Actiuni specifice

constructiilor agricole

Curs 5

Solicitări ce acţionează asupra unei construcţii zootehnice

şi condiţii ce trebuie îndeplinite de către elementele de

construcţie

Acţiunile în construcţii

SR EN 1990-2004, CR 0-2005

provin de regulă din

• greutatea proprie a elementelor şi subansamblurilor structurale şi nestructurale,

• din condiţiile de exploatare şi din mediul înconjurător (acţiunea vântului, acţiunea zăpezii, acţiunea variaţiilor de temperatură) sau

• acţiuni excepţionale (acţiunea seismului, impact, explozii).

Clasificarea acţiunilor

După variaţia lor în timp:

• Acţiuni permanente (G):

• Se aplica in mod continuu, cu o intensitate practic constanta in raport cu timpul (sunt constante pe toata durata de exploatare)

• Acţiuni variabile (Q):

• intensitatea lor variază sensibil în raport cu timpul sau pot lipsi total pe intervale lungi de timp

• Accidentale (A):

• Intervin foarte rar pe perioada de exploatare a unei construcţii cu intensităţi semnificative;

• Acţiunea seismică, încărcări din inundaţii catastrofale, încărcări cu caracter de şoc datorate exploziilor sau ciocnirii autovehiculelor de elementele de construcţii.

După natura răspunsului structural:

• Acţiuni statice

• Acţiuni dinamice

Acţiuni permanente, G, GkSe aplica in mod continuu, cu o intensitate practic constanta in raport cu timpul (sunt

constante pe toata durata de exploatare)

Acţiuni directe din greutatea proprie a elementelor structurale, a elementelor fixate

pe construcţii (a elementelor de închidere, a elementelor de izolare, egalizare,

finisaj)

Acţiuni indirecte datorate contracţiei betonului, tasărilor diferenţiate şi

precomprimării

Evaluarea greutăţii elementelor de construcţii şi a încărcărilor

permanente cu valori caracteristice se determină astfel:

Gk - Încărcarea permanentă cu valoare caracteristică, [kN; kN/m; kN/m2]

V - volumul de material ce acţionează

- într-un punct (încărcare concentrată)

- pe o lungime de 1 metru

- pe o suprafaţă de 1 m2

γ – greutatea specifică [N/m3] a materialului respectiv

VGk

Acţiuni variabile, Qk

Variabile – intensitatea lor variază sensibil în raport cu timpul sau pot

lipsi total pe intervale lungi de timp

• Încărcări climatice, utile pe planşee, pe acoperişuri,

(tehnologice, animale, furaje, materiale depozitate, utilaje,

greutatea pereţilor despărţitori, a utilajelor, a lichidelor din

conducte)

Incărcări utile - tehnologice se datorează procesului de exploatare

Adăposturi pentru animale Încărcare caracteristică [KN/m2]

Pasari 1,5

Ovine 2,0

Animale mici (porcine, vitei) 4,0

Animale mari (cabaline, bovine) 5,0

Încărcări variabile - climatice

• Încărcări din zăpadă,

• Încărcări din vânt,

• Încărcări din diferenţe

de temperatură

SR EN 1991-1-3-2005, Eurocode

1: Acţiuni asupra structurilor.

1-3: Acţiuni generale – Încărcări

date de zăpadă

Încărcarea din zăpadă este o încărcare statică ce acţionează vertical pe metru

pătrat de proiecţie orizontală a suprafeţei acoperişului.

ktei sCCs μi - coeficientul de formă pentru încărcarea din zăpadă pe acoperiş; stabileşte

distribuţia încărcării din zăpadă pe acoperişuri de diferite forme.

Ce - coeficientul de expunere al amplasamentului construcţiei; reduce sau creşte

încărcarea din zăpadă pe acoperiş funcţie de topografia locală a amplasamentului

şi de obstacolele de lângă construcţie

Ct - coeficientul termic; reduce încărcarea din zăpadă pe acoperiş în funcţie de fluxul

termic ce poate cauza topirea zăpezii la nivelul acoperişului.

s0k - valoarea caracteristică a încărcării din zăpadă pe sol [KN/m2] în amplasament.

Valoarea caracteristică a încărcării din zăpadă pe acoperiş, se determină astfel:

kteik sCCs ,0

CR 1-1-3-2005, Cod de

proiectare. Evaluarea

actiunii zapezii asupra

constructiilor

Sasm Sasc Sasm

T/2

T/2

T/2

T/2

L/2 L/2 L/2 L/2

Nsm Nsc Nsm

Msm=Nsm e1Msm

Acţiunea vântului se manifestă prin forţe exterioare

distribuite, orientate, în mod preponderent, normal la

suprafaţa expusă.

Din punct de vedere al efectului asupra construcţiilor,

acţiunea vântului se consideră ca sumă a două

componente: statică şi fluctuantă.

SR EN 1991-1-4/2006

1: Acţiuni asupra

structurilor. 1-4: Acţiuni

generale – Acţiuni ale

vântului.

NP 082-2004

Cod de proiectare. Bazele

proiectarii si actiuni asupra

constructiilor. Actiunea

vantului.

Acţiunea vântului

Acţiunea vântului este evaluată fie de presiunea vântului fie de forţele

produse de vânt pe construcţii şi pe structuri.

Presiunile sau forţele acţionează normal pe suprafaţa expusă.

Presiunea totală a vântului pe un element este suma algebrică a

presiunilor (orientate către suprafaţă) şi sucţiunilor (orientate dinspre

suprafaţă) pe cele două feţe ale elementului.

Presiunile sunt considerate cu semnul (+) iar sucţiunile cu semnul (-).

Acţiunea vântului (NP082-04)

Presiunea vântului la înălţimea z deasupra terenului, w(z), pe suprafeţele

rigide exterioare sau interioare ale structurii se determină cu relaţia:

peref czcqzw )(

unde:

qref - presiunea de referinţă a vântului

ce(z) - factorul de expunere la înălţimea z deasupra terenului

cp - coeficientul aerodinamic de presiune

SR EN 1991-1-4 / 2006

Presiunea vântului, w(z), la

înălţimea z deasupra

terenului, pe suprafeţele rigide

ext. sau int. ale structurii se

determină cu relaţia:

bep qzczq )()(

unde:

qp(ze) - presiunea dinamică de vârf

pentru înălţimea de referinţă, ze

cpe - coeficientul aerodinamic de

presiune (pentru presiunea exterioară)

ce(z) - coeficientul de expunere la

înălţimea z deasupra terenului (depinde şi

de categoria de teren)

qb - presiunea vitezei de referinţă

ρ =1,25 kg/m3 - densitatea aerului

vb - viteza de referinţă a vântului

cdir =1 - coeficient de direcţie

cseason =1- coeficient de anotimp

vb,0 - valoarea fundamentală a vitezei

de referinţă a vântului

peep czqzw )(

)(2

1)( 2 zvzq bb

0,bseasondirb vccv

cpEh

l

cn3

cpA,B,C

cpE

b

cp cp cp cp

cpD

cpD

1: Acţiuni asupra structurilor

1-5: Acţiuni generale – Acţiuni termice

SR EN 1991-1-5 / 2007, 2008Diferenţele de temperatură conduc la apariţia efectelor de alungire sau scurtare a elementelor structurale.

Deformatiile liniare datorate eforturilor de compresiune sau de întindere, (Δl) se obţin cu relaţia:

unde:

- coeficientul de dilatare termică

L - lungimea elementului structural;

ΔT - diferenţa de temperatura caracteristică.

Δl = α*L*ΔT

EI

Mm

Δ Δ

L

→ F

F F

Coeficienţi de dilatare liniară

Material αT (x10-6/°C)

Aluminiu, aliaj de aluminiu 24

Oţel inoxidabil 16

Oţel laminat, oţel forjat sau fontă 12

Beton cu agregate uşoare 7

Beton 10

Zidărie de cărămidă 6 … 10

Lemn, în lungul fibrei 5

Lemn, perpendicular pe fibră 30 … 70

Acţiunea seismică se stabileşte conform

normativului P-100/2006 şi depinde de:

- Amplasarea geografică şi geologică a clădirii;

- Clasa de importanţă a clădirii în funcţie de destinaţie;

- Natura sistemului structural;

- Caracteristicile dinamice ale clădirii şi ale zonei;

- Greutatea clădirii şi modul de distribuţie a masei pe structură.

• Situaţii de proiectare

• Permanente

• Tranzitorii

• Accidentale

Bazele proiectării structurilor

• Stări limită

• Stări limită ultime, SLU

• Securitatea oamenilor

• Securitatea structurii

• Stări limită de exploatare, SLEN

• Funcţionarea structurii sau a

elementelor structurale în

condiţii normale de exploatare

• Confortul oamenilor

• Aspectul lucrărilor de construcţii

Proiectarea la stări limită

• Porneşte de la modele utilizate pentru structură şi încărcări

pentru stări limită relevante

• Trebuie să se verifice ca nici o stare limită să nu fie depăşită

• Metoda coeficienţilor parţiali

• SLU

• EQU – pierderea echilibrului static a structurii sau a unei părţi a acesteia

considerată ca un corp rigid

• STR – cedarea internă sau deformarea excesivă a structurii sau

elementelor structurale, fundaţii, piloţi, pereţi de subsol, unde

rezistenţele materialelor de construcţie a structurii sunt decisive

• GEO – cedarea sau deformarea excesivă a solului unde rezistenţa

pământului sau rocii sunt semnificative în asigurarea rezistenţei

• FAT – cedarea la oboseală a structurii sau elementelor structurale

Stări limită ultime

Verificarea structurilor se face la următoarele stări limită ultime:

Verificarea la starea limită de echilibru

static a structurii se face cu relaţia: stbddstd EE ,,

- este valoarea de calcul a efectelor acţiunilor ce conduc la pierderea

echilibrului static;

- este valoarea de calcul a efectelor acţiunilor ce se opun pierderii

echilibrului static;

dstdE ,

stbdE ,

Verificarea la starea limită de cedare structurală a

unei secţiuni sau a unui element se face cu relaţia: dd RE

dE

dR

- este valoarea de calcul a efectelor acţiunilor în secţiune pentru

starea limită ultimă considerată;

- este valoarea de calcul a rezistenţei secţionale de aceeşi natură cu

efectul acţiunii în secţiune;

Bazele proiectării structurilorGruparea efectelor structurale ale acţiunilor pentru verificarea

structurilor la SLU

Structura, infrastructura şi terenul de fundare vor fi proiectate la

stări limită ultime, astfel încât efectele acţiunilor de calcul in

secţiune, luate conform următoarelor combinaţii favorizate să fie

mai mici decât rezistenţele de calcul în secţiune.

Gruparea încărcărilor

În relaţia de mai sus simbolul “+” înseamnă “în combinaţie cu” sau ”efectul

combinat al”.

- efectul pe structură al acţiunii permanente i, luată cu valoarea sa caracteristică;

- efectul pe structură al acţiunii variabile, ce are ponderea predominantă între

acţiunile variabile, luată cu valoarea sa caracteristică;

- efectul pe structură al acţiunii variabile i, luată cu valoarea sa caracteristică;

- factor de simultaneitate al efectelor pe structură al acţiunilor variabile i

(i=1,2,3,...) luate cu valorile lor caracteristice, având valoarea:

cu excepţia încărcărilor din depozite şi a acţiunilor provenind din împingerea

pământului, a materialelor pulverulente şi a fluidelor/apei unde:

Gruparea

fundamentală, ,1 0, ,

1 1

1,35 1,5 1,5n m

k j k i k i

j i

G Q Q

,k jG

,1kQ

,k iQ

0,i

0,1 0,7

0,1 1,0

Gruparea încărcărilor

- valoarea caracteristică a acţiunii seismice ce corespunde intervalului mediu

de recurenţă, IMR adoptat de cod (IMR=100 ani în P100-2006)

- coeficient pentru determinarea valorii cvasipermanente a acţiunii variabile

- coeficient de importanţă a construcţiei în funcţie de clasa de importanţă a

construcţiei

Gruparea specială2, ,

1 1

n m

kj I Ek i k i

j i

G A Q

EkA

2,i

I

Transferul încărcărilor la structură

Încărcări utile

planşeu +

încărcări permanentepereţi

grinzi + încărcări permanente

stâlpi + încărcări permanente

fundatii

Încărcări din vânt

Acoperiş +

încărcări permanente

Zăpadă, vânt

Criterii in proiectarea constructiilor agricole

eficacitate

extindere adaptabilitate

eficienţă durabilitateeconomie

Va rezista cladirea

la intemperii pe

intreaga durata de

viata?

Cladirea va

putea fi

adaptată uşor

pentru o

producţie mai

mare?

Destinatia constructiei va coincide cu

cea din proiectare?

Cladirea va fi capabila

sa acopere mai multe

necesitati ?

Investiţiile şi costurile de funcţionare

vor fi menţinute la minim?

Constructia va

fi realizata la

preturi

rezonabile?

Proiectarea şi verificarea structurii

Alegerea elementelor structurale şi a materialelor

Verificarea şi asigurarea rezistentei, rigidităţii şi

stabilităţii elementelor structurale.

Durata de viata a constructiilor agricole

(HG no.964, 23 Dec., 1998)

Durata de viata - ani

Cladire agrozootehnica 30

Cladiri agrozootehnice provizorii

(Baraci, magazii, soproane, cabane)

10

Silozuri, depozite pentru cereale 30-35

Sere (otel sau aluminiu). 30

Sere temporare 5

Durata de viaţă a structurii/construcţiei pentru

proiectare

consum minim de materiale folosite, cost minim, şi

arhitectură expresivă (cu performante acceptabile).