hidroizolatia se proiecteaza numai mpotriva apelor de infiltratie provenitedin precipitatii sau din pierderile din retelele edilitare;

Subsolul cladirii se afla sub nivelul maxim probabil al pnzei freatice;

- proiectarea si executarea unor betoane impermeabile si/sau a unor sisteme dehidroizolatie aplicate pe pereti si radier (cuva etansa);- elementele infrastructurii se dimensioneaza pentru a prelua si eforturileprovenite din presiunea apei freatice;

PPrrooiieeccttaarreeaarreezziisstteenntteeiillaammppiinnggeerreeaahhiiddrroossttaattiiccaaaaaappeeii

peretii subsolurilor se proiecteaza pentru a avea rezistenta si rigiditatea necesare


21/69

sub efectul concomitent al:

- ncarcarilor verticale aduse de suprastructura ;- ncarcarilor orizontale datorate mpingerii pamntului constructiei;- ncarcarilor orizontale datorate presiunii apei subterane;

Placa inferioara se poate proiecta n doua moduri:

PP

llaa

ccaa

dd

eegg

rreeuu

ttaa

ttee;;Grosimea placii se stabileste astfel nct greutatea proprie a placii (inclusiv finisajul) sa fie mai mare decat

subpresiunea apei subterane.

Placa solicitata la ncovoiere;

cnd radierul este necesar pentru transmiterea ncarcarilor;cnd radierul nu este necesar pentru transmiterea dar solutia cu placa de greutate

impune grosimi mari ale acesteia;

PRINCIPIILE DE PROIECTARE A HIDROIZOLATIILOR REZISTENTE LA PRESIUNEA APEI

Prin folosirea betoanelor etanse (impermeabile);Aditivi;Starea de eforturi interioare poate influenta negativ permeabilitatea betonului;

Prin aplicarea sistemelor de hidroizolatie peste elementele de beton armat;

Conformarea n plan a infrastructurii;- forme geometrice simple, indiferent de suprastructura;- fete plane pe care se aplica sistemele de hidroizolatie;


22/69

Etansarea zonelor sensibile ale infrastructurii;- Trecerile conductelor prin peretii cuvei;

- Rosturile de tasare;Traseul rosturilor poate fi vertical (separa peretii) sau orizontal (rost n radier).Este necesar ca sistemele de hidroizolatie sa fie ntarite la rosturi.

PROTECTIA CONSTRUCTIILOR MPOTRIVA ACTIUNII CHIMICE AGRESIVE A APELOR SUBTERANE

Rezistenta betoanelor la actiunea chimica agresiva a apelor subterane se asigura prin:

Compozitia si punerea n opera a betonului; Protectia elementelor de beton aflate n contact cu apa agresiva;

EExxeeccuuttaarreeaalluuccrraarriilloorrddeeccoonnssttrruuccttiieessuubbnniivveelluullaappeeiiffrreeaattiicceeFactori h idrogeologici:


23/69

nivelul topografic si debitul(cantitatea de apa pe unitatea de timp) apei freatice;natura si stratificatia terenului (apa subterana este cantonata n straturile nisipoaseiar straturile argiloase sunt impermeabile);

Principii tehnologice pentru evacuarea apelor din incinta:

Pomparea continua a apei carepatrunde n incinta de lucru mentinnd npermanenta fundul sapaturii accesibil darrelativ umed (inconveniente eliminate prinincinte etanse nchise cu palplanse sau cuecrane de pil oti in tersectati);

Coborrea artificiala anivelului apei subterane prin

pompare continua a apei dinputuri forate n vecinatateaincintei;


24/69

PPRROOIIEECCTTAARREEAASSIIEEXXEECCUUTTAARREEAACCOONNSSTTRRUUCCTTIIIILLOORRNNCCOONNDDIITTIIIIDDIIFFIICCIILLEEDDEEAAMMPPLLAASSAAMMEENNTTPPRROOVVEENNIITTEEDDIINNMMEEDDIIUULLCCOONNSSTTRRUUIITT

IIddeennttiiffiiccaarreeaaccoonnddiittiiiilloorrssppeecciiffiicceeddeemmeeddiiuuccoonnssttrruuiittaalleeaammppllaassaammeennttuulluuii;;

masuri privind retelele edilitare care se gasesc pe amplasament;masuri pentru asigurarea integritatii constructiilor existente n vecinatatea

amplasamentului;MMaassuurriipprriivviinnddrreetteelleelleeeeddiilliittaarreeccaarreesseeggaasseessccppeeaammppllaassaammeenntt

Devierea retelelor

- Deviere temporara(pe durata executiei)- Deviere definitiva

Protejarea retelelor

- Protejare temporara- Protejare definitiva

nglobarea retelelor existente n infrastructura cladirilor noiMMaassuurriippeennttrruuaassiigguurraarreeaaiinntteeggrriittaattiiiiccoonnssttrruuccttiiiilloorreexxiisstteenntteennvveecciinnaattaatteeaaaammppllaassaammeennttuulluuii


25/69

- starea de eforturi si de deformatii n straturile de pamnt pe care sunt fundatecladirile existente n vecinatatea amplasamentului se modifica;- unele operatii (sapaturi, epuismente, baterea pilotilor) pot antrena miscari alestraturilor de fundare ale constructiilor nvecinate;- dupa executarea constructiei noi, n cazul "plombelor", calcanele constructiilorexistente devin inaccesibile din exterior (ridicarea gradului de asigurare la cutremur);

Sunt necesare:

Expertizarea constructiilor existente n vecinatatea amplasamentului;Identificarea cauzelor care pot favoriza tasarile terenului sub constructiile existente

n timpul lucrarilor de executie a infrastructurii;Evaluarea interactiunii, la nivelul terenului de fundare, ntre constructia noua si

cladirile nvecinate;Proiectarea si executarea unor masuri rationale, din punct de vedere tehnic si

economic, pentru evitarea/limitarea degradarilor posibile;

INFORMATII OBTINUTE DIN EXPERTIZAREA CONSTRUCTIILOR NVECINATE:tasarile maxime fara avarii structurale si/sau la elementele nestructurale;degradarile asteptate n cazul unor tasari mai mari dect cele admisibile;degradarile provocate de agentii mecanici din procesul de executie (socuri, vibratii);

Prin expertizare se evidentiaza:Caracteristicile miscarilor la care va fi supusa constructia existenta:

directia deplasarilor posibile (verticala, orizontala);tipul deplasarilor (alternante, n acelasi sens);viteza deplasarilor (miscari lente, miscari rapide);

Vrsta si starea constructiilor existente;Tipul terenului de fundare;Tipul structurii;Tipul fundatiilor;

CAUZELE SI TIPURILE DEGRADARILOR CLADIRILOR EXISTENTE PRODUSE NTIMPUL LUCRARILOR DE EXECUTIE A CLADIRILOR NOI ADIACENTE

n cazul constructiilor "plomba" tasarea terenului sub constructiile vecine se produce din:

- lucrarile de sapatura;

- lucrarile de evacuare aapelor;

- baterea pilotilor;

- executarea fundatiilor;

CCAAUUZZEELLEESSIITTIIPPUURRIILLEEDDEEGGRRAADDAARRIILLOORR CCLLAADDIIRRIILLOORR NNVVEECCIINNAATTEE PPRROODDUUSSEE DDUUPPAA EEXXEECCUUTTAARREEAA CCLLAADDIIRRIIII NNOOII


26/69

Constructia noua modifica starea de eforturi unitare din straturile de pamnt pe care suntfundate constructiile nvecinate;

Avarii caracteristice: fisuri la 45o;- tasari diferentiate;- nclinarea constructiei;


27/69

MASURI CONSTRUCTIVE LA PROIECTAREA SI EXECUTAREA FUNDATIILOR N VECINATATEA CLADIRILOREXISTENTE

evitarea/limitarea degradarii constructiilor existente;mentinerea stabilitatii taluzelor;

Solutii constructive pentru evitarea/limitarea degradarilor constructiilor existente.

este necesara asigurarea stabilitatii taluzului vertical rezultat din sapatura;

pierderi de stabilitate:din cauza neechilibrarii presiunii laterale;prin umezire/spalare din cauza intemperiilor;

Solutii:subzidirea cladirilor existente pna la nivelul fundatiilor cladirii noi;executarea unor lucrari de sprijinire a taluzului vertical;

Subzidiri

(nlocuirea pamntului de fundare cu alt material, cu rezistenta superioara la compresiune)

Fundatii degreutate

(fundatia cladirii noi se proiecteaza pentru a prelua ncarcarile verticale aduse de cladire ct si pentru a echilibraimpingerea masivului de pamnt de sub constructia existenta)


28/69

Ecrane de piloti

o pentru preluarea unor diferente mai mari dect 5.0 m ntre fundatiile existente sifundatiile cladirii noi;

o n cazul n care este necesara asigurarea stabilitatii taluzului vertical pe unamplasament limitat (lnga trotuar sau lnga drum);

o Pilotii ecranului pot fi izolati (dispusi la distante de circa 60 cm interax) sauintersectati, formnd ecrane etanse (mai ales n conditiile n care se executa sapaturisub nivelul pnzei freatice);

o Pentru diferente de cota de circa 5.0 - 7.0 m preluarea mpingerii laterale poate firealizata cu piloti cu diametrul de 40 - 60 cm care lucreaza n consola (cu o ncastrarede circa 2.00 sub nivelul sapaturii);

Capetele superioare ale pilotilor se sprijina, provizoriu sau definitiv, n vedereareducerii momentelor ncovoietoare si a deformatiilor pilotilor:

o pentru diferente de nivel

mai mari;o cand constructiilenvecinate aduc pe terenncarcari mari;o se evita sporireadiametrului pilotilor;o sprijinirea provizorie serealizeaza cnd se executasapatura "deschisa":(1 - 2 subsoluri) si sedemonteaza dupa

executarea planseuluipeste subsol care preiareactiunile de la capetelesuperioare ale pilotilor;

o n cazul unor diferentemari de cota, sapatura seface n sistem "nchis":

se executa pilotii;se executa planseul cel mai

apropiat de nivelul terenului;

se executa, sub acestplanseu, sapatura pentruprimul subsol;

se betoneaza urmatorulplanseu;


29/69

Ecrane de piloti izolati sprijiniti provizoriu


30/69

FUNDATII DIRECTE LNGA CLADIRI EXISTENTE

Cazul n care stlpii sau peretele constructiei noi se afla n imediata apropiere acladirii existente:

o este posibila numai daca nivelul fundatiilor cladirii noi coincide cu nivelulfundatiei existente;o daca nivelul fundatiilor noi rezulta mai sus dect nivelul fundatiilorexistente, ele vor fi coborte, astfel nct cele doua cladiri vecine sa transmitancarcarile pe teren la acelasi nivel;

o fundatiile stlpilor sau peretilor nu pot fi evazate astfel ca pe una din laturirezulta talpi excentrice n raport cu stlpul sau cu peretele;


31/69

o pentru marirea capacitatii unei fundatii excentrice se folosesc grinzi decompensare ntre stlpul de rost si un stlp sau un perete nvecinat, n planul n

care actioneaza excentricitatea;

mbunattirea comportarii fundatiei se poate face prin retragerea stlpilor dinimediata vecinatate a cladirii existente, anulnd partial, sau chiar total,excentricitatea fundatiei si/sau necesitatea grinzilor de compensare;

n cazul n care stlpii sunt fundati pe talpi continue, efectul ncarcarii aduse destlpul de rost este echilibrat prin talpa de fundatie;


32/69

Cazul n care stlpii sau peretele constructiei noi sunt distantati fata de constructiaexistenta:

Reguli de dispunere n plan si n adncime:

distanta ntre fundatiile noi si cele existente trebuie sa fie mai mare dect latimeacelei

mai mari dintre acestea;

unghiul cu orizontala al dreptei care trece prin marginile fundatiilor trebuie sa fie decel mult 45o(compresibilitate mica si medie) si de 30o(compresibilitate ridicata );


33/69

FUNDATII INDIRECTE LNGA CONSTRUCTII EXISTENTE

n cazul n care cladirea noua nu are o greutate foarte mare n raport cu ceaexistenta, se poate utiliza sistemul fundatiilor compensate cu piloti flotanti;

n felul acesta se limiteaza tasarile diferentiate ntre cele doua cladiri adiacente

(ncarcarile se transmit n adncime), iar pilotii rezulta mai scurti dect n cazul ncare ar fi dusi pna la stratul rigid;

AACCTTIIUUNNEEAACCUUTTRREEMMUURRUULLUUII..NNCCAARRCCAARRIISSEEIISSMMIICCEE..

MECANISMUL PRODUCERII CUTREMURELOR

deformatii si deplasari ninteriorul scoartei(cutremure tectonice);

eruptii vulcanice(cutremure vulcanice);

prabusiri si alunecari de

teren (cutremure deprabusire);


34/69

In zonele de convergenta ale deplasarilor, placile pot patrunde una sub alta (fenomenul desubductie) sau pot aluneca lateral una n raport cu cealalta;

Fali il e geologice reprezinta planurile de contact ntre placile sau sub-placile adiacente pecare se produc miscarile relative;

Punctul de pe falie n care se declanseaza ruperea

este definit ca "focarul" sau "hipocentrul"cutremurului;

Proiectia focarului pe suprafata pamntului senumeste "epicentru";

Distanta de la epicentru la focar reprezina"adncimea focaru lu i";

Distanta dintre un amplasament oarecare si focareste denumita "distanta focala" iar distanta dintre un amplasament oarecare si epicentru(masurata la suprafata globului terestru) este denumita "distanta epicentr ala";

Aria afectata de cutremur creste odata cu cresterea adncimii focarului.


35/69

DISTRIBUTIA FOCARELOR IN SECOLUL XX

PROPAGAREA UNDELOR SEISMICE

Unde seismice P cele mai rapide.Sistemul SOS-LIFE: P-wave recognition software.


36/69

Unde seismice S (nu se propaga si prin lichide)sunt de 1.68 ori mai lente decatundele P.


37/69

Unde de suprafatacele mai distructivesunt de 2-3 ori mai lente decat undele P.

EVALUAREA SEVERITATII CUTREMURELOR

Criterii obiective:masurarea caracteristicilor miscarii terenului n timpul cutremurului; Criterii subiective:efectele produse de cutremur asupra mediului natural, asupraconstructiilor si asupra oamenilor;

Criterii mixte:combina rezultatele nregistrarilor cu aprecierea efectului cutremuruluiasupra mediului natural si asupra mediului construit;

APRECIEREA OBIECTIVA A SEVERITATII CUTREMURELOR:

"Magnitudinea" - cantitatea de energie eli berata n focar n timpul cutremurului ;


38/69

o Magnitudinea se determina prin masurarea amplitudinii maxime a oscilatiilor,n timpul cutremurului, a unui pendul standard situat la distanta conventionalade 100 km de epicentru;

o Pentru compararea magnitudinilor se foloseste scara logaritmica RICHTERdefinita prin numere ntregi si zecimale. Pe aceasta scara o crestere de 0.2

unitati reprezinta dublarea energiei eliberate n focar (cutremurul din Vrancea-1940 cu magnitudinea M = 7.4 a eliberat o cantitate de energie dubla n raportcu cutremurul din 1977 care a avut M = 7.2). Scara magnitudinilor nu estelimitata superior (cel mai puternic cutremur nu poate depasi M = 9.0);

o Cea mai mare magnitudine a unui cutremur produs n zona Vrancea n ultimulmileniu este atribuita cutremurului din 1802 : M = 7.5;

o n ultimii 100 ani s-au produs n Romnia 100 cutremure cu M > 5;

o ANUL o MAGNITUDINEA

o 1903 o 6.3

o 1908 o 6.75

o 1912

o 6.0

o 1916 o 6.5

o 1934 o 6.25

o 1940 o 6.25

o 1940 o 7.4

o 1945 o 6.5

o 1977 o 7.2

o 1986 o 7.0

o 1990 o 6.8

Accelerati a maxima: -masur a a severitati i unui cutr emur pe un amplasament;

o Accelerograma unui cutremur este reprezentarea grafi ca a variati ei accelerati eisolu lu i n timpul miscarii seismice. nregistrarile se realizeaza cu aparatedenumite accelerografe;

o Accelerograma pune n evidenta si perioada dominantaa miscarii vibratorii asolulului definita prin numarul mediu de schimbari de semn ale acceleratiei nunitatea de timp precum si duratamiscarilor violente ale terenului. Perioadeledominante ale miscarii terenului la un amplasament sunt functie de conditiilegeologice locale (caracteristicile straturilor superficiale ale terenului peste

nivelul rocii de baza);o Pe baza datelor istorice, a cunostintelor privind structura geologica si aacceleratiilor nregistrate la ultimele cutremure s-a realizat zonarea teritoriuluiRomniei din punct de vedere al acceleratiilor maxime probabileprinintermediul coeficientilor kscare reprezinta raportul dintre acceleratia maximaprobabila (amax) si acceleratia gravitatiei (g):


39/69

g

maxask

Spectrul de raspuns - cel mai complex criteriu de apreciere obiectiva a severitatiicutremurului la un amplasament dat;

o tine seama att de miscarea terenului (identificata printr-o accelerogramanregistrata) ct si de proprietatile dinamice ale constructiilor (per ioada propriede oscil atie, fr actiunea din amorti zarea cr iti ca);

o Spectrul de raspuns permite identificarea claselor de structuri cu sensibilitatedeosebita la un anumit tip de cutremur prin domeniul perioadelor propriipentru care se dezvolta raspunsul maxim;

APRECIEREA SUBIECTIVA A SEVERITATII CUTREMURELOR:

I ntensitatea observata: - la un amplasament dat este un criteriu subiectiv de apreciere aseveritatii unui cutremur pri n efectele constatate asupra oamenil or, constructi il or si mediu lu inatural;

oscara in tensitatil or (scara MERCALLI are 12 grade de intensitate notate I -XIIMM);

o Efectul unui cutremur la nivelul unor zone mai ntinse din teritoriu (efectulmacroseismic)poate fi sintetizat, pe baza intensitatilor observate la un anumitcutremur, prin trasarea curbelor care unesc punctele de egala intensitate.Aceste curbe sunt denumite izoseiste;

o Macrozonarea seismica a teritoriului tarii (harta macroseismica generalizata) sestabileste ca nfasuratoare a hartilor macroseismice corespunzatoare diferitelorcutremure din trecut;


40/69

o Scara intensitatilor observate a fost perfectionata prin introducerea unorelemente de apreciere obiective care se refera la valorile nregistrate aleparametrilor miscarii seismice (valori corelate pentru acceleratia, viteza sideplasarea terenului) si la statistica avariilor de diferite categorii. Aceasta scara,cu caracter mixt, obiectiv si subiectiv, are tot 12 grade si este cunoscuta sub

numele de scara MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnic).Scara MSK este utilizata n mod curent n practica internationala ;

EEFFEECCTTEELLEECCUUTTRREEMMUURREELLOORRAASSUUPPRRAAMMEEDDIIUULLUUIINNAATTUURRAALLSSIIAASSUUPPRRAACCOONNSSTTRRUUCCTTIIIILLOORR

Efectele cutremurelor asupra mediului natural

Formarea unor falii de suprafata; Producerea unor alunecari de teren; Lichefierea straturilor de nisip saturat cu apa; Producerea unor tasari n straturile de teren afnate; Formarea de valuri nalte (seise) n lacurile naturale sau de baraj;

Formarea n larg si propagarea catre tarm a valurilor nalte (tsunami);

Efectele cutremurelor asupra constructiilor

n ntreaga constructie se dezvolta for te de inertie egale cu produsul din tre masa fi ecaruielement de constructi e si acceleratia pe care aceasta masa o capata n t impul cutr emurul ui.

oscilatii plane: deplasari alternative orizontale, n doua plane verticale alecladirii;


41/69

oscilatii de torsiune: deplasari alternative, n plan orizontal, prin rotirea cladirii nraport cu un ax vertical;

Pentru constructiile si elementele de constructie cu deschideri mari (poduri, acoperisuri suspendate)trebuie luate n considerare si oscilatiile plane reprezentate prin deplasari alternati ve, n planver tical, n rapor t cu pozit ia ini tiala.

Evaluarea fortelor seismice care actioneaza asupra constructiilor

Caracteristicile fortelor de inertie sunt functie de mai multi factori:

caracteristicile miscarii seismice (acceleratia maxima a solului si perioada

dominanta a miscarii oscilatorii a terenului);

starea de eforturi si deformatii care se dezvolta n structura (deformatii elastice

reversibile sau deformatii inelasticeireversibile);

caracteristicile dinamice ale constructiei (perioadele proprii de vibratie, formele

modurilor proprii de vibratie);

Metoda simplificata cea mai cunoscuta si cea mai raspndita n practica mondiala este metoda

fortelor static echivalente.

n Romnia: "Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor"- indicativ P100-92

Cod de proiectare seismica P100/2006

CCAALLCCUULLUULLSSIIDDIISSTTRRIIBBUUTTIIAAFFOORRTTEELLOORRSSEEIISSMMIICCEE

GcSrr

- P100/1992

rrsr kc - coeficient seismic global corespunzator modului de vibratie r;

- coeficient de importanta a constructiei in functie de clasele de importanta;

sk - coeficient functie de zona seimica de calcul a amplasamentului;

r - coeficient de amplificare dinamica in modul r de vibratie, functie de compozitia

spectrala a miscarii seismice pe amplasament;

- coefient de reducere a actiunii seismice tinand seama de ductilitatea structurii, de

capacitatea de redistributie a eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de

rezistenta neconsiderate in calcul, precum si de efectele de amortizare a vibratiilor,

altele decat cele asociate structurii de rezistenta;


42/69

r - coeficientul de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un grad de libertate

corespunzator modului propriu r;

G - rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura (determinata in

gruparea speciala de incarcari);

Coeficientii diferentiaza nivelurile de protectie antiseismica ale constructiilor infunctie de clasele lor de importanta.

Valorile pentr u clasele de importanta

Clasa de importanta a constructiei

Clasa I - constructiile de importanta deosebitapentru societate, a caror functionalitate intimpul cutremurului si imediat dupa cutremurtrebuie sa se asigure integral (spitale, statii depompieri, centre de comunicatii, unitati deproducere a energiei electrice, muzee)

1.4

Clasa I Iconstructii de importanta deosebitala care se impune limitarea avariilor avandu-se in vedere consecintele acestora (scoli,gradinite, camine, biserici, sali de spectacole,centre comerciale, cladiri care adapostescvalori artistice, istorice, stiintifice, economicedeosebite)

1.2

Clasa II Iconstructii de importanta normala(cladiri de locuit, hoteluri, camine, constructiiindustriale curente)

1.0

Clasa IVconstructii de importanta redusa 0.8

Coeficientul ksreprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice aterenului (considerata cu o perioada medie de revenire de 50 de ani) corespunzatoarezonei seismice de calcul si acceleratia gravitatiei.


43/69

Coeficientul de amplificarer se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii

Trale constructiilor si de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele decolt Tccu relatiile:

5.2r pentru cr TT ;

15.2 crr TT pentru cr TT ;

Valorile coeficientului

Tipul structurii (structuri din beton armat) Coeficient

Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care sunt tratati caelemente structurale asigurand conlucrarea cu elementele cadrului

0.25

Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care nu sunt tratati caelemente structurale 0.20

Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi rigide intrerigle si stalpi

0.15

Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi articulateintre rigle si stalpi

0.20

Structuri cu pereti structurali 0.25

Structuri cu pereti, stalpi si plansee dala (fara grinzi) 0.30

Castele de apa 0.35

Silozuri 0.25

Coeficientul r se determina cu relatia:

r

0.7 1.0 1.5 2.2 2.5 3.0 Tr(sec)

1min r

2.5

1.0

Tc=0.7sec

Tc=1.0sec

Tc=1.5sec


44/69


45/69

P100/2006


46/69


47/69


48/69


49/69

FFOORRMMAASSIIPPRROOPPOORRTTIIIILLEECCLLAADDIIRRIILLOORRIINNPPLLAANN;;

oo FFoorrmmaaccoommppaaccttaa((ssiimmeettrriiee));;oo EExxcceennttrriicciittaattiimmiicciiCCMMCCRR;;oo PPsseeuuddoo--ssiimmeettrriiaa;;

oo PPaassaarreelleessaauuzzoonneeiinngguusstteeddeeppllaannsseeuu;;oo PPoossiibbiilliittaattiiddeerreemmeeddiieerree;;

FFOORRMMAASSIIPPRROOPPOORRTTIIIILLEECCLLAADDIIRRIILLOORRIINNEELLEEVVAATTIIEE;;

oo RReedduucceerreeaaaarriiiilloorrppllaannsseeeelloorrppeevveerrttiiccaallaa;;


50/69

oo PPoossiibbiilliittaattiiddeerreemmeeddiieerree;;

RROOSSTTUURRIISSEEIISSMMIICCEE;;

oo NNeerreegguullaarriittaattii;;oo NNeessiinnccrroonniissmmuullmmiissccaarriiiisseeiissmmiiccee;;oo DDiimmeennssiioonnaarreeaarroossttuurriilloorr;;oo RReezzoollvvaarriiccoonnssttrruuccttiivvee;;

PPRROOEEMMIINNEENNTTEE;;

oo EEffeeccttuullaammpplliiffiiccaarriiiiddiinnaammiiccee;;oo CCoonneexxiiuunniiccuussttrruuccttuurraaddeerreezziisstteennttaa;;

AAllccaattuuiirreeccllaaddiirreeiinnppllaannssiieelleevvaattiiee FFOORRMMAASSIIPPRROOPPOORRTTIIIILLEECCLLAADDIIRRIILLOORRIINNPPLLAANN;;

oo FFoorrmmaaccoommppaaccttaa((ssiimmeettrriiee));;oo EExxcceennttrriicciittaattiimmiicciiCCMMCCRR;;oo PPsseeuuddoo--ssiimmeettrriiaa;;oo PPaassaarreelleessaauuzzoonneeiinngguusstteeddeeppllaannsseeuu;;oo PPoossiibbiilliittaattiiddeerreemmeeddiieerree;;

FFOORRMMAASSIIPPRROOPPOORRTTIIIILLEECCLLAADDIIRRIILLOORRIINNEELLEEVVAATTIIEE;;

oo RReedduucceerreeaaaarriiiilloorrppllaannsseeeelloorrppeevveerrttiiccaallaa;;oo PPoossiibbiilliittaattiiddeerreemmeeddiieerree;;

RROOSSTTUURRIISSEEIISSMMIICCEE;;

oo NNeerreegguullaarriittaattii;;oo NNeessiinnccrroonniissmmuullmmiissccaarriiiisseeiissmmiiccee;;oo DDiimmeennssiioonnaarreeaarroossttuurriilloorr;;oo RReezzoollvvaarriiccoonnssttrruuccttiivvee;;

PPRROOEEMMIINNEENNTTEE;;

oo EEffeeccttuullaammpplliiffiiccaarriiiiddiinnaammiiccee;;


51/69

oo CCoonneexxiiuunniiccuussttrruuccttuurraaddeerreezziisstteennttaa;;

AAlleeggeerreeaammaatteerriiaalleelloorrppeennttrruussttrruuccttuurraa

EEXXIIGGEENNTTEEFFUUNNCCTTIIOONNAALLEE;;

CCOONNFFIIGGUURRAATTIIAAIINNPPLLAANNSSIIIINNEELLEEVVAATTIIEEAACCOO

AASSPPEECCTTUULLEEXXTTEERRIIOORRAALLCCLLAADDIIRRIIII;;

IINNTTEENNSSIITTAATTEEAAIINNCCAARRCCAARRIILLOORRGGRRAAVVIITTAATTIIOONN

TTEEHHNNOOLLOOGGIIIIDDIISSPPOONNIIBBIILLEE;; DDUURRAATTAAMMIINNIIMMAADDEEEEXXEECCUUTTIIEE;;

EEFFIICCIIEENNTTAAEECCOONNOOMMIICCAA;;

CCOOSSTTUURRIILLEELLUUCCRRAARRIILLOORRDDEEPPRROOTTEECCTTIIEE;;

CCOOSSTTUURRIILLEELLUUCCRRAARRIILLOORRDDEEIINNTTRREETTIINNEERREE;;

EEXXIIGGEENNTTEEFFUUNNCCTTIIOONNAALLEE;;

CCOONNFFIIGGUURRAATTIIAAIINNPPLLAANNSSIIIINNEELLEEVVAATTIIEEAACCOONNSSTTRRUUCCTTIIEEII;;

AASSPPEECCTTUULLEEXXTTEERRIIOORRAALLCCLLAADDIIRRIIII;; IINNTTEENNSSIITTAATTEEAAIINNCCAARRCCAARRIILLOORR

GGRRAAVVIITTAATTIIOONNAALLEESSIISSEEIISSMMIICCEE;;

TTEEHHNNOOLLOOGGIIIIDDIISSPPOONNIIBBIILLEE;;

DURATAMINIMADEEXECUTIE


52/69

4.

CALCULUL SI DISTRIBUTIA FORTELOR SEISMICEIn conformitate cu normele de proiectare antiseismica, o structura se calculeaza la incarcarea seismica,

(considerata incarcata static) determinata cu formule de tipul: GcS rr , unde notatiile au semnificatia dinP100-92(Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agro-zootehnice si industriale).

rrsr kc - coeficient seismic global corespunzator modului de vibratie

r; - coeficient de importanta a constructiei in functie de clasele de

importanta;

CCAADDRREE:: Beton armat; BAR;

Otel; PPEERREETTIISSTTRRUUCCTTUURRAALLII::

Zidarie armata; Beton armat;

DDIISSIIPPAARREEAAEENNEERRGGIIEEII RREEDDUUNNDDAANNTTAA DDEENNSSIITTAATTEEAAIINNPPLLAANNAA

EELLEEMMEENNTTEELLOORRSSTTRRUUCCTTUURRAALLEEVVEERRTTIICCAALLEE

DDEESSCCHHIIDDEERRIILLEEEELLEEMMEENNTTEELLOORRSSTTRRUUCCTTUURRAALLEEOORRIIZZOONNTTAALLEE

GGAABBAARRIITTEELLEEEELLEEMMEENNTTEELLOORRSSTTRRUUCCTTUURRAALLEE


53/69

sk - coeficient functie de zona seimica de calcul a amplasamentului;

r - coeficient de amlificare dinamica in modul rde vibratie, functie decompozitia spectrala a miscarii seismice pe amplasament;

- coefient de reducere a actiunii seismice tinand seama de ductilitateastructurii, de capacitatea de redistributie a eforturilor, de ponderea cu careintervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si deefectele de amortizare a vibratiilor, altele decat cele asociate structurii derezistenta;

r - coeficientul de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un grad delibertate corespunzator modului propriu r;

G - rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura(determinata in gruparea speciala de incarcari);

Coeficientii diferentiaza nivelurile de protectie antiseismica ale constructiilor in functie de clasele lor deimportanta.

Valorile pentr u clasele de importan ta

Clasa de importanta a constructiei

Clasa I - constructiile de importanta deosebita pentrusocietate, a caror functionalitate in timpul cutremurului siimediat dupa cutremur trebuie sa se asigure integral(spitale, statii de pompieri, centre de comunicatii, unitati de

producere a energiei electrice, muzee)

1.4

Clasa IIconstructii de importanta deosebita la care se

impune limitarea avariilor avandu-se in vedere consecinteleacestora (scoli, gradinite, camine, biserici, sali despectacole, centre comerciale, cladiri care adapostesc valoriartistice, istorice, stiintifice, economice deosebite)

1.2

Clasa IIIconstructii de importanta normala (cladiri delocuit, hoteluri, camine, constructii industriale curente)

1.0

Clasa IVconstructii de importanta redusa 0.8


54/69

Coeficientul ksreprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului (considerata cu operioada medie de revenire de 50 de ani) corespunzatoare zonei seismice de calcul si acceleratia gravitatiei.

Coeficientul de amplificare r se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii Trale constructiilor si

de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele de colt Tccu relatiile:

5.2r pentru cr TT ;

15.2 crr TT pentru cr TT ;

Valoril e coefi cientului ks

Zona seismicade calcul

ks

A 0.32

B 0.25

C 0.20

D 0.16

E 0.12

F 0.08

r

0.7 1.0 1.5 2.2 2.5 3.0 Tr(sec)

1minr

2.5

1.0

Tc=0.7sec

Tc=1.0sec

Tc=1.5sec


55/69

Coeficientul r se determina cu relatia:

n

k

rkk

n

k

rkk

r

uGG

uG

1

2

2

1 unde:

rku - componenta dupa gradul de libertate ka vectorului propriu de ordinul

r;

kG - rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k

n

k

kGG1

;

Valoril e coefi cientului

Tipul structurii (structuridin beton armat)

Coeficientul

Structuri in cadre etajate cupereti de umplutura caresunt tratati ca elementestructurale asigurandconlucrarea cu elementelecadrului

0.25

Structuri in cadre etajate cupereti de umplutura care nusunt tratati ca elementestructurale

0.20

Hale industriale si altestructuri cu un singur nivelcu legaturi rigide intre riglesi stalpi

0.15

Hale industriale si altestructuri cu un singur nivelcu legaturi articulate intrerigle si stalpi

0.20

Structuri cu peretistructurali

0.25

Structuri cu pereti, stalpi siplansee dala (fara grinzi) 0.30

Castele de apa 0.35

Silozuri 0.25


56/69

Incarcarea seismica care actioneaza la nivelul kpe directia gradului de libertate corespunzator modului de

vibratie rse poate determina cu relatia:

n

k

rkk

rkk

rrk

uG

uGSS

1


57/69

Nota

Tinand cont de distr ibutia maselor si de alcatui rea deansamblu a structur i i

r poate fi considerat egal cu 1.0,

corespunzator unui pendul. Forta seismica Sva actiona incentrul de masa al structur i i , considerat aproximativ lanivelul super ior al stalpilor.

4.1. VERIFICAREA CONDITIEI DE DEPLASARE RELATIVA DENIVEL

Calculul la starea limita de deformare se efectueza pentru evitarea degradarii excesive a unor elementenestructurale (inclusiv componente de instalatii) supuse deformatiilor provocate de catre oscilatiile seismice

ale structurii de rezistenta precum si evitarea coliziunilor intre tronsoanele de constructii invecinate.Deplasarea relativa de nivel se limiteaza in cazul structurilor parter cu panouri de pereti de umplutura din

materiale deformabile care pot urmari deformatiile structurii, conform relatiei: 01.0

H, iar

n

i

i

stalpk

S

1

. Deplasarile orizontale care intervin in calculul deplasarilor relative de nivel reprezinta

deplasarile maxime ale structurii care includ si componentele din domeniul postelastic.

4.2.

DISTRIBUTIA INCARCARILOR ORIZONTALE PE STALPIPentru incarcari orizontale aplicate centric pe structura (punctul de aplicatie al rezultantei coincide cu centrul

de rigiditate al structurii) distributia fortei seismice pe stalpi se efectueaza proportional cu rigiditatile lor ladeplasare laterala.

In corelare cu schema de calcul adoptata, rigiditatea unui stalp la deplasare laterala k, pentru o incarcareorizontala distribuita pe verticala dupa o lege data, se defineste ca incarcare necesara pentru a producestalpului o sageata orizontala de 1cm la nivelul considerat:

3

arg

arg

arg

3

inalmst

x

inalmstbx

inalmstH

IEk ;

3

arg

arg

arg

3

inalmst

y

inalmstby

inalmstH

IEk

12

3

argarg

arg

inalmstinalmstx

inalmst

bhI ;

12

arg

3

arg

arg

inalmstinalmsty

inalmst

bhI

3

3

centralst

x

centralstbx

centralstH

IEk ;

3

3

centralst

y

centralstby

centralstH

IEk

12

3

centralstcentralstx

centralst

bhI ;

12

3

centralstcentralsty

centralst

bhI

x

bstalp

y

ohstalp


58/69

3

3

coltst

x

coltstbx

coltstH

IEk ;

3

3

coltst

y

coltstby

coltstH

IEk

12

3

coltstcoltstx

coltst

bhI ;

12

3

coltlstcoltsty

coltst

bhI


59/69

Nota

Pentru calculul efortur il or in

cadrele din beton armatmodul i i de r igiditatesectionala se pot consideraconform Anexei A din Codulde Proiectare pentru Structuriin Cadre din Beton Armat.

4.3. IPOTEZE DE CALCULANTISEISMIC

Pentru incarcari orizontale aplicate excentric, distributia fortei seismice pe stalpi se face tinand seama si deinfluenta momentului de torsiune generala rezultat din excentricitatea rezultantei fortelor seismice in raport cucentrul de rigiditate al structurii.

Efectul de torsiune indus de actiunea seismica va fi luat in considerare prin utilzarea in calcul a unui modeltridimensional in masura sa tina seama de cuplarea intre oscilatiile de torsiune si cele de translatie. Inconditiile structurilor regulate se poate utiliza un procedeu aproximativ de evaluare a efectului de torsiunegenerala pe baza unor modele structurale plane. Astfel, punctul de aplicatie al rezultantei incarcarilor seismice

se considera la distanta 21 eee fata de centrul de rigiditate, in care:

1e - excentricitatea centrului maselor in raport cu centrul de rigiditate;

2e - excentricitatea aditionala conventionala, care introduce efectulcaracterului nesincron al miscarii seismice in lungul dimensiunii respectivea constructiei ( Be 05.02 unde B reprezinta dimensiunea maxima in plan aconstructiei);

Excentricitatea eastfel determinata se aplica rezultantelor incarcarilor sesmice orizontale care actioneazaseparat pe directiile de referinta si la 45 fata de aceste directii.

Caracterul spatial al actiunii seismice se reflecta in calculele ingineresti prin considerarea unui sistem dereferinta alcatuit din doua axe orizontale orientate dupa directiile principale ale constructiei si o axa verticala.Se vor efectua analize separate privind incarcarile si solicitarile seismice considerand actiunea seismica aredirectia, pe rand, a celor doua axe orizontale. Cele doua ipoteze de actiune seismica ( ipoteza Isi ipoteza I I) seconsidera independente iar eforturile corespunzatoare nu se suprapun.

La constructiile cu structura flexibila (hale parter) se va lua in considerare si ipoteza incarcarilor seismiceorizontale (ipoteza II I) actionand dupa o directie inclinata la 45 fata de axele orizontale de referinta.

Elementul Modulul derigiditate

Rigle 0.6EbIb

Stalpicomprimatiexcentric

0.8EbIb

Stalpiintinsiexcentric

0.2EbIb


60/69

oo yx , - coordonatele centrului de rigiditate O in raport cu originea sistemului de axe;

oj

ojj

yyy

xxxcoordonatele centrelor de greutate ale sectiunii de calcul ale stalpuluijdupa directiile x, y;

j

y

j

x kk ; - rigiditatile stalpuluijla deplasari laterale dupa directiile x, y;

j

x

j

j

x

o

j

y

j

j

y

o

k

yky

k

xkx

22 jjxjjy ykxkI - moment de inertie polar;

Se admite ca saibele orizontale sunt practic indeformabile in planul lor, asigurand in toate punctele:

deplasari egale sub actiunea unei forte orizontale aplicate centric (efect detranslatie);

rotiri egale sub actiunea unui moment de torsiune generala (efect detorsiune generala);

4.3.1. Ipoteza I

Din actiunea unei incarcari orizontale excentrice pe directia x (cu excentricitate e2) stalpul j se incarca cu:

13 14 15 16 17 18

7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6

CM

S1x

M1x

e2

1

txS 2

txS 3

txS 4

txS 5

txS 6

txS

7

txS 8

txS 9

txS 11

txS 12

txS

13

txS 14

txS 15

txS 16

txS 17

txS 18

txS

1

ryS 2

ryS 3

ryS

4

ryS 5

ryS 6

ryS

7

ryS 8

ryS 9

ryS

10

ryS 11

ryS 12

ryS

13

ryS

14

ryS 15

ryS

16

ryS 17

ryS 18

ryS

1

rxS 2

rxS 3

rxS 4

rxS 5

rxS 6

rxS

13

rxS 14

rxS 15

rxS 16

rxS 17

rxS 18

rxS

x[m]

y[m]

O

11x

11xox

oy

17y

17y


61/69

19

0.7e2

0.7e2

e2

Sx=0.707S

Sy=0.7

07S

2707.0 eSM xt

Sx

2707.0 eSM yt

Sy

CM

CR

dupa directia xI

ykM

k

kSS

j

j

xt

j

x

j

xj

x ;

dupa directia yI

xkMS

j

j

ytj

y ;

4.3.2. Ipoteza IIDin actiunea unei incarcari orizontale excentrice pe directia y (cu excentricitate e2) stalpul j se incarca cu:

dupa directia xI

ykMS

j

j

xtj

x ;

dupa directia yI

xkM

k

kSS

j

j

yt

j

y

j

yj

y

;

4.3.3. Ipoteza III

Din actiunea unei incarcari orizontale excentricedupa o directie inclinata la 45 fata de axeleorizontale de referinta (cu excentricitate e2)stalpul j se incarca cu:

13 14 15 16 17 18

7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6

CM

S2y

M2y

e2

1

tyS 2

tyS 3

tyS 4

tyS 5

tyS 6

tyS

7

tyS 8

tyS 9

tyS 11

tyS 12

tyS

13

tyS 14

tyS 15

tyS 16

tyS 17

tyS 18

tyS

1

ryS 2

ryS 3

ryS

4

ryS 5

ryS 6

ryS

7

ryS 8

ryS 9

ryS

10

ryS

11

ryS

12

ryS

13

ryS 14

ryS 15

ryS

16

ryS 17

ryS 18

ryS

1

rxS 2

rxS 3

rxS 4

rxS 5

rxS 6

rxS

13

rxS 14

rxS 15

rxS 16

rxS 17

rxS 18

rxS

10

tyS

x[m]

y[m]

O


62/69

dupa directia x:

dupa directia y:

PROIECTAREA PRELIMINARA A ELEMENTELOR STRUCTURALEStabilirea ncarcarilor verticale

Valori le ncarcari lor vert icale se stabi lesc p e baza prevederi lor standard elor de actiun i , corespu nzatorgrup ari i fund amentale sau speciale de ncarcari , du pa caz.Valori le eforturi lor axiale din pereti si din celelal te elemente vert icale ale struct uri i , provenite dinncarcari le vert icale, se determina pe baza sup rafetelor aferente sectiuni lor acestora, funct ie dealcatuirea planseelor.Dimensionarea preliminara a sectiunilor peretilorSectiu nea tot ala a pereti l or s truc tur ali (n m

2) va f i, de reg u la, cel pu tin cea dat a de rel at ia:

100

AnkA

plsbi

n c are:

biA = aria inim i lor sectiuni lo r orizontale ale tuturor pereti lor struc tural i , cu co ntr ibutie semnif ic ativa

n p reluarea fortelor orizon tale, orientati paralel cu actiunea fortelor orizontale;

= coeficient de important a a con struc tiei , con form P100/92;ks = coeficientu l zonei seismic e de calcul , conf orm P100/92;A p l = aria sup rafetei plans eulu i n m

2;

n = num arul de niveluri de cladire (numarul de plansee) si tuate deasupr asectiuni i considerate.

Grosim ea pereti lor va fi cel putin 15 cm . La cladir i cu pna la 10+12 niveluri se recom anda sa sepastreze dimens iuni c ons tante ale sectiuni lor pereti lor pe to ata nalt imea.Ar ia bulb i lor sau ta lp i lor A tprevazute la capetele sectiuni i p ereti lor cu aria inimi i A Iva respectarelati i le:

35.0A

A5,1ni

to

S-a notat:

coRhbNn

N fi ind efortu l axial de com presiune n pereti , b si h dimens iuni le inim i i peretelui , iar Rcrezistenta decalcu l a betonulu i la com presiune.

I

ykM

I

ykM

k

kSS

j

j

xt

x

j

j

xt

xj

x

j

xj

x

707.0

I

xkM

I

xkM

k

kSS

j

j

yt

y

j

j

yt

yj

y

j

yj

y 707.0 2707.0707.0 eSMM

t

y

t

x


63/69

CALCULUL STRUCTURILOR CU PERETI STRUCTURALI LA ACTIUNEANCARCARILOR VERTICALE SI ORIZONTALEIndicatii generalePentru con struc ti i le curente se permite uti l izarea metod elor de calcul din categoria A, conformP100/92, care admit u rmato arele sim pl i f icari prin cipale:a) Calculul la actiunea seismica se face la ncarcari le de calcul stabi l i te con form No rmativu lui

P100/92, apl icate static p e structu ra cons iderata ca avnd o com portare elastica;

b) Dir i jarea form ari i unu i mecanism stru ctur al de disipare a energiei favor abi l , cu deform ati i plasticedezvoltate n riglele de cu plare si la baza pereti lor s tructu ral i ;

c) Cerintele de ducti l i tate se considera impl ici t satisfacute prin respectarea con dit i i lor de calcul side alcatu i re construct iva;

d) n cazul cladir i lor c u forme regu late, cu element ele structurale (pereti , eventual cadre) orientate pedou a directi i princ ipale de rigidi tate ale struc turi i , calculul s e efectueaza separat pe cele douadirec ti i. n cazul n care elementele str uct urale vert icale su nt o rientate p e direct i i care di fera dedirecti i le principale ale constru ctiei , calculul se efectueaza pe mai multe directi i stabi l i te capotential nefavorabi le din punctu l de vedere al comportari i struc turale la actiuni orizontale;

e) Deformati i le planseelor se cons idera negl i jabi le n raport cu deform ati i le pereti lor.

n aceste c ond it i i pentru calculul unei s truct uri c u pereti struc tural i la actiun ea ncarcari lor vert icale siorizontale sunt necesare urmatoare operati i principale:( i ) Alcatuirea ini t ia la a struc turi i (dispun erea pereti lor struc tural i , alegerea form ei sectiun i lor, a

dimens iuni lor elementelor struc turale, etc.), inclus iv ale infrastruc turi i ;

( i i ) Schematizarea struc turi i pentru calculul (stabi l i rea sectiun i lor active ale pereti lor stru ctural i ,pentru fiecare directie de actiu ne a ncarcari lor orizontale si ale riglelor de c uplare);

(i i i) Stabil ir ea niv elului la care se co ns idera nc astrar ea pereti lo r;

( iv) Determinarea ncarcari lor vert icale aferente fiecarui perete struc tural si a eforturi lor sectionalede com presiun e prod use de aceste ncarc ari ;

(v) Veri f icarea prel imin ara a sectiuni lor pereti lor struc tural i si eventual mo dif icarea acestora (prinmarirea grosim i i inimi i , prevederea de bulbi la capetele l ibere, marirea clasei betonulu i de laniveluri le inf erioare ale cladir i lor cu nalt imi mari , etc.);

(vi) Determinarea caracterist ici lor de rigidi tate ale pereti lor struc tural i pentru fiecare directie deactiu ne a nc arcarilo r orizo ntale;

(vii) Stabil ir ea ncar carilo r ori zont ale de calc ul P100/92 ;

(vi i i ) Determinarea eforturi lor sectionale din actiun ea ncarcari lo r orizontale. Se recom andacalculul c u pro grame d e calcul autom at care sa ia n co nsiderare com port area spatiala astructur i i ;

( ix) Determinarea eforturi lor sectionale de dim ensionare din ncarcari le orizontale;

(x) n cazuril e spec iale cnd nc arcarile verti cale se aplic a cu excen tric itati pro nu ntate (deexemplu, con struc ti i cu balcoane n con sola pe o singu ra parte a cladir i i , con struc ti i cu

nucleu de pereti ncarcat excentr ic, etc.), determin area pe aceeasi s chema de calcu l siefort uri le sect ion ale din aceste nc arcari, care se ns um eaza cu efo rtu ri le pro du se denc arcarile orizo ntale;

(xi) Calculul si armarea grinzi lor de cuplare, la nco voiere si la forta taietoare;

(xi i ) Calculul si armarea elementelor vert icale la com presiun e (ntind ere) excentr ica, la fortataietoare n s ectiu ni ncl inate s i n ros tur i le d e tu rnar e;

(xii i) Calculu l, n cazul stru ctu ri lor pr efabric ate, al mb inarilo r vertic ale si orizo ntale ale pereti lo r sial mb inari lor din tre planseu s i pereti i stru ctural i ;


64/69

(xiv) Determinarea eforturi lor n diafragmele orizont ale form ate de plansee si calculul armaturi lornecesare;

(xv) Alcatuirea pereti lor struc tural i si a riglelor de cup lare;

(xvi) Evaluarea ini t ia la a dimen siuni lo r elementelor infrastru cturi i si a fund ati i lor;

(xvi i ) Schematizarea infrastruc turi i pentru calcul : stabi l i rea nc arcari lor (a fortelor de legatura cu

supr astructu ra si cu terenul), mo delarea legaturi lor struc turale ale elem entelor infrastruc turi i ,etc.;

(xvi i i ) Calculul eforturi lor section ale n elementele infrastructu ri lor prin metod e de calcul (eventualcu prog rame de calcul automat) comp atibi le mo delului de calcul stabi l i t la xvi i ) ;

(xix) Calculul de dimens ionare a elementelor infrastru ctur i i si al fund ati i lor.

Schematizarea pentru calcul a structurilor cu pereti structuraliSectiuni le de calcul (active) ale pereti lor s truc tural i .n c alculul s imp l i f icat adm is pent ru s tructu ri le cu pereti struc tural i , cons tnd n c alcule independ entepe doua sau mai mu lte directi i , prob lema sectiuni lo r active ale pereti lor (a conlucr ari i talpi lor cu inim apereti lor) intervine la:( i ) Evaluarea rigidi tat i lor la deplasare laterala si imp l ici t la stabi l i rea eforturi lor sectionale din

actiunea fortelor orizontale care revin pereti lor stru ctural i ;

( i i ) Determinarea ncarcari lor vert icale aferente pereti lor struc tural i ;

( i i i ) Evaluarea duct i l i tat i lor section ale;

( iv) Stabi l i rea fortei taietoare de calcul , asociate capacitati i de rezistenta la nco voiere cu efortaxial.

n c azul n c are talpa est e con stit uita d intr -un b ulb (fig.5.1a), latim ea activa s e ia egala cu l atim eareala a bulbu lui bp= Bp.

Fig.5.1n c azul pereti lor s truct ural i a c aror s ectiune p rezinta talpi la un a sau ambele extrem itati (rezultate, deexemplu, din intersectia pereti lor d e pe cele doua d irecti i , f ig.5.1b), latimea activa bpde conluc rare atalpi lor este d ata de relatia:

drstp bbbb

unde b se va s tabi l i pe baza relati ilor

io1ii

i h5,1lhh

hb

s i b dis tanta pna la p rimu l go l (pna la m arginea peretelui).


65/69

Fig.5.2S-a notat:b = grosimea in imi i ;hi, hi+1= nalt imi le sectiu ni lor u nor pereti paralel i consecu tivi ;lo = distanta l ibera ntre doi pereti con secutivi . La stru cturi le c u etaje nalte si g oluri relativ mic ise recom anda co nsid erarea n c alcul a p ereteluica element un ic, cu sectiunea indeform abi la, cu

con dit ia asigurari i , prin m odu l de alcatuire algrinzi lor d e cuplare rigid e, a unei com portari ndom eniul elastic a acestor elemente.n s itu atiil e n c are p ereti i se i nt ers ect eazaform nd un nuc leu, ntreg nuc leul po ate ficonsiderat un element unic.Pentru calcu lu l deformat i i lo r produse d e for te letaietoare sectiunea activa se ia egala cusectiunea inimi i .

Fig.5.3

Fig.5.4Sectiuni le de calcul (active) ale grinzi lor de c uplare

a)Pentru calculu ldeformat i i lo r pro duse demom entele nc ovo ietoare, ladeterminarea eforturi lorsectionale sectiun ea activa agrinzi i de cup lare se iacon form fig.5.5:


66/69

Fig.5.5- daca planseele sunt prefabricate sau turnate ulterior pereti lor si nu se real izeaza si

con lucrarea placi i cu rigla, sectiun ea se co nsid era dreptu ngh iulara ca n f ig.5.5a cu nalt imeahrpna sub placa planseului ;

- daca planseele se toarna odata cu pereti i sau s e prevad masu ri de real izare a con lucrar i i

p laci i cu rig la, se tine seama de co nluc rarea placi i lund: podrst h2l25,0b,b

unde lo= lum ina l ibera a golu lui ;hp= grosim ea placi i .

Determinarea eforturilor axiale de compresiune n peretii structurali din actiunea ncarcarilor verticale

ncarcari le vert icale transm ise de p lanseu pereti lor struc tural i se determina p e baza suprafeteloraferente sectiu ni lor ac estora, tinnd s eama de alcatuirea planseelor care influenteaza distr ibu tiareactiuni lor pe co ntur (placi armate pe o sing ura directie sau pe dou a directi i , placi cu g rinzi). Seadmite ca eforturi le unitare de com presiun e din ncarcari le vert icale sunt un iform distr ibu i te pesup rafata sectiun i i transversale a pereti lor.Valoarea fortei axiale de comp resiune d in ncarcari le gr avi tat ionale se o btine p rin nm ult i rea valori imedi i a eforturi lor un itare de com presiun e cu supr afata sectiun i i active a peretelui .

Metoda simplificata pentru determinarea eforturilor sectionale, n domeniul elasticIpoteze si scheme d e baza

1. n calcu lul cu struc tur a fo rmatadin b are, se tine seama d e toatetipuri le de deform ati i pro duse deactiunea diferi telor efortu risect ionale : m omentenc ov oieto are, forta taieto are siefort uri axiale. n cazur ile c uren tese admite s a se negl i jezedeform ati i le datorate eforturi loraxiale n g rinzile d e cu plare.

2. Deschideri le teoretice ale cadrului

etajat, care sch ematizeaza pereti icup la t i cu go lur i suprapuse, se iauntr e axele elementelo r v erticale.

3. Pentru gr inzile de cup lare (fig.5.7)se cons idera deform abi la (lanc ovo iere si la f ort a taietoare)num ai port iu nea centrala lo, avndlungim ea lumin i i (deschideri il ibere) golulu i , iar port iuni lelaterale (L - lo) se adm it a fiindeform abi le (aria sectiuni i secon sid era n calc ul in finit a).

Fig.5.7


67/69

4. n cazu l per etilo r cu rigl e decu pl are nalt e n r apo rt c unaltim ea nivelu lui, se v a tineseama de variatia sectiuni imo ntanti lor, consid ernd cadeform abi le zonele c uprin se ntre

grin zile de cu plare (lum ina), iar nrest in deform abi le (f ig.5.8b).

Fig.5.8

Valorile de calcul ale rigiditatilor elementelor structurale

Valori le de calcu l (echivalente) ale caracterist ici lor geometrice section ale uti l izate n d eterminareacaracterist ici lor de rigidi tate a elementelor structu rale se iau dup a cum u rm eaza:a) Pentru pereti struc tural i :

daca becb

I8,0I4,0RA

N

be A9,0A

daca becb

I4,0I0,0RA

N

be A6,0A

daca becb

I1,0I2,0RA

N

be A4,0A b) Pentru grinzi le de cup lare:

n c azul armari i cu bare orto gon ale (bare long itudin ale si etr ier i ):

be I4,0I

be A4,0A

n cazul arm arii cu c arcas e diagon ale:

be I6,0I

be A6,0A

Metode de calcul structuralPentru stabi l i rea eforturi lo r section ale n elementele struc turi lor cu p ereti de beton armat s e potuti l iza metodele de calcul pentru s tructu ri le spatiale alcatui te din bare.n cazurile cur ente n care planseele de beton arm at satisfac co nd itia de diafr agme prac tic inf initr ig ide si rezistente pentru forte apl icate n p lanul lor, se v or apl ica m etode de calcu l n c aredeform ati i le sol idare ale peretilor po t fi defini te de numai trei compo nente ale deplasari i la fiecarenivel (doua translati i si o roti re).


68/69

Pentru struc turi cu alcatuire comp lexa, cu form e comp licate de sectiuni de pereti rezultate dinintersectia pereti lor struct ural i , cu go luri de dimen siuni difer i te de la nivel la nivel sau/si care nu suntdispu se ord onat sau n c azuri le n c are este necesar sa s e determin e starea de efortu ri pentr u d irecti ia le fortelor orizon tale care nu se sup rapun cu directi i le principale ale struc turi i , se recom andauti l izarea modelari i pereti lor d in elemente fin i te de tip panou , grinda s i st lpi . n acest sco p s e potfolos i program ele de calcul care permit o asemenea abordare.Metode de calcul n domeniul postelastic

Metodele de calcul n domeniu l post elastic se apl ica unor struc turi c u capacitati le de rezistentacunoscu te, respect iv la structur i la care armatur i le longi tud ina le sunt cunos cute.a) Procedee de prim a aproxim atie, care constau n exprimarea echi l ibrului l imita pe un mecanism

cinematic d e cedare cu articulati i plastice form ate la capetele tuturor riglelor s i la baza pereti lorstruc tural i , fara sa se poata pu ne con dit i i privin d ncadrarea roti r i lor d in aceste art iculati i plastice,n cap acitati l e de rotir e respec tive.

b) Procedee de calcul static nel iniar, care constau ntr-un calcul st atic pas cu pas al structu ri i(calcul biografic), marin d tr eptat nc arcarile later ale, determ innd la fiecare tr eapta de nc arcareeforturi le section ale si deform ati i le structu ri i si v eri f icnd com patibi l i tatea roti r i lor n articu lati i leplastice form ate la capetele riglelor de cup lare si la baza pereti lor. Stadiul ult im d e sol ici tare astruc turi i s e con sidera stadiu l n c are se atinge defo rmatia l im ita ntr-un a din art iculati i le plasticeform ate la baza pereti lor stru ctural i .

c) Procedee de calcul dinamic nel iniar, obtin ute prin adaptarea metodelor de calcul dinamic astruc turi lor n bare sau a struct uri lor b idirectionale. Pornind d e la accelerogramele uno rcutrem ure reale nregistr ate sau de la accelerogramele etalon c aracterist ice amplasam entului s edetermina elementele raspun sului s tructu ral n evo lutia lor pe d urata actiuni i seism ice,diagramele de efortu ri sectio nale, tabloul art ic ulati i lor plastic e n fiecare mom ent, cerintele deduc ti l i tate, energia abso rbi ta s i energia d isipata n articulati i le plastice, etc.

d) Un exemplu elocvent de utilizare a amortizorilor seismici cu fluid vascos il reprezinta zgarie-norul Torre MayordinMexico City,Mexico.Cu o inaltime de 225 meters si 55 de etaje TorreMayoreste cea mai inalta cladire din AmericaLatina. Lucrarile de constructie au inceput in1999 si au fost finalizate in 2003. Ca urmare a severitatii seismice specifice pentruMexico City,turnul incorporeaza tehnologie de protectie de ultima generatie. De fapt, aceasta cladire isi

disputa titlul de cea mai sigura constructie (din punct de vedere seismic) din lume, cuU.S. BankTowerdinLos Angeles, California.Cu cei 96 de amortizori seismici instalati in structura,cladirea Torre Mayor este proiectata sa suporte un cutremur cu magnitudinea de 8.5 pe scaraRichter.
http://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexicohttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexicohttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexicohttp://en.wikipedia.org/wiki/Latin_Americahttp://en.wikipedia.org/wiki/Latin_Americahttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Los_Angeles,_Californiahttp://en.wikipedia.org/wiki/Los_Angeles,_Californiahttp://en.wikipedia.org/wiki/Los_Angeles,_Californiahttp://en.wikipedia.org/wiki/Los_Angeles,_Californiahttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Bank_Towerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_Cityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Latin_Americahttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexicohttp://en.wikipedia.org/wiki/Mexico_City


69/69

Evaluarea siguranei seismice i ncadrarea n clasele de risc seismic se face pebaza a 3 categorii de condiii care fac obiectul investigaiilor i analizelor efectuate ncadrul evalurii. Pentru orientarea n decizia finalprivitoare la sigurana structurii(inclusiv la ncadrarea n clasa de risc a construciei) i la msurile de intervenienecesare, msura n care cele 3 categorii de condiii sunt ndeplinite este cuantificatprin

intermediul a 3 indicatori. Acetia sunt:- gradul de ndeplinire a condiiilor de conformare structurale, de alctuire aelementelor structurale i a regulilor constructive pentru structuri care preiau efectulaciunii seismice. Acesta se noteazcu R1 i se denumete prescurtatgradul dendeplinire al condiiilor de alctuire seismic;

inginerie structurala curs

Documents