Sub1 STRUCTURI PERFORMANTE A. Structuri pentru cladiri cu un nivel si deschideri mari B. Structuri pentru cladiri etajate inalte Structuri cu deschideri mari –alcatuire generala A.Sisteme separate * Structura acoperisului * Structura verticala B. Sistem integrat C. Infrastructura Alcatuire generala - exemple

• Circul din Bucuresti • Piata acoperita din Royan

Sub2 Structura acoperisului Incarcari de proiectare:

1. Greutate proprie 2. Zapada 3. Vant 4. Cutremur vertical 5. Incarcari din instalatii/tehnologice

Greutatea proprie 1. Acoperisuri grele :

* din beton armat/ precomprimat (200 - 400kg/mp)

2. Acoperisuri usoare * din otel, lemn, materiale plastice (50 – 100 kg/mp) Sub3 Incarcare din zapada Depinde de:

1. Conditiile de amplasament 2. Geometria acoperisului 3. Greutatea proprie a acoperisului

2.1. Conditiile de amplasament a. Zona climatica : patru zone climatice cu incarcare de referinta intre 90-180 kg/mp; pentru Bucuresti incarcarea de referinta 150kg/mp. b. Efectul de adapostire: * reducere 20% pentru conditii normale de expunere si acoperis plat; * crestere de 10% pentru forme de acoperis care impiedica spulberarea 2.2.Geometria acoperisului α < 30° ..... c = 1.0 α > 60°...... c = 0.0 2.2.Geometria acoperisului 0 < α (med) < 30° ⇓ c1=1 ; c2 = (30+α)/30 α (med) > 60° ⇓ c1 = 0 c2 = 2 2.3. Efectul greutatii proprii asupra încărcarii de calcul • Acoperisuri usoare Incarcarea de referinta din zapada se majoreaza cu coeficientul de siguranta de γ ≅ 1.8 - 2.0 • Acoperisuri grele Incarcarea de referinta din zapada se majoreaza cu coeficientul de siguranta de γ ≅ 1.2 – 1.5 2.4. Incarcare de calcul cu zapada (exemplu) • Amplasament : Bucuresti zona “C” incarcarea de referinta gz = 150 kg/mp • Conditii normale de expunere Ce = 0.8 • Greutate proprie acoperis 50 kg/mp • Coeficient de siguranta γ = 2.0 • Incarcare de calcul : pz = 150 x 0.8x 2.0 = 240 kg/mp 3. Incarcare din vant Depinde de: • Conditiile de amplasament * zona climatica (Bucuresti, zona B, gv = 42 kg/mp) * conditii de microrelief (amplasamente adapostite/expuse) *mediu construit • Forma cladirii/acoperisului 3.Incarcare din vant. Efectul formei acoperisului (a) Presiune/suctiune pe o

cupola sferica inalta (3/4 din sfera)

(b) Suctiune o o cupola plata (putin inalta)

(c) Suctiune/presiune pe un acoperis cilindric cu cabluri paralele

0. Cutremur vertical • Acoperisurile si consolele cu deschideri mari se calculeaza la actiunea componentei verticale a cutremurului • Forta seismica verticala: Fv = 1.5KsG • Pentru Bucuresti Fv = 0.3G

Sub4 Structura acoperisului Structura acoperisului transmite incarcarile aferente acoperisului la structura verticala Acoperisul - cerinte de performanta structurala- • Stabilitate / Rezistenta / Rigiditate II. Structura verticala -incarcari de proiectare- * greutatea acoperisului (inclusiv zapada); * greutatea proprie a structurii verticale * greutatea inchiderilor * forta seismica * forta din vant * efectele variatiilor de temperatura Structura verticala- cerinte de performanta structurala Stabilitate / Rezistenta / Ductilitate / Rigiditate Structuri pentru cladiri cu deschideri mari Structura acoperisului Elemente si subansambluri structurale Elemente structurale fundamentale 1.Cablu - intindere axiala 2.Grinda - incovoiere 3.Arc - compresiune Sub5 Structuri cu cabluri clasificari Suprafete cu simpla curbura Suprafata cu dubla curbura Un singur rand de cabluri Ferma de cabluri

Structuri cu simpla curbura si un singur rand de cabluri. Au deformabilitate ridicata sub efectul zapezii si al vantului. Necesita lestare Acoperis GREU Structuri cu dubla curbura si ferme de cabluri Prin alcatuire sunt putin deformabile Nu necesita lestare Acoperis USOR Sub6 Structuri cu simpla curbura - principii de alcatuire – Structura cu cabluri paralele Eforturi cu valori mari in elementele prindere ale cablurilor Structuri pe plan circular 1. Plan complet liber 2. Plan cu un stalp central Exemple: Stadion la MONTEVIDEO (1956) Plan circular; cupola inversa 256 cabluri radiale Acoperis din placi prefabricate de b.a. Inel exterior din b.a. Inel interior metalic Bazin de inot la Wuppertal (Germania) Plan dreptunghiular Sala de expozitie si antrenament la Dortmund Garaj la Krasnoiarsk Sub7 Ferme de cabluri • Stabilitatea la actiune vantului si zapezii estea asigurata prin cabluri de intindere (de stabilizare) • Eforturile din elementele grinzii depind de geometria fermei • Permit folosirea acoperisurilor de tip “usor” - forme geometrice – • Ferme concave 1. Cablu portant 2. Cablu de intindere (stabilizare) 3. Diagonale/montanti intinsi • Ferme convexe 1. Cablu portant 2. Cablu de intindere (stabilizare) 3. Diagonale/montanti comprimati • Ferme mixte 1. Cablu portant 2. Cablu de intindere (stabilizare) 3. Montanti comprimati 4. Montanti intinsi

Structuri cu ferme de cabluri - principiu de alcatuire Ferme de cabluri pe plan circular – principii de alcatuire Sub8 Ferme de cabluri- transmiterea eforturilor –

In cazul fermelor de cabluri stabilitatea structurii la actiunea vantului si a zapezii e asigurata de cablurile de intindere Geometria formei determina eforturile din elementele grinzi Transmiterea eforturilor se realizeaza prin cabluri de ancorare si stalpi care preiau eforturile cablurilor portante si de stabilizare I In plan circular se creeaza un inel interior intins si unul ext comprimat Eforturile din inelul comprimat sunt preluate de stalpii verticali radiali

Sub10 Structuri cu grinzi • Grinzi din otel • Grinzi din lemn lamelar lipit • Grinzi din beton precomprimat Grinzi din otel Principii de alcatuire: • Grinzi cu inima plina • Grinzi cu zabrele Clasificare in functie de forma sectiunii transversale A. Grinzi plane B,C. Grinzi spatiale Cadru metalic cu inima plina Grinzi metalice cu inima plina

Grinzi cu zabrele din otel formate din segmente modulate Grinzi cu zabrele din otel Sub12 Structuri cu arce • Arce din piatra/zidarie • Arce din beton armat • Arce metalice • Arce din lemn lamelar lipit Arce Forma axei arcului depinde de modul de incarcare (compresiune pentru incarcarea dominanta) Incarcarile nesimetrice provoaca incovoiere in arc Tasarile diferentiate sporesc eforturile in arc Impingerile laterale depind de sageata arcului Arce – alcatuiri, mod de asezare in structura Arce cu doua articulatii Arcele cu articulatii nu transmit momente la fundatii Arcele cu tirant nu transmit impingeri laterale Arce cu trei articulatii Sunt sisteme static determinate (eforturile interioare nu depind de rigiditatea arcului) Nu sunt sensibile la tasari diferentiate Sub14 Sisteme de contravantuire

sub15 Structuri cu arce din LLL Sala polivalenta la Nantes • Suprafata 50.0 x 110.0 m • Arce cu doua articulatii din LLL cu h = 96 cm • Pane h = 60 cm • Stalpi din beton armat • Placa din beton armat lucreaza ca tirant pentru a prelua

impingerile Patinoar artificial la Berna • Patinoar + tribune pentru 16.000 spectatori • Arce cu doua articulatii cu D = 45-85 m asamblate la santier din trei bucati • Arce cu sectiune chesonata de 48.5-120 cm (cu pereti de 12-15 cm) • Contavantuiri in planul acoperisului din lemn ecarisat • Tirant din teava patrata Sala polivalenta la Leiden • Acoperis 75.0 x 102.5 m • Arce duble cu doua articulatii (2 x 14/100 cm) la interax de 230 cm • Arce asamblate din trei tronsoane • Pane din lemn ecarisat (718 cm) Sub16 Structuri cu arce si cabluri Suprafete cu dubla curbura -forme Arce + cabluri - exemple de alcatuire -

Sub9 Retele de ferme de cabluri -Alcatuiri- Retelele de ferme de cabluri sunt sisteme structurale de acoperire care combina fermele de cabluri pe mai multe directii ex: bazin inot 1964 tokyo JO sub17 Acoperisuri cu dubla curbura Generalitati- definitii - - forme de baza - - suprafete cilindrice- - paraboloizi- - suprafete riglate- - conoizi - - placi cutate- - cilindri intersectati - - forme in plan- - pierderea stabilitatii- - rigidizari-

-transmiterea eforturilor la reazeme- Sub18 Acoperisuri cilindrice- alcatuire generala- - eforturi sectionale in placa- -variatia eforturilor in placa- - eforturi in cilindrii lungi- - eforturi in cilindri lungi- Sub19 Cupole - forme in plan si in elevatie-

Cupole din elemente prefabricate- exemple- Cupola geodezica • Cupola realizata din bare, in retea poliedrica inscriptibila

intr-o sfera. Are muchii egale si unghiuri solide egale • In functie de diametrul cupolei poligonul se obtine prin

multiplicare laturilor poligoanelor fundamentale • Poate fi realizata cu unul sau doua straturi de bare (cupola

dubla este mai stabila) • Asigura maximum de spatiu util raportat la la suprafata

ocupata la sol • Permite executia cu elemente de serie Generarea cupolei geodezice Buchminster Fuller (dupa

1917) Cupole geodezice la CAESAR PALACE HOTEL – Las Vegas, Nevada • Constructii usoare care necesita numai reazeme verticale • Cupola care acopera sala de teatru are diametrul de 30.5 m Aula – Universitatea din Illinois • Cupola cu nervuri din beton armat • Diametrul 122 m • Nervurile sunt placi cutate care au rezistenta ridicata la incovoiere • Cupola a fost executata pe esafodaj apoi inelul a fost precomprimat si apreluat toata greutatea cupolei • Inelul este rezemat pe console radiale Aula – Anderson , Indiana • Placa curba subtire din beton armat • Executata la sol impreuna cu inelul de reazem • Ridicata la pozitie, pe stalpi, cu prese hidraulice Acoperisuri “pneumatice” • Acoperisuri alcatuite din elemente care se devin rigide sub

efectul presiunii interioare a aerului (membrane duble umplute cu aer sub presiune)

• Acoperisuri a caror forma este mentinuta prin suprapresiunea aerului din interiorul cladirii

BC PLACE – Vancouver – Canada (1986) • Arena multifunctioala cu 60.000 locuri pentru Expozitia

mondiala din 1986 • Forma in plan: elipsa cu axele 190 x 231 m (la data

respectiva cea mai mare deschidere acoperita “pneumatic” din lume)

• Inaltimea , maxima 27.50 m • Presiunea aerului circa 25 kg/mp (cu sistem de siguranta

pentru depresurizare care mentine invelitoarea la 6.0 m peste nivelul scaunelor si al terenului)

BC PLACE – Vancouver – Canada (1986) • Structura alcatuita din:

doua membrane translucide din fibra de sticla acoperite cu teflon; un sistem de cabluri din otel dispuse pe doua directii ancorat de o grinda de contur comprimata, in forma de “U”, din beton armat asezata la partea superioara a tribunelor

Acoperisuri curbe reticulate Structuri reticulate & prefabricate din beton armat Acoperisuri curbe reticulate din otel – forme diverse Acoperisuri reticulate curbe din otel – forme de baza Acoperisuri reticulate plane -forme de baza -

Acoperisuri reticulate plane - efectul pretensionarii-