ro-curs 6-a [compatibility mode]

CONSTRUCII MIXTE OEL - BETON

Conf.dr.ing Adrian CIUTINA

- CURS 6-a -

mbinri compuse (2)

Notele de curs pot fi descrcate de pe pagina de webhttp://www.ct.upt.ro/users/AdrianCiutina/

Universitatea Politehnica TimioaraFacultatea de ConstruciiDepartamentul de Construcii Metalice i Mecanica Construciilor

Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

4.2 Principii de calculCLASIFICAREA DUP REZISTEN I RIGIDITATE

n mod normal o caracterizare a nodurilor doar dup rezisten sau doar dup rigiditate este incomplet. O caracterizare complet trebuie s conin informaii despre ambii parametri. Pentru a putea caracteriza nodurile prin prisma ambelor sisteme de clasificare pentru modelarea structural (rezisten/rigiditate), EN 1994-1, bazat pe EN-1993-1-8, introduce trei concepte noi:

Tipul continuu acoper cazul nodurilor total rezistente i rigide. n acest caz, rotirea relativ dintre elementele mbinate este relativ mic, dac momentul ncovoietor aplicat este mai mic dect momentul rezistent al nodului;

Nodurile simple acoper cazul nodurilor articulate att n privina rigiditii ct i a momentului transmis. Noduri simple nu pot prelua momente ncovoietoare i pot asigura doar transferul forelor tietoare ntre elementele mbinate;

Tipul de noduri semi-continuu se refer la cazurile nodurilor rigide/parial rezistente, semi-rigide / total rezistente i semi-rigide/parial rezistente. n acest caz rigiditatea nodurilor poate influena rspunsul structural (distribuia eforturilor interne i a deformaiilor) i exist posibilitatea ca nodul s cedeze naintea elementelor mbinate. n acest caz este de preferat ca ductilitatea nodului s fie suficient pentru a permite redistribuirea eforturilor n structur.

Adrian Ciutina, Composite Steel-Concrete Structures

Interpretarea care trebuie dat acestor trei concepte depinde primordial de tipul de analiz care este efectuat:

n cazul unei analize elastice globale doar proprietatea de rigiditate este semnificativ pentru modelarea nodurilor structurale;

n cazul unei analize de tip rigid-plastic, caracteristica nodului este dat de rezisten; n toate celelalte cazuri, maniera n care nodurile sunt modelate depinde att de

rezisten ct i de rigiditate.

Table: Modelarea nodurilor i tipurile de analiz

Tabel: Tipuri de modelare a nodurilor


RigiditateRezisten

Total rezistente Parial rezistente Articulate

Rigid Continue Semi-continue *

Semi-rigid Semi-continue Semi-continue *

Articulat * *

*: Fr semnificaie

ModelareTip de analiz

Analiz elastic Analiz rigid-plasticElastic-perfect plastic sau

elasto-plasticContinu Rigide Total rezistente Rigide/Total rezistente

Semi-continu Semi-rigide Parial rezistente

Rigide/Parial rezistente

Semi-rigide/Total rezistente

Semi-rigide/Parialrezistente

Simpl Articulate Articulate Articulate



Prin urmare, calculul articulat se bazeaz pe ipoteza c grinzile sunt simplu rezemate i implic o prindere suficient de flexibil pentru a nu dezvolta momente n noduri. n cazul acestui concept, nodurile sunt clasificate ca nominal articulate, indiferent de metoda de analiz global. Dac este adoptat conceptul continuu, tipurile de noduri folosite depind de metoda de analiz global. Dac este folosit analiza elastic, nodul trebuie clasificat n funcie de rigiditate i se vor utiliza mbinri rigide. Dac este folosit o metod plastic, nodurile vor fi clasificate n funcie de rezisten i vor fi folosite mbinri total rezistente. Dac metoda global de analiz folosit este de tip elastic-plastic, atunci nodurile trebuie clasificate att dup rigiditate ct i dup rezisten. Se vor folosi noduri rigide i total rezistente. Metoda semi-continu accept faptul c cele mai multe din nodurile reale dezvolt o valoare intermediar a rigiditii, iar momentul capabil al nodului este limitat. n cazul n care este folosit analiza elastic, vor fi folosite nodurile semi-rigide. Dac este folosit analiza global de tip rigid-plastic, nodurile sunt clasificate numai n funcie de rezisten.


4.3 Metode de calcul a mbinrilor compuseGENERALITI

ntr-o analiz structural, se presupune c fiecare component lucreaz ca un resort, avnd propria sa lege de comportament. Pornind de la valorile momentului capabil Mj,Rd i a rigiditii iniiale Sj,ini poate fi dedus curba moment-rotire, ca n figura de mai jos.

Funciunea structural ndeplinit de mbinri este ilustrat n figura urmtoare (exemplu pentru o mbinare compus cu plac de capt):

Rezistena la traciune este furnizat armtura din placa din beton i de ctre partea superioar a mbinrii metalice (uruburi).

Aceste eforturi de ntindere sunt contrabalansate de eforturile de compresiune localizate n partea inferioar a grinzii metalice i stlp.

Rezistena la forfecare este furnizat de panoul de inim al stlpului.

TensionShear

M1V1V2M2

Beam

ColumnCompression


rezistenelor componentelor individuale astfel nct s fie satisfcute urmtoarele trei condiii de baz:

Eforturile interne i forele externe aplicate pe mbinare sunt n echilibru;

Eforturile interne nu sunt mai mari dect rezistenele componentelor; Nu este depit capacitatea de deformaie maxim a componentelor.

Figura: transferul tipic al eforturilor n mbinri prin

intermediul diferitelor componente

Prin mprirea mbinrii n zone de ntindere, compresiune i forfecare, rezistena mbinrii poate fi determinat prin asamblarea

Zona de forfecare Zona ntins

Zona comprimat

4.3 Metode de calcul a mbinrilor compuseGENERALITI

Adrian Ciutina, Advanced Design of Steel and Concrete Composite Structures

DETERMINAREA MOMENTULUI CAPABIL 4.3 Metode de calcul a mbinrilor compuse

Momentul capabil de calcul Mj,Rd al unei mbinri compuse cu plac de capt i prindere cu uruburi este oferit de formula urmtoare:

=r

RdtrrRdj FhM ,,

h

h

h

F tr1

F tr2

t

2

t

1

t

a

RdM

taF

Figura: Momentul capabil de calcul al unei mbinri compuse cu plac de capt i uruburi.

Ftr,Rd este rezistena minim de calcul n traciune, corespunztoare rndurilor de uruburi sau armturii;

hr este braul de levier care corespunde rndului componentei ntinse r.


Cercetrile ntreprinse pe mbinri compuse au demonstrat faptul c urmtoarele componente pot controla capacitatea la traciune a mbinrii:

Rezistena la traciune a armturii. Conexiunea dintre grinda metalic i dala din beton armat. Rezistena la traciune a componentelor din oel. Valoarea efortului longitudinal de forfecare dintre beton i grinda

metalic. Rezistena la compresiune a tipului de mbinare prezentat n figura de mai sus (detaliu metalic) se bazeaz pe considerarea urmtoarelor tipuri de cedare:

Prin considerarea rezistenei la compresiune a poriunii inferioare a grinzii (inim+talpa inferioar).

Prin considerarea rezistenei la compresiune a inimii stlpului (strivire).Obs: Pentru mbinri cu alte tipologii, trebuie considerate moduri de cedare corespunztoare, cum ar fi alunecarea uruburilor n corniere sau flambajul prin ncovoierersucire pentru plcuele de inim.



Panoul de inim al stlpului trebuie calculat s reziste forelor orizontale de forfecare. Pentru calculul acestor fore, trebuie considerate toate prinderile care sunt concurente n nod. Pentru o mbinare cu prindere de o singur parte a stlpului, fr for axial, rezultanta forelor de forfecare va fi egal cu fora de compresiune din partea inferioar a grinzii.

Pentru un nod cu dou prinderi simetrice i momente egale, fora rezultant de forfecare este 0.

n cazul unui nod cu dou prinderi simetrice i momente acionnd n acelai sens, forele de forfecare din panou se vor aduna.

Rezistena panoului de inim a stlpului poate fi mrit prin alegerea unei seciuni superioare pentru stlp sau prin folosirea unor rigidizri de forfecare:



Eurocode 3, Partea 1.8 conine o metod simplificat pentru calculul rigiditii mbinrilor metalice. Aceast metod folosete metoda componentelor, n care rspunsul rotaional este determinat din proprietile mecanice ale diferitelor componente ale mbinrii: placa de capt, corniere, talpa stlpului, uruburi etc. Avantajul acestei abordri rezid n faptul c pentru orice mbinare poate fi calculat comportamentul, prin descompunerea acesteia n componente. Procedura const n derivarea rigiditii la rotire a unei mbinri din rigiditile elastice ale componentelor constitutive. Rigiditatea elastic a fiecrei componente este reprezentat printr-un resort care se supune unei legi de tip for-deformaie:unde: - Fi este fora n componenta i; - E modulul de elasticitate al oelului;- ki este rigiditatea componentei i; - wi este deformaia resortului

componentei i.

DETERMINAREA RIGIDITII 4.3 Metode de calcul a mbinrilor compuse


Aceste componente sunt legate n serie sau paralel astfel nct ntreaga mbinare poate fi echivalat cu un singur resort . Metoda este ilustrat n figura din dreapta (mbinare cu plac de capt). n acest exemplu, rigiditatea mbinrii poate fi determinat din rigiditatea urmtoarelor componente:

Panoul de inim al stlpului nerigidizat la forfecare (k1) Panoul de inim al stlpului nerigidizat la compresiune (k2) Inima stlpului la ntindere (k3) Talpa stlpului la ncovoiere (k4)

Placa de capt la ncovoiere (k5) uruburile la ntindere (k10) Barele de armare la ntindere (k13)

DETERMINAREA RIGIDITII 4.3 Metode de calcul a mbinrilor compuse

k1

jMj

k2

k3 k4 k5k10

ks

ro-curs 6-a [compatibility mode]

Documents