proiect expertizare

52
UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE Expertizarea si consolidarea seismica a constructiilor din beton armat CASIU ANDREI P.C.C.I.Z.S. AN II GRUPA 1

Upload: anghel-dan

Post on 01-Oct-2015

154 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

Proiect expertizare UTCB

TRANSCRIPT

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    Expertizarea si consolidarea

    seismica a constructiilor din

    beton armat

    CASIU ANDREI

    P.C.C.I.Z.S. AN II GRUPA 1

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    1

    TEMA 1

    Evaluarea fortei seismice convenionale conform: P.13-63, P100-78, P100-92,

    P100-1/2006 pentru clasele de ductilitate H si M. Comparati valorile coeficientului seismic c.

    1.EVALUAREA FORTEI SEISMICE CONVENTIONALE CONFORM P.13-63

    Sarcina seismica orizontala totala care actioneaza asupra unei constructii (forta taietoare

    la baza constructiei) se determina cu formula:

    S = cQ in care :

    c este coeficientul de seismicitate care se calculeaza cu formula:

    c = Ks s 0.02.

    Coeficientii care intervin in calculul coeficientului de seismicitate

    1. Ks coeficientul care introduce influenta gradului de seismicitate de calcul si se

    determina din tabelul de mai jos :

    Gradul de seismicitate de calcul pentru constructii

    Gradul de seismicitate de calcul se stabileste pe baza:

    - gradului de seismicitate al zonei in care este amplasata constructia;

    - clasei de importanta a constructiei.

    Gradul de seismicitate al zonei se ia dupa harta de macrorazonare seismica a teritoriului

    R.P.R., data in STAS3684 63 Grade de intensitate seismica.

    Pentru orasul Craiova coeficientul Ks nu este specificat

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    2

    2. este coeficientul dinamic, determinat pentru un sistem cu un singur grad de libertate, in

    functie de perioada proprie de vibratie (modul de vibratie pentru care se face calculul) si de

    natura terenului de fundatie si care se stabileste in modul urmator:

    - pentru terenuri de fundatie avand presiunea admisibila la incarcari fundamentale

    2kg / cm2 avem 0.6 = 0.9 3

    T

    (vezi figura de mai jos);

    - pentru terenuri de fundatie avand presiunea admisibila la incarcari fundamentale

    < 2kg / cm2 valorile lui din formula de mai sus se sporesc cu 25%,

    respectandu-se conditia 3;

    - pentru terenuri de fundatie maloase, moi imbibate cu apa pana la nivelul fundatiilor,

    valorile lui din formula de mai sus se sporesc cu 50%, respectandu-se conditia

    3.

    3. este coeficientul de echivalenta, prin care se face trecerea de la sistemul conventionalcu

    un grad de libertate la sistemul real cu mai multe grade de libertate si care se determina astfel:

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    3

    - este deplasarea orizontala a axului structurii la nivelul k dupa directia de

    actiune a sarcinilor seismice, pentru modul de vibratie considerat in calcul;

    -

    este deplasarea la nivelul k raportata la deplasarea extremitatii

    superioare a structurii.

    4. este coeficient care tine seama de influenta materialului si a structurii constructiei

    asupra amortizarii prin frecare interioara a vibratiilor produse de sarcinile seismice si care se

    determina astfel:

    - pentru toate constructiile in afara de cele mentionate mai jos =1.0 ;

    - pentru constructiile cu schelet in cadre de beton armat si constructiile cu acoperis articulat pe

    stalpi de beton armat =1.2 ;

    - pentru constructiile inalte, foarte flexibile, de tipul cosurilor de fum independente,

    castelelor de apa, antenelor de radio sau televiziune =1.5 .

    Avand in vedere amplasamentul constructiei analizate,respectiv orasul Craiova, gradul de

    seismicitate, c, va fi egal cu 0.02.

    c=0.02

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    4

    Rezultanta sarcinilor gravitationale este forta de nivel Qk pentru toate nivele kale

    constructiei si care se determina prin multiplicarea sarcinilor gravitationale normale cu

    coeficientii de supraincarcare dati in tabelul de mai jos:

    La

    cladi

    rile

    civile

    si

    indu

    strial

    e de

    tipuri

    cure

    nte

    se

    admi

    te,

    pentru simplificare ca, in locul

    multiplicarii sarcinilor normate cu coeficientii de supraincarcare din tabel, sa se introduca

    valoarea sarcinilor de calcul determinate pentru verificarea la sarcini fundamentale si climatice

    (sarcinile normate multiplicate cu coeficientii de supraincarcare prescrisi pentru aceasta

    verificare) cu un coeficient global de reducere:

    - 0.85 pentru cladiri civile si hale industriale parter;

    - 0.80 pentru hale industriale etajate si depozite etajate.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    5

    NIVEL CURENT

    Nr.crt Incarcare

    Valoare

    caracteristica

    (kN/m)

    Coeficient de

    supraincarcare

    Valoare de

    calcul

    (kN/m)

    1

    Incarcare

    greutate proprie

    planseu

    3.00 1 3.00

    3 Incarcare

    pardoseala 1.50 1 1.50

    4 Incarcare utila 1.60 0.8 1.28

    5 Incarcare pereti

    interiori 1.20 1 1.20

    TOTAL 7.30

    7.00

    TERASA

    Nr.crt Incarcare

    Valoare

    caracteristica

    (kN/m)

    Coeficient de

    supraincarcare

    Valoare de

    calcul

    (kN/m)

    1

    Incarcare

    greutate proprie

    planseu

    3.00 1 3.00

    2 Incarcare termo-

    izolatii 2.00 1 2.00

    3 Incarcare din

    zapada 2.00 0.8 1.60

    TOTAL 7.00

    6.60

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    6

    GREUTATE ELEMENTE STRUCTURALE

    Nr.crt Incarcare

    Valoare

    caracteristica

    (kN)

    Nr.elemente

    Valoare de

    calcul

    (kN)

    1 Greutate proprie

    grinzi 600x250 18.90 18 2041.20

    2 Greutate proprie

    grinzi 500x250 11.40 41 2804.40

    3 Greutate proprie

    stalpi 450x450 15.19 22 2044

    3 Greutate proprie

    stalpi 500x500 18.75 14 1575.00

    TOTAL 64.24

    8425.40

    GREUTATE PERETI

    INCHIDERE

    Nr.crt Incarcare

    Valoare

    caracteristica

    (kN/ml)

    Perimetru

    Valoare de

    calcul

    (kN)

    1 Pereti inchidere

    zidarie c.p.p 24cm 13.68 111.6 4396.86

    => forta seismica orizontala

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    7

    2.EVALUAREA FORTEI SEISMICE CONVENTIONALE CONFORM P100 78

    Incarcarile seismice orizontale care actioneaza asupra constructiei se determina pentru

    fiecare mod propriu de vibratie. Incarcarile care actioneaza la nivelul k (pe directia gradului de

    libertate) corespunzator modului de vibratie r, se determina cu ajutorul relatiei:

    Unde

    1) ckr se numeste coeficient seismic de nivel corespunzator nivelului k si modului de

    vibratie r ;

    2) ks coeficient seismic corespunzator gradului de protectie antiseismica a constructiei.

    Reprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului

    corespunzatoare gradului de protectie antiseismica a constructiei si acceleratia gravitatiei.

    Valorile lui ks se dau in tabelul de mai jos :

    Conform tabelului anterior, ks=0.09

    3) r coeficient dinamic corespunzator modului propriu de vibratie r al constructiei. Acesta se

    determina in functie de perioada proprie de vibratie a structurii Tr (pentru modul propriu de

    vibratie considerat) si de natura terenului de fundatie dupa cum urmeaza:

    - terenuri de fundare de rigiditate normala,

    , respectandu-se conditiile 0.75 2.0 r , cu

    Tr exprimat in secunde;

    - pentru terenuri de fundare rigide: terenuri stancoase, straturi formate din depozite

    stabile de nisipuri, pietrisuri sau argile de consistenta mare (straturi tertiare sau mai

    vechi) etc., valorile coeficientului r se reduc cu 20%, respectandu-se inegalitatea

    de mai sus;

    - pentru terenuri de fundare de rigiditate redusa: straturi formate din argile de consistente

    reduse (indicele de consistenta < 0.5 Ic cu sau fara intercalatii de nisip

    sau alte formatiuni necoezive, nisipuri in stare afanata (grad de indesare D < 0.33),

    loessuri cu umiditate ridicata (w > 20%) sau in cazul terenurilor argiloase sau

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    8

    nisipoase cu nivelul apei subterane ridicat (adancime < 5 m), valorile coeficientului

    r se majoreaza cu 30%, dar fara a depasi insa valoarea limita r = 2.5

    r = 2.0

    4) este coeficientul de reducere a efectelor incarcarilor seismice tinand seama de

    ductilitatea structurii, de capacitatea de redistribuire a eforturilor de ponderea cu care

    intervin rezervele de rezistenta neconsiderare in calcul rezultate din conlucrarea structuriicu

    elementele nestructurale si de efectul amortizarii vibratiilor. Valorile coeficientului sunt date

    in tabelul de mai jos. :

    =0.2

    5)

    e

    ste

    coefi

    cient

    ul de

    echi

    vale

    nta

    intre

    siste

    mul

    real

    si

    cel

    cu

    un

    grad

    de libertate, corespunzator modului r de vibratie :

    (

    )

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    9

    este componenta dupa gradul de libertate (k) a formei proprii corespunzatoare modului de

    vibratie r. Formele proprii se determina prin metodele dinamicii constructiilor.

    6) Gk

    reprezinta rezultanta incarcarilor gravitationale.

    7) Rezultanta incarcarilor seismice orizontale (forta taietoare de baza) se poate calcula fie prin

    insumarea incarcarilor seismice orizontale de nivel Skr, fie direct cu ajutorul relatiei:

    EVALUAREA FORTEI SEISMICE CONVENTIONALE CONFORM P100-92

    Relatiile date in continuare servesc la stabilirea incarcarilor statice echivalente utilizate in

    calculele ingineresti obligatorii in cadrul metodei curente de proiectare. Aceste incarcari

    considera implicit si simplificat influentele fenomenelor de comportare si deformare

    postelastica. Incarcarile seismice orizontale care actioneaza asupra constructiei se determina

    pentru fiecare mod propriu de vibratie. In cazul particular in care oscilatiile proprii se produc

    intrun plan, rezultanta incarcarilor seismice orizontale (forta taietoare de baza)

    corespunzatoare directiei de miscare considerate pentru teren si modului propriu de vibratie r

    este data de:

    1) cr este coeficientul seismic global corespunzator modului de vibratie r;

    2) G este rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura;

    3) este coeficient de importanta a constructiei functie de clasele de importanta.Acestia

    Nivel Gk uk Gkuk Gkuk2

    6 6417 1 6417 6417

    0.80

    5 7059 0.833 5880.147 4898.16

    4 7059 0.667 4708.353 3140.47

    3 7059 0.5 3529.5 1764.75

    2 7059 0.323 2280.057 736.458

    1 7059 0.167 1178.853 196.868

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    10

    diferentiaza nivelurile de protectie antiseismica ale constructiilor in functie de clasele lor de

    importanta. Pe baza criteriilor de performanta constructiile sunt impartite in patru clase de

    performanta.

    Pentru structura analizata se considera clasa de importanta III => =1.0

    4) ks este coeficient functie de zona seismica de calcul a amplasamentului si reprezinta

    raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului (considerata cu o

    perioada de revenire de circa 50 de ani) corespunzatoare unei zone seismice de calcul si

    acceleratia gravitatiei. Valorile coeficientului ks sunt date in tabelul de mai jos functie de zonele

    seismice de calcul indicate in harta.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    11

    Orasul Craiova este amplasat in zona seismica de calcul D, ks=0.16

    5) r coeficient de amplificare dinamica in modul r de vibratie, functie de compozitia spectrala

    a miscarii seismice la amplasament; se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii

    Tr ale constructiilor si de caracteristicile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele de

    colt Tc cu relatiile:

    ( )

    Tr =0.65 s < Tc =1.5 s ( conform P100/92) => r=2.5

    6) coeficient de reducere a efectelor actiunii seismice tinand seama de ductilitatea structurii,

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

    rezistenta neconsiderare in calcul, precum si de efectele de amortizare altele decat cele

    asociate structurii de rezistenta :

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    12

    Structura se incadreaza in A. Structuri din beton armat Structuri in cadre etajate in care

    peretii de umplutura nu sunt considerati elemente structurale => =0.2

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

    corespunzator modului propriu r (acest mod de definire este valabil pentru cazul particular al

    oscilatiilor plane) :

    (

    )

    - componenta dupa gradul de libertate k a vectorului propriu de ordinul r;

    - rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k

    r =0.80 (vezi punctele anterioare)

    8) Rezultanta incarcarilor seismice orizontale este parametrul principal prin care se coreleaza

    capacitatile de rezistenta ale suprastructurii, infrastructurii, fundatiilor si terenului de fundare si

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    13

    prin care se evalueaza capacitatea de rezistenta la forte orizontale a ansamblului teren

    structura. Distributia pe verticala constructiei a fortei Sr se face astfel cu ajutorul formulei :

    EVALUAREA FORTEI SEISMICE CONVENTIONALE CONFORM P100-1/2006

    Forta taietoare de baza corespunzatoare modului propriu fundamental, pentru fiecare directie

    orizontala principala considerata in calculul cladirii, se determina dupa cum urmeaza:

    ( )

    Sd ordonata spectrului de raspuns de proiectare corespunzatoare perioadei fundamentale T1;

    T1 perioada proprie fundamentala de vibratie a cladirii in planul ce contine directia orizontala

    considerata;

    m masa totala a cladirii calculata ca suma a maselor de nivel ;

    I factorul de importanta-expunere al constructiei din sectiunea 4.4.5 ;

    factor de corectie care tine seama de contributia modului propriu fundamental prin masa

    modala efectiva asociata acestuia, ale carui valori sunt :

    = 0,85 daca T1 TC si cladirea are mai mult de doua niveluri

    = 1,0 in celelalte situatii;

    Perioada proprie fundamentala T1 se determina pe baza unor metode de calcul dinamic

    structural. Pot fi utilizate si metode aproximative cum ar fi metoda energetica Rayleigh

    descrisa in anexa B.

    1) I factorul de importanta-expunere al constructiei din sectiunea 4.4.5 ;

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    14

    2) Sd(T), spectrul de proiectare pentru acceleratii exprimat in m/s, este un spectru de raspuns

    inelastic care se obtine cu relatiile urmatoare :

    ( ) [

    ]

    ( ) ( )

    ag acceleratia terenului pentru proiectare, pentru fiecare zona de hazard seismic,

    corespunzand unui interval mediu de recurenta de referinta de 100 ani. Zonarea acceleratiei

    terenului pentru proiectare ag in Romania, pentru evenimente seismice avand intervalul mediu

    de recurenta (al magnitudinii) IMR = 100 ani, este indicata in figura urmatoarea si se foloseste

    pentru proiectarea constructiilor la starea limita ultima.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    15

    ag=

    0.1

    6g

    ( )

    est

    e

    spe

    ctru

    l de

    ras

    pun

    s

    ela

    stic

    pen

    tru

    co

    mponentele orizontale ale acceleratiei terenului si se determina cu relatiile :

    ( ) ( )

    ( )

    ( )

    ( )

    T perioada de vibratie a unei structuri cu un grad de libertate dinamica si cu raspuns elastic.

    Perioada de control (colt) TB poate fi exprimata in functie de TC : TB=0,1TC. Perioada de control

    (colt) TD a spectrului de raspuns reprezinta granita dintre zona (palierul) de valori maxime in

    spectrul de viteze relative si zona (palierul) de valori maxime in spectrul de deplasari relative.

    TB si TC sunt limitele domeniului de perioade in care acceleratia spectrala are valorile maxime

    si este modelata simplificat printr-un palier de valoare constanta.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    16

    Tc=1.0s

    => ( )

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    17

    Pentru structura analizata s-a determinat anterior o perioada proprie de vibratie

    T1=0.65s

    q este factorul de comportare al structurii (factorul de modificare a raspunsului elastic in

    raspuns inelastic), cu valori in functie de tipul structurii si capacitatea acesteia de disipare a

    energiei.

    Clasa de ductilitate M

    Pentru structura in cadre din beton armat raportul

    => q= 4.75

    =>

    ( ) ( )

    3) , masa totala a cladirii calculata ca suma a maselor de nivel;

    4) = 0,85 daca T1 TC si cladirea are mai mult de doua niveluri;

    Relatia fortei seismice convetionale se mai poate scrie si sub forma urmatoarea :

    c este coeficientul seismic global , ( )

    G greutatea totala a structurii , G = 42355 kN

    =>

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    18

    Clasa de ductilitate H

    Pentru structura in cadre din beton armat raportul

    => q= 6.75

    =>

    ( ) ( )

    3) , masa totala a cladirii calculata ca suma a maselor de nivel;

    4) = 0,85 daca T1 TC si cladirea are mai mult de doua niveluri;

    Relatia fortei seismice convetionale se mai poate scrie si sub forma urmatoarea :

    c este coeficientul seismic global , ( )

    G greutatea totala a structurii , G = 42355 kN

    =>

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    19

    0.02

    0.03

    0.064

    0.076

    P.13-63 P100 78 P100 92 P100 1/2006

    EVOLUTIA COEFICIENTULUI SEISMIC (C)

    Se observa o crestere semnificativa a factorului seismic in codurile recente de proiectare

    seismica in comparatie cu nivelul din 1963 bazata pe experienta acumulata in urma

    evenimentelor din anii 1977,1986 si 1990 si a progresului inregistrat la nivel global asupra

    comportamentului structurilor din beton armat la actiuni seismice importante.

    Normativ

    Forta seismica

    conventionala

    (kN)

    Coeficient

    seismic

    c

    P.13-63 823 0.02

    P100 78 1220 0.03

    P100 92 2710 0.064

    P100 -1/2006 3149 0.076

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    20

    TEMA 2

    Evaluarea analitica prin calcul cu METODOLOGIA DE NIVEL 1

    2.1 Evaluarea simplificata a perioada proprii de vibratie si a masei totale;

    2.2 Calculul fortei seismice si a fortelor seismice de nivel ;

    2.3 Calculul

    2.4 Calculul

    1. EVALUAREA SIMPLIFICATA A PERIOADEI PROPRII DE VIBRATIE SI A MASEI

    TOTALE

    Evaluarea prin calcul reprezinta un procedeu cantitativ prin care se verifica daca structurile

    existente, degradate sau nu, satisfac cerintele starilor limita considerate la actiunea seismica

    de calcul asociata acestora. Incadrarea in clasele de risc seismic se face pe baza valorii

    obtinute pentru indicatorul R3 gradul de asigurare structurala seismica.

    Conform P100-3/2008 metodologia de nivel 1 se poate aplica constructiilor regulate in cadre

    de beton armat, cu sau fara pereti de umplutura din zidarie cu pana la 3 niveluri, amplasate in

    zone seismice cu valori ag0,12g. Cu toate acestea, pentru exemplificare, metodologia de

    nivel 1 va fi utilizata ca un exercitiu ce permite o comparatie cu rezultatele celorlalte doua

    metodologii.

    In aceasta metodologie evaluarea efectelor actiunii seismice de proiectare implica

    determinarea intr-un mod simplificat a eforturilor unitare normale si tangentiale in elementele

    verticale ale structurii. Aceste eforturi se impart la eforturile unitare admisibile si se obtin astfel

    valori diferite ale gradului de asigurare structurala seismica: valori asociate fortelor axiale si

    valori asociate fortelor taietoare. Pentru a determina valoarea acceleratiei normalizate de

    proiectare este necesar sa se determine perioada fundamentala de vibratie a structurii.

    Aceasta se estimeaza simplificat utilizand una dintre ecuatiile:

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    21

    Nivel Masa de nivel mk

    (t)

    6 802

    5 802

    4 802

    3 802

    2 802

    1 802

    2. CALCULUL FORTEI SEISMICE SI A FORTELOR SEISMICE DE NIVEL

    Se considera un factor de comportare q=2.5

    ( )

    Nivel Inaltimea de nivel hi (m)

    Forta seismica de nivel

    [kN]

    Forta taietoare de

    nivel [kN]

    5 18 2057 2057

    4 15 1714 3771

    3 12 1371 5142

    2 9 1028 6170

    1 6 686 6856

    P 3 343 7199

    3. CALCULUL

    In metodologia de nivel 1 gradul de asigurare structurala seismica asociat fortelor taietoare din

    elementele verticale se determina cu relatia (8.1a) din P100-3/2008:

    reprezinta efortul tangential mediu, calculat ca raportul dintre forta taietoare de nivel si

    aria totala a sectiunilor transversale ale stalpilor de la nivelul respectiv; iar este valoarea

    de referinta admisibila a efortului unitar tangential in elementele verticale.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    22

    Conform Anexei B din P100-3 egala cu , unde este rezistenta de proiectare

    la intindere a betonului. Astfel = 0,89 N /mm2 pentru un beton asimilat unei clase C12/15 si

    pentru un factor de incredere de CF=1.2, iar 2 = 0.356 N/ mm .

    Pentru fiecare nivel al structurii rezulta urmatoarele valori ale gradului de asigurare structurala

    asociat fortelor taietoare:

    Nivel Forta

    taietoare de nivel [kN]

    Aria totala a stalpilor Ac [m2]

    med (N/mm2)

    R3V

    5 2057 8 0.26 1.72

    4 3771 8 0.47 0.94

    3 5142 8 0.65 0.69

    2 6170 8 0.78 0.57

    1 6856 8 0.86 0.52

    P 7199 8 0.90 0.49

    4. CALCULUL

    Pentru a calcula valorile gradului de asigurare structurala asociate fortelor axiale din stalpi este

    necesar sa se determine valorile medii ale eforturilor unitare normale in sectiunile stalpilor din

    incarcarile verticale asociate gruparii de incarcari care include actiunea seismica. Incarcarile

    gravitationale se determina pe baza ariilor aferente de planseu, iar componenta fortei axiale

    indirecte generata de forta seismica orizontala se ia in considerare numai pentru stalpii

    marginali.Este de asteptat ca valoarea fortei axiale indirecte generata de actiunea seismica

    pe directie transversala sa fie superioara celei asociate miscarii seismice pe directie

    longitudinala. In consecinta pentru a reduce volumul de calcule s-a optat pentru determinarea

    indicatorilor doar la primele 2 niveluri ale cadrului transversal curent.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    23

    Forte axiale din incarcari gravitationale de lunga durata

    Pentru determinarea fortei axiale indirecte din actiunea seismica se considera ca forta

    seismica de baza se distribuie la cele 9 cadre transversale :

    Se determina momentele globale de rasturnare la cele doua nivele,considerand o distributie

    triunghiulara a fortelor seismice :

    (

    ) (

    )

    Aaf=7.65 m2 Aaf=13.72 m2 Aaf=13.72 m2 Aaf=7.65 m2

    E1

    P

    63

    7 k

    N7

    64

    kN

    85

    5 k

    N

    85

    5 k

    N

    10

    25

    kN

    10

    25

    kN

    63

    7 k

    N7

    64

    kN

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    24

    Forte axiale indirecte din actiunea miscarii seismice

    Prin superpozitia fortelor axiale din incarcari gravitationale cu cele indirecte generate de

    actiunea fortei seismice pe directie transversala orientata atat in sens pozitiv, cat si negativ,

    rezulta urmatoarele valori maxime ale fortelor axiale de compresiune din stalpi:

    Eforturi axiale normalizate in stalpii primelor 2 niveluri

    42

    0kN

    56

    0kN

    42

    0kN

    56

    0kN

    17.4

    MRE1

    = 7308 kNm

    MRP= 9744 kNm

    N= 1057 kN N= 855 kN N= 855 kN N= 1057 kN

    b= 450mm b= 500mm b= 500mm b= 450mm

    h= 450mm h= 500mm h= 500mm h= 450mm

    = 0.42 = 0.27 = 0.27 = 0.42

    N= 1324 kN N= 1025 kN N= 1025 kN N= 1324 kN

    b= 450mm b= 500mm b= 500mm b= 450mm

    h= 450mm h= 500mm h= 500mm h= 450mm

    = 0.52 = 0.33 = 0.33 = 0.52

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    25

    Valoarea maxima a eforturilor axiale normalizate se inregistreaza in stalpul marginal din axele

    A si D pentru care . Conform Anexei B din P100-3, pentru stalpi valoarea

    admisibila a fortei axiale normalizate de compresiune este ,rezulta ca:

    In concluzie, in metodologia de nivel 1, gradul global de asigurare structurala seismica este:

    (

    )

    Clasa de risc seismic asociata punctajului obtinut de indicatorul R3 se stabileste conform

    tabelului 7.5, ce reprezinta o reproducere a tabelului 8.3 din codul P100-3:

    Structura analizata se incadreaza in clasa II de risc seismic avand un grad moderat de

    prabusire la cutremurul de proiectare corespunzator starii limite ultime.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    26

    TEMA 3

    Evaluarea analitica prin calcul cu METODOLOGIA DE NIVEL 2

    3.1. Analiza modala 3.2. Calculul fortei seismice si verificarea deplasarilor relative de nivel

    3.3. Calculul si

    pentru grinda CTC si P

    3 4 Calculul si

    pentru stalpii CTC si P 3.5. Calculul la nivelul parterului

    In metodologia de nivel 2 efectele cutremurului sunt aproximate printr-un set de forte

    conventionale aplicate constructiei. Marimea fortelor laterale trebuie stabilita astfel incat

    deplasarile obtinute in urma unui calcul liniar al structurii la aceste forte sa aproximeze

    deformatiile impuse structurii de catre fortele seismice. In cazul in care perioada constructiei

    este mai mare decat valoarea perioadei de colt Tc a spectrului este valabil asa-numita regula

    a deplasarii egale ce precizeaza ca deplasrile rspunsului elastic reprezint o limit

    superioar a deplasrilor seismice neliniare. In consecinta, pentru aceste situatii fortele

    laterale aplicate structurii sunt cele corespunztoare rspunsului seismic elastic evaluat pe

    baza spectrului de rspuns neredus prin factorul q. Insa in cazurile in care perioada

    fundamentala a cladirii este inferioara perioadei de colt deplasrile inelastice efective

    depasesc valorile corespunzatoare rspunsului elastic si pentru evaluarea lor trebuie aplicate

    corectii. Astfel, in cazul cutremurelor vrancene inregistrate in Campia Romana pentru care Tc

    = 1.6 sec, majoritatea cladirilor existente se inscriu in domeniul 0 Tc. Din acest motiv, pentru

    evaluarea deplasarilor asociate starii limita ultime se corecteaza inmultind valorile deplasarilor

    obtinute din calculul structural cu incarcarile seismice elastice (nereduse) cu coeficientul de

    amplificare c din anexa E din P100-1/2006.

    In metodologia de nivel 2, verificarea elementelor structurale se face la starea limita ultima si,

    respectiv, starea limita de serviciu, similar conditiilor prevazute de P100-1/2006 la proiectarea

    structurilor noi. In cazul SLS se efectueaza numai verificari ale deplasarilor laterale, in timp ce

    in cazul SLU se efectueaza si verificari ale rezistentelor elementelor structurale.

    Pentru a obtine deplasarile si eforturile sectionale in elementele structurale din beton armat s-a

    realizat un model tridimensional al structurii de rezistenta. Pentru structura in cauza s-au

    analizat numai efectele actiunii seismice pe directia transversala.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    27

    Perspectiva model de calcul

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    28

    Sectiune transversala

    Sectiune longitudinala

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    29

    Plan etaj curent

    1.ANALIZA MODALA

    In urma calcului modal pe directia transversala au rezultat urmatoarele date :

    Mod propriu de

    vibratie

    Perioada proprie [s]

    Factor de participare

    modala

    Suma factorilor de participare

    modala

    1 1.131 0.833 0.833

    2 0.379 0.101 0.934

    3 0.219 0.038 0.972

    4 0.153 0.018 0.990

    5 0.121 0.008 0.998

    6 0.106 0.002 1.000

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    30

    Modul 1 de vibratie (T1=1.13s ) Modul 2 de vibratie (T2=0.38 s) Modul 3 de vibratie (T3=0.22 s)

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    31

    2. CALCULUL FORTEI SEISMICE SI VERIFICAREA DEPLASARILOR RELATIVE DE NIVEL

    Se va evalua incarcarea seismica in conformitate cu prevederile din P100-1/2006 fara

    a lua in calcul ductilitatea globala structurii cuantificata prin factorul de comportare q.

    ( )

    Verificarea deplasarilor relative de nivel

    1. Verificarea la starea limita de serviciu (SLS)

    (1) Verificarea la starea limita de serviciu are drept scop mentinerea functiunii principale

    a cladirii in urma unor cutremure, ce pot aparea de mai multe ori in viata constructiei,

    prin limitarea degradarii elementelor nestructurale si a componentelor instalatiilor

    constructiei. Prin satisfacerea acestei conditii se limiteaza implicit si costurile reparatiilor

    necesare pentru aducerea constructiei in situatia premergatoare seismului.

    (2) Verificarea la deplasare se face pe baza expresiei:

    drSLS = *dre dr,a

    SLS

    drSLS deplasarea relativa de nivel sub actiunea seismica asociata SLS

    factor de reducere care tine seama de intervalul de recurenta al actiunii seismice

    asociat verificarilor pentru SLS. Valoarea factorului este:

    0.4 pentru cladirile incadrate in clasele I si II de importanta

    0.5 pentru cladirile incadrate in clasele III si IV de importanta.

    dre deplasarea relativa a aceluiasi nivel, determinata prin calcul static elastic sub

    incarcari seismice de proiectare

    dr,aSLS valoarea admisibila a deplasarii relative de nivel. In lipsa unor valori specifice

    componentelor nestructurale utilizate; dr,aSLU =0.008

    2. Verificarea la starea limita ultima (SLU)

    (1) Verificarea la starea limita ultima are drept scop evitarea pierderilor de vieti omenesti

    la atacul unui cutremur major, foarte rar, ce poate aparea in viata unei constructii, prin

    prevenirea prabusirii totale a elementelor nestructurale. Se urmareste deopotriva

    realizarea unei marje de siguranta suficiente fata de stadiul cedarii elementelor

    structurale.

    (2) Verificarea la deplasare se face pe baza expresiei:

    drSLU =c*dre dr,a

    SLU

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    32

    drULS deplasarea relativa de nivel sub actiunea seismica asociata ULS

    c coeficient de amplificare al deplasarilor, care tine seama ca pentru T

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    33

    3.CALCULUL SI

    PENTRU GRINDA CTC SI P

    Efectuarea verificarilor de rezistenta in cazul SLU depinde de modul de cedare ductil

    sau fragil al elementului structural sub actiunea efortului considerat. Modurile de cedare

    ale elementelor de beton armat sunt definite in Anexa B din P100-3/2008. Eforturile

    sectionale de calcul in elementele cu comportare inelastica se evalueaza conform

    noului cod de evaluarea seisimica pe baza relatiei de principiu:

    ( ) , in care

    reprezinta efortul din actiunea seismica considerand spectrul de raspuns elastic

    (neredus);

    este efortul din actiunile neseismice asociate combinatiilor de incarcari ce includ

    actiunea seismica;

    reprezinta factorul de comportare corespunzator tipului de element analizat, respectiv

    naturii cedarii asociate tipului de efort considerat.

    Pentru cedarile de tip ductil capacitatea elementelor se determina cu rezistentele medii

    ale materialelor impartite la coeficientii partiali de siguranta si la factorul de incredere

    CF=1.20 asociat nivelului de cunoastere normala KL2.

    In cazul cedarilor fragile verificarea consta in compararea efortului rezultat sub actiunea

    fortelor laterale si gravitationale, asociate plastificarii elementelor structurale ductile ale

    structurii, cu valoarea efortului capabil calculat cu valorile minime ale rezistentelor

    materialelor.

    rezistenta medie de calcul la compresiune a betonului C12/15

    rezistenta medie de calcul la intindere a betonului C12/15

    rezistenta medie de calcul la intindere pentru otel PC52

    rezistenta medie de calcul la intindere pentru otel OB37

    procent de armare al armaturii intinse,al armaturii comprimate si procentul de

    armare transversala

    forta taietoare de proiectare

    ,

    moment incovoietor, respectiv forta taietoare generate de actiunea seismica

    considerand spectrul de raspuns elastic

    ,

    moment incovoietor, respectiv forta taietoare generate de actiunea

    incarcarilor gravitationale de lunga durata (incluse in gruparile de incarcari speciale

    asociate actiunii seismice)

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    34

    factorul de comportare ductila asociat sectiunii considerate (conform P100-3/2008

    ANEXA B)

    Factorul q se calculeaza in functie de raportul ( ) si de nivelul fortei taietoare

    raportat la capacitatea sectiunii de beton la intindere, in tabelul urmator fiind prezentate

    valorile acestuia; pentru valori intermediare se va interpola liniar; se obtine o valoare

    pentru qductil , iar in functie de valoarea procentului de indeplinere de conformare ductila

    a elementului pentru clasa M de ductilitate (conform P100-1/2006 capitolul 5) se va

    determina valoarea finala a factorului q pentru sectiunea respectiva.

    moment incovoietor de calcul asociat comportarii inelastice

    ( ) moment incovoietor capabil al sectiunii respective

    gradul de asigurare seismica structurala la moment incovoietor

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    35

    10 %-

    10 %

    75 %

    Conditii de alcatuire si detaliere - GRINZI

    1.Pentru clasa M de ductilitate, capacitatea la momente pozitive pe reazeme este cel

    puin 40% din capacitatea la momente negative (10%)2.La partea superioar i inferioar a grinzilor se prevd cel puin cte dou bare cu

    suprafaa profilat 14 mm (10%);

    8. Raportul ntre limea bw i nlimea seciunii hw nu va fi mai mic dect 1/4(10%)9. Excentricitatea axului grinzii, n raport cu axul stlpului la noduri va fi cel mult 1/3 din

    limea bc a stlpului normal la axa grinzii (10%).

    Verificare

    10 %

    10 %

    10 %

    15 %

    -

    10 %

    3. Cel puin un sfert din armtura maxim de la partea superioar a grinzilor se prevede

    continu pe toat lungimea grinzii (10%);4. Pentru clasa M de ductilitate, n zonele critice ale grinzii, distana dintre etrieri trebuie

    s fie s min{hw/4; 200 mm; 8dbL} (15%);

    5. Coeficientul de armare longitudinal din zona ntins satisface condiia: 0,5

    fctm/fyk

    6. Distana interax dintre armturile longitudinale nu este mai mare de 200 mm (10%);7. nndirile armturilor din grinzi se realizeaz n afara zonelor critice (15%).

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    36

    fcm= 20 MPa fym= 405 MPa fywm= 241

    fctk= 1 MPa s= 1.15 s= 1.15

    s= 1.5 CF= 1.2 CF= 1.2

    CF= 1.2 fyd= 293 MPa fywd= 175 MPa

    fcd= 11 MPa as= 35 mm

    fctd= 0.6 MPa max= 2.1 %

    A + Bst2 - Bst1

    - Bdr + Cst2

    - Cst1 - Cdr

    + Dst2 - Dst1

    -

    SY Assus 917 1432 1118 1432 1432 1118 1432 917 603

    Asjos 603 603 917 716 716 716 603 603 917

    b h Asjos MRd

    jos Assus MRd

    sus nsw Asw s p p' pe

    [mm] [mm] [mm] [kNm] [mm] [kNm] [mm] [mm] [%] [%] [%]

    P A + 250 600 603 100 917 152 2 50.3 200 0.43 0.65 0.20

    P Bdr + 250 500 716 98 1432 195 2 50.3 200 0.62 1.23 0.20

    P Cdr + 250 600 603 100 1432 237 2 50.3 200 0.43 1.01 0.20

    P Bst1 - 250 600 917 152 1118 185 2 50.3 200 0.65 0.79 0.20

    P Cst1 - 250 500 716 98 1118 153 2 50.3 200 0.62 0.96 0.20

    P Dst1 - 250 600 917 152 603 100 2 50.3 200 0.65 0.43 0.20

    P Bst2 - 250 600 603 100 1432 237 2 50.3 200 0.43 1.01 0.20

    P Cst2 - 250 500 716 98 1432 195 2 50.3 200 0.62 1.23 0.20

    P Dst2 - 250 600 603 100 917 152 2 50.3 200 0.43 0.65 0.20

    Geometrie si armare grinda NIVEL 1 CTC

    MA

    TER

    IALE

    ARMATURA

    LONGITUDINALA BETON C12/15

    ARMATURA

    TRANSVERSALA

    M +

    M -

    Nivel Sectiune

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    37

    MEd E MEd

    G VEd E VEd

    G

    [kNm] [kNm] [kN] [kN]

    P A + 782 -67 245 -69

    P Bdr + 573 -50 234 -45

    P Cdr + 783 -97 245 -79

    P Bst1 - -697 -77 245 77

    P Cst1 - -513 -39 234 44

    P Dst1 - -783 -67 245 69

    P Bst2 - -567 -36 245 72

    P Cst2 - -457 -28 234 43

    P Dst2 - -727 -52 245 68

    (p-p')/pmax

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    38

    (

    )

    forta taietoare de proiectare asociata plastificarii sectiunii

    deschiderea grinzii

    ( ) coeficient al conditiilor de lucru (conform STAS 10107-0/90)

    ( ) forta taietoare normalizata (conform STAS 10107-0/90)

    rezistenta de calcul la intindere a betonului redusa

    - proiectia orizontala normalizata a fisurii inclinate critice (conform STAS 10107-0/90)

    forta taietoare capabila adimensionalizata

    aria armaturii inclinate

    forta taietoare capabila

    gradul de asigurare structurala seismica la forta taietoare

    VEd[kN]

    P A +

    -25.92 1.0 0.61 1.19 1.10 0 95 3.65 OK

    P Bdr + 31.14 1.0 0.61 1.31 1.20 0 85 2.74 OK

    P Cdr +

    -21.32 1.0 0.61 1.19 1.10 0 95 4.44 OK

    P Bst1 -

    134.68 0.7 0.44 1.18 1.51 314 146 1.08 OK

    P Cst1 - 109.01 0.7 0.45 1.25 1.57 314 134 1.23 OK

    P Dst1 -

    112.08 0.9 0.52 1.10 1.19 314 139 1.24 OK

    P Bst2 - 129.68 0.7 0.46 1.28 1.57 314 154 1.19 OK

    P Cst2 - 119.14 0.7 0.40 1.26 1.76 314 135 1.13 OK

    P Dst2 -

    111.08 0.9 0.52 1.23 1.32 314 149 1.34 OK

    1.22

    si,cr `Qeb As,i VRd R3j V

    R3j V >1

    3.61

    1.18

    Nivel Sectiune

    M +

    M -

    mt Rt,red (medie)

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    39

    4.CALCULUL SI

    PENTRU STALPII CADRU TRANVERSAL CURENT PENTRU

    NIVELUL 1 SI PARTER

    Pentru determinarea gradului de asigurare structurala seismica asociat stalpilor este necesar

    calculul fortei axiale normalizata din incarcarile gravitationale de lunga durata ; cu valorile

    factorului se determina ductilitatea elementului, q, in functie de valoarea procentului de

    indeplinere de conformare ductila elementului pentru clasa M de ductilitate (conform P100-

    1/2006 capitolul 5). Valorile factorului de comportare q sunt indicate in tabelul urmator

    (conform P100-3/2008 ANEXA B)

    forta axiala normalizata

    forta axiala din incarcari gravitationale de lunga durata

    factor de comportare

    In continure se prezinta calculul pentru gradului de asigurare structurala la moment incovoietor

    stalpii din cadrul transversal curent la Parter si la nivelul 1.

    procent de armare al armaturii pe o latura a sectiunii , al armaturii totale si

    procentul de armare transversala

    ,

    moment incovoietor, forta axiala,respectiv forta taietoare generate de actiunea

    seismica considerand spectrul de raspuns elastic

    ,

    , moment incovoietor, forta axiala, respectiv forta taietoare generate de

    actiunea incarcarilor gravitationale de lunga durata (incluse in gruparile de incarcari speciale

    asociate actiunii seismice)

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    40

    fcm= 20 MPa fym= 405 MPa fywm= 241

    fctk= 1 MPa s= 1.15 s= 1.15

    s= 1.5 CF= 1.2 CF= 1.2

    CF= 1.2 fyd= 293 MPa fywd= 175 MPa

    fcd= 11 MPa as= 35 mm

    fctd= 0.6 MPa max= 2.1 %

    b h Aslat As

    tot nsw Asw s plat ptot pe

    [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [%] [%] [%]

    A 450 450 603 1608 3.41 50 250 0.323 0.861 0.152

    B 500 500 603 1608 3.41 50 250 0.259 0.692 0.137

    C 500 500 603 1608 3.41 50 250 0.259 0.692 0.137

    D 450 450 603 1608 3.41 50 250 0.323 0.861 0.152

    MEd E NEd

    E VEd E MEd

    G NEd G VEd

    G

    [kNm] [kN] [kN] [kNm] [kN] [kN]

    A 610 976 320 -13 -1240 -14

    B 950 16 513 9 -1373 10

    C 950 -16 513 -9 -1373 -10

    D 610 -976 320 13 -1240 14

    BETON C12/15ARMATURA

    LONGITUDINALA

    ARMATURA

    TRANSVERSALA OB37

    MA

    TER

    IALE

    Geometrie si armare stalp PARTER (JOS)

    AX

    AX

    EFORTURI SEISM SY+ EFORTURI INCARCARI LD

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    41

    forta axiala de calcul

    moment incovoietor de calcul asociat comportarii inelastice

    inaltimea zonei comprimate

    Pentru determinarea momentului incovoietor capabil al sectiunii stalpului :

    1. Se determina ( )

    2. Se compara cu :

    daca atunci ( )

    daca atunci (

    ) ( )

    3. Pentru se foloseste METODA GENERALA .

    gradul de asigurare seismica structurala la moment incovoietor

    50 %

    3.ntre armturile din coluri se va prevedea, pe fiecare latur, cel puin cte o bar

    intermediar (15%);15 %

    4. Pentru clasa M de ductilitate, distana n seciune dintre barele consecutive aflate la

    colul unui etrier sau prinse de agrafe nu va fi mai mare de 250 mm.(15%);15 %

    5. Pentru clasa M de ductilitate, n zonele critice ale stlpului, distana dintre etrieri

    trebuie s fie s min{b0/2; 175 mm; 8dbL} (10%);10 %

    Conditii de alcatuire si detaliere - STALPI Verificare

    1. Pentru clasa M de ductilitate, valorile normalizate ale forei axiale d nu vor depi

    valoarea 0,55 (15%)-

    2.Coeficientul de armare longitudinal total este cel puin 0,008 (15%); -

    6.Coeficientul de armare transversal cu etrieri va fi cel puin 0,0035 n zona critic a

    stlpilor de la baza lor, la primul nivel i 0,0025 n restul zonelor critice (10%);10 %

    7. nndirile armturilor n stlpi se dezvolt pe cel puin 40 diametre, cu etrieri

    ndesii pe zona de nndire (p10%).-

    8. Dimensiunea minim a seciunii transversale este cel puin de 300 mm (10%). 10%

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    42

    NEd MEd x MRd [kN] [kNm] [mm] [kNm]

    A 0.60 3 2 50 % 2.5 850 231 170 150 0.65

    B 0.53 3 2 50 % 2.5 1366 389 246 190 0.49

    C 0.53 3 2 50 % 2.5 1380 371 248 201 0.54

    D 0.60 3 2 50 % 2.5 1630 258 326 98 0.38

    MRd B

    = 190 kNm MRd C

    = 201 kNm MRd D

    = 98 kNm

    b h Aslat As

    tot nsw Asw s plat ptot pe

    [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [%] [%] [%]

    A 450 450 603 1608 3.41 50 250 0.323 0.861 0.152

    B 500 500 603 1608 3.41 50 250 0.259 0.692 0.137

    C 500 500 603 1608 3.41 50 250 0.259 0.692 0.137

    D 450 450 603 1608 3.41 50 250 0.323 0.861 0.152

    MEd E

    NEd E

    VEd E

    MEd G

    NEd G

    VEd G

    [kNm] [kN] [kN] [kNm] [kN] [kN]

    A 433 731 287 -39 -1016 -25

    B 743 22 492 27 -1139 17

    C 743 -22 492 -27 -1139 -17

    D 433 -731 287 39 -1016 25

    AX d q ductil q neductil % prevederi q R3j M

    Geometrie si armare stalp NIVEL 1 (JOS)

    Pentru stalpii din axele B,C,D s-a folosit METODA GENERALA pentru a determina momentul capabil MRd folosind

    programul XTRACT (rezultatele analizei nu sunt detaliate in aceasta pagina)

    AX

    EFORTURI SEISM SY+ EFORTURI INCARCARI LD

    AX

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    43

    moment capabil al stalpului la Parter in sectiunea de la baza

    moment capabil al stalpului la nivelul 1 in sectiunea de la baza

    moment capabil negativ al grinzii peste nivelul 1

    moment capabil negativ al grinzii peste nivelul 1

    moment capabil al stalpului la Parter in sectiunea superioara

    (

    )

    inaltimea libera a stalpului

    forta taietoare de proiectare

    gradul de asigurare seismica structurala la forta taietoare

    -

    NEd MEd x MRd [kN] [kNm] [mm] [kNm]

    A 0.49 3 2 50 % 2.5 723 134 145 147 1.10

    B 0.44 3 2 50 % 2.5 1130 324 203 188 0.58

    C 0.44 3 2 50 % 2.5 1148 270 207 188 0.70

    D 0.49 3 2 50 % 2.5 1308 212 262 98 0.46

    MRd D

    = 98 kNm

    AX R3j M

    d q ductil q neductil % prevederi q

    Pentru stalpul din axul D s-a folosit METODA GENERALA pentru a determina momentul capabil MRd folosind programul

    XTRACT (rezultatele analizei nu sunt detaliate in aceasta pagina)

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    44

    5. CALCULUL LA NIVELUL PARTERULUI

    Conform noului cod de evaluare seismica P100-3/2006 gradul de asigurare structurala la nivelul structurii se determina cu relatia:

    ( )

    forta taietoare capabila a elementului corespunzatoare mecanismului de cedare

    forta taietoare din actiunea seismica

    factorul de comportare asociat elementului respectiv

    Conform metodologiei de nivel 2 si tabelului 8.3 din codul P100-3 constructia analizata se incadreaza in clasa II de risc

    seismic.

    MRd,P jos MRd,E1

    jos MRd,st gr MRd,dr

    gr MRd,P sus H0 VEd fctd ' VRd

    [kNm] [kNm] [kNm] [kNm] [kNm] [m] [kN] [Mpa] [kN]

    A 150 147 0 100 51 2.75 73 0.71 1.79 0.81 182.208 2.49

    B 190 188 -185 98 142 2.75 121 0.74 1.71 0.76 195.093 1.62

    C 201 188 -161.65 100 135 2.75 122 0.74 1.71 0.76 194.686 1.59

    D 98 138 -216.32 0 90 2.75 68 0.79 1.81 0.80 183.666 2.69

    AX si,cr `Qeb R3j V

    min(VEd ,VRd ) VEd E/q

    [kN] [kN]

    A 73 128.02

    B 121 205.13

    C 122 205.13

    D 68 128.02

    R3 =

    AX

    0.58

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    45

    TEMA 4

    Propuneti o solutie de interventie si evaluati din punct de vedere seismic performanta

    structurala a constructiei consolidate utilizand METODOLOGIA DE NIVEL 1.

    Pentru structura data a rezultat un grad de seismicitate R3=0.58 incadrandu-se intr-o clasa de

    risc seismic gradul II. Pentru a mari gradul de asigurare structurala al constructiei se propune

    o consolidare cu panouri cu contravantuiri metalice. S-a optat pentru aceasta solutie din

    urmatoarele considerete :

    (a) creterea substanial a rezistenei i a rigiditii structurii; (b) realizarea mai simpl a golurilor necesare pentru iluminatul natural, circulaie, n panourile n care se intervine etc.; (c) creterea masei introduse prin ataarea elementelor metalice de consolidare este mult mai mic, n raport cu alte soluii de intervenie; (d) soluia de consolidare poate fi prefabricat i astfel durata de execuie se poate reduce semnificativ.

    Elementele nou-introduse se vor amplasa astfel :

    Dispunere panouri contravantuiri metalice

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    46

    Se va analiza structura nou-introdusa prin metodologia de nivel 1. In acest sens, se va folosi

    un calcul aproximativ urmarind urmatoarele ipoteze: pentru o dimensionare mai rationala se

    propune ca 70% din forta seismica sa fie distribuita panourilor contravantuite iar 30% cadrelor

    din beton armat; incarcarile gravitationale sunt preluate de elementele verticale din beton

    armat ale structurii; greutatea panourilor este neglijata; se va neglija rigiditatea montatilor din

    alcatuirea panoului.

    Pentru simplificarea calculelor se considera o incarcare echivalenta aproximativa :

    Nivel Masa de nivel mk

    (t)

    6 720

    5 720

    4 720

    3 720

    2 720

    1 720

    CALCULUL FORTEI SEISMICE SI A FORTELOR SEISMICE DE NIVEL

    Se considera un factor de comportare q=3.5 ( conform P100-3/2008 anexa F 2.2 )

    ( )

    Nivel Inaltimea de nivel hi (m)

    Forta seismica de nivel

    [kN]

    Forta taietoare de

    nivel [kN]

    5 18 1469 1469

    4 15 1224 2693

    3 12 979 3672

    2 9 734 4406

    1 6 490 4896

    P 3 245 5141

    In continuare se vor dimensiona contravanturile verticale pe baza ipotezelor anterioare si pe

    baza prevederilor specifice elementelor din otel din P100-1/2006. Forta taietoare se imparte

    intre cele doua panouri amplasate pe directie transversala.

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    47

    ( )

    Sistemul de contravantuiri este unul concetric astfel incat in calcul se va considera ca forta

    seismica este preluata doar de diagonala intinsa, cea comprimata fiind iesita din lucru in urma

    fenomenului de flambaj.

    fy fu E G

    [N/mm] [N/mm] [N/mm] [N/mm]

    355 510 210000 81000 0.3

    PROFIL A Iy Iz iy iz

    [cm2] [cm4] [cm4] [cm] [cm]

    33.370496x2771.8364684397733.4 2771.8 204.9 9.1 2.5

    LUNGIMI DE FLAMBAJ

    my = 1 Lcr = 5.632 m

    COEFICIENTI DE ZVELTETE

    `l= 1.43 `l= 1.43 1.3

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    48

    In continuare se vor evalua fortele taietoare generate de actiunea seismica in stalpi cadrelor

    din beton armat si se va determina gradul de asigurare R3V

    .

    Nivel Forta

    taietoare de nivel [kN]

    Aria totala

    Ac [m2]

    med (N/mm2)

    R3V

    5 441 8 0.06 8.02

    4 808 8 0.10 4.38

    3 1102 8 0.14 3.21

    2 1322 8 0.17 2.67

    1 1469 8 0.18 2.41

    P 1542 8 0.19 2.29

    Pentru calculul gradului de asigurare structurala R3N

    se considera ca incarcarile gravitationale

    sunt preluate de cadrele din beton armat. Efectul indirect din actiunea seismica se transmite

    doar la stalpii marginali. Desi stalpii care fac parte din cadrele ce includ panourile

    contravantuite preiau in mod normal o forta axiala mult mai mare decat cei din restul cadrelor,

    se va considera in mod simplificat ca efectul indirect se distribuie uniform la toti stalpii.

    Forte axiale din incarcari gravitationale

    Aaf=7.65 m2 Aaf=13.72 m2 Aaf=13.72 m2 Aaf=7.65 m2

    E1

    P

    45

    9 k

    N5

    51

    kN

    82

    3 k

    N

    82

    3 k

    N

    98

    7 k

    N

    98

    7 k

    N

    63

    7 k

    N5

    51

    kN

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    49

    Forte axiale din efectul indirect al actiunii seismice

    Valoarea maxima a eforturilor axiale normalizate se inregistreaza in stalpul marginal din axele

    A si D pentru care . Conform Anexei B din P100-3, pentru stalpi valoarea

    admisibila a fortei axiale normalizate de compresiune este ,rezulta ca:

    29

    5 k

    N3

    94

    kN

    29

    5 k

    N3

    94

    kN

    17.4

    MRE1

    = 5140 kNm

    MRP= 6854 kNm

    N= 754 kN N= 823 kN N= 823 kN N= 932 kN

    b= 450mm b= 500mm b= 500mm b= 450mm

    h= 450mm h= 500mm h= 500mm h= 450mm

    = 0.30 = 0.26 = 0.26 = 0.37

    N= 945 kN N= 987 kN N= 987 kN N= 945 kN

    b= 450mm b= 500mm b= 500mm b= 450mm

    h= 450mm h= 500mm h= 500mm h= 450mm

    = 0.37 = 0.32 = 0.32 = 0.37

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    50

    Gradul de asigurare global pentru intreaga structura R3 este egal cu :

    (

    )

    Structura este asigurata din punct de vedere seismic in conformitate cu metodologia de nivel1.

    Descriere solutie panouri contravantuite : Cadrul metalic este format din montanti si rigle sub

    forma de profile UPN220; diagonalele IPE220 sunt prinse la noduri cu sudura in adancime

    prin intermediul guseelor; conlucrarea cu structura existenta se realizeaza prin intermediul

    unor gujoane sudate de panou si a unor gujoane post-instalate in elemenele din beton;

    suprafata elementelor din beton se buciardeaza, apoi se monteaza armatura sub forma de

    freta iar in final in spatiul existent se injecteaza sub presiune un mortar necontractil.

    Panou cu contravantuiri metalice

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE INDUSTRIALE SI AGRICOLE

    51

    Panou cu contravantuiri metalice

    Detaliu nod