Home >Documents >Curs Arhitectura IV - 4

Curs Arhitectura IV - 4

Date post:28-Sep-2015
Category:
View:14 times
Download:2 times
Share this document with a friend
Description:
inginerie
Transcript:

1

CALCULUL STRUCTURILOR CU PERETI STRUCTURALI LA ACTIUNEA NCARCARILOR VERTICALE SI ORIZONTALE

Indicatii generale

Pentru constructiile curente se permite utilizarea metodelor de calcul din categoria A, conform P100/92, care admit urmatoarele simplificari principale:

a) Calculul la actiunea seismica se face la ncarcarile de calcul stabilite conform Normativului P100/92, aplicate static pe structura considerata ca avnd o comportare elastica;

b) Dirijarea formarii unui mecanism structural de disipare a energiei favorabil, cu deformatii plastice dezvoltate n riglele de cuplare si la baza peretilor structurali;

c) Cerintele de ductilitate se considera implicit satisfacute prin respectarea conditiilor de calcul si de alcatuire constructiva;

d) n cazul cladirilor cu forme regulate, cu elementele structurale (pereti, eventual cadre) orientate pe doua directii principale de rigiditate ale structurii, calculul se efectueaza separat pe cele doua directii. n cazul n care elementele structurale verticale sunt orientate pe directii care difera de directiile principale ale constructiei, calculul se efectueaza pe mai multe directii stabilite ca potential nefavorabile din punctul de vedere al comportarii structurale la actiuni orizontale;

e) Deformatiile planseelor se considera neglijabile n raport cu deformatiile peretilor.

n aceste conditii pentru calculul unei structuri cu pereti structurali la actiunea ncarcarilor verticale si orizontale sunt necesare urmatoare operatii principale:

(i) Alcatuirea initiala a structurii (dispunerea peretilor structurali, alegerea formei sectiunilor, a dimensiunilor elementelor structurale, etc.), inclusiv ale infrastructurii;

(ii) Schematizarea structurii pentru calculul (stabilirea sectiunilor active ale peretilor structurali, pentru fiecare directie de actiune a ncarcarilor orizontale si ale riglelor de cuplare);

(iii) Stabilirea nivelului la care se considera ncastrarea peretilor;

(iv) Determinarea ncarcarilor verticale aferente fiecarui perete structural si a eforturilor sectionale de compresiune produse de aceste ncarcari;

(v) Verificarea preliminara a sectiunilor peretilor structurali si eventual modificarea acestora (prin marirea grosimii inimii, prevederea de bulbi la capetele libere, marirea clasei betonului de la nivelurile inferioare ale cladirilor cu naltimi mari, etc.);

(vi) Determinarea caracteristicilor de rigiditate ale peretilor structurali pentru fiecare directie de actiune a ncarcarilor orizontale;

(vii) Stabilirea ncarcarilor orizontale de calcul P100/92 ;

(viii) Determinarea eforturilor sectionale din actiunea ncarcarilor orizontale. Se recomanda calculul cu programe de calcul automat care sa ia n considerare comportarea spatiala a structurii;

(ix) Determinarea eforturilor sectionale de dimensionare din ncarcarile orizontale;

(x) n cazurile speciale cnd ncarcarile verticale se aplica cu excentricitati pronuntate (de exemplu, constructii cu balcoane n consola pe o singura parte a cladirii, constructii cu nucleu de pereti ncarcat excentric, etc.), determinarea pe aceeasi schema de calcul si eforturile sectionale din aceste ncarcari, care se nsumeaza cu eforturile produse de ncarcarile orizontale;

(xi) Calculul si armarea grinzilor de cuplare, la ncovoiere si la forta taietoare;

(xii) Calculul si armarea elementelor verticale la compresiune (ntindere) excentrica, la forta taietoare n sectiuni nclinate si n rosturile de turnare;

(xiii) Calculul, n cazul structurilor prefabricate, al mbinarilor verticale si orizontale ale peretilor si al mbinarilor dintre planseu si peretii structurali;

(xiv) Determinarea eforturilor n diafragmele orizontale formate de plansee si calculul armaturilor necesare;

(xv) Alcatuirea peretilor structurali si a riglelor de cuplare;

(xvi) Evaluarea initiala a dimensiunilor elementelor infrastructurii si a fundatiilor;

(xvii) Schematizarea infrastructurii pentru calcul: stabilirea ncarcarilor (a fortelor de legatura cu suprastructura si cu terenul), modelarea legaturilor structurale ale elementelor infrastructurii, etc.;

(xviii) Calculul eforturilor sectionale n elementele infrastructurilor prin metode de calcul (eventual cu programe de calcul automat) compatibile modelului de calcul stabilit la xvii);

(xix) Calculul de dimensionare a elementelor infrastructurii si al fundatiilor.

Schematizarea pentru calcul a structurilor cu pereti structurali

Sectiunile de calcul (active) ale peretilor structurali.

n calculul simplificat admis pentru structurile cu pereti structurali, constnd n calcule independente pe doua sau mai multe directii, problema sectiunilor active ale peretilor (a conlucrarii talpilor cu inima peretilor) intervine la:

(i) Evaluarea rigiditatilor la deplasare laterala si implicit la stabilirea eforturilor sectionale din actiunea fortelor orizontale care revin peretilor structurali;

(ii) Determinarea ncarcarilor verticale aferente peretilor structurali;

(iii) Evaluarea ductilitatilor sectionale;

(iv) Stabilirea fortei taietoare de calcul, asociate capacitatii de rezistenta la ncovoiere cu efort axial.

n cazul n care talpa este constituita dintr-un bulb (fig.5.1a), latimea activa se ia egala cu latimea reala a bulbului bp = Bp.

Fig.5.1

n cazul peretilor structurali a caror sectiune prezinta talpi la una sau ambele extremitati (rezultate, de exemplu, din intersectia peretilor de pe cele doua directii, fig.5.1b), latimea activa bp de conlucrare a talpilor este data de relatia:

dr

st

p

b

b

b

b

D

+

D

+

=

unde

b

D

se va stabili pe baza relatiilor

i

o

1

i

i

i

h

5

,

1

l

h

h

h

b

+

=

D

+

si

D

b

distanta pna la primul gol (pna la marginea peretelui).

Fig.5.2

S-a notat:

b= grosimea inimii;

hi , hi+1= naltimile sectiunilor unor pereti paraleli consecutivi;

lo= distanta libera ntre doi pereti consecutivi.

La structurile cu etaje nalte si goluri relativ mici se recomanda considerarea n calcul a peretelui ca element unic, cu sectiunea indeformabila, cu conditia asigurarii, prin modul de alcatuire al grinzilor de cuplare rigide, a unei comportari n domeniul elastic a acestor elemente.

n situatiile n care peretii se intersecteaza formnd un nucleu, ntreg nucleul poate fi considerat un element unic.

Pentru calculul deformatiilor produse de fortele taietoare sectiunea activa se ia egala cu sectiunea inimii.

Fig.5.3

Fig.5.4

Sectiunile de calcul (active) ale grinzilor de cuplare

a)Pentru calculul deformatiilor produse de momentele ncovoietoare, la determinarea eforturilor sectionale sectiunea activa a grinzii de cuplare se ia conform fig.5.5:

Fig.5.5

daca planseele sunt prefabricate sau turnate ulterior peretilor si nu se realizeaza si conlucrarea placii cu rigla, sectiunea se considera dreptunghiulara ca n fig.5.5a cu naltimea hr pna sub placa planseului;

daca planseele se toarna odata cu peretii sau se prevad masuri de realizare a conlucrarii placii cu rigla, se tine seama de conlucrarea placii lund:

p

o

dr

st

h

2

l

25

,

0

b

,

b

=

D

D

unde lo = lumina libera a golului;

hp = grosimea placii.

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

ncarcarile verticale transmise de planseu peretilor structurali se determina pe baza suprafetelor aferente sectiunilor acestora, tinnd seama de alcatuirea planseelor care influenteaza distributia reactiunilor pe contur (placi armate pe o singura directie sau pe doua directii, placi cu grinzi). Se admite ca eforturile unitare de compresiune din ncarcarile verticale sunt uniform distribuite pe suprafata sectiunii transversale a peretilor.

Valoarea fortei axiale de compresiune din ncarcarile gravitationale se obtine prin nmultirea valorii medii a eforturilor unitare de compresiune cu suprafata sectiunii active a peretelui.

Metoda simplificata pentru determinarea eforturilor sectionale, n domeniul elastic

Ipoteze si scheme de baza

1. n calculul cu structura formata din bare, se tine seama de toate tipurile de deformatii produse de actiunea diferitelor eforturi sectionale: momente ncovoietoare, forta taietoare si eforturi axiale. n cazurile curente se admite sa se neglijeze deformatiile datorate eforturilor axiale n grinzile de cuplare.

2. Deschiderile teoretice ale cadrului etajat, care schematizeaza peretii cuplati cu goluri suprapuse, se iau ntre axele elementelor verticale.

3. Pentru grinzile de cuplare (fig.5.7) se considera deformabila (la ncovoiere si la forta taietoare) numai portiunea centrala lo, avnd lungimea luminii (deschiderii libere) golului, iar portiunile laterale (L - lo) se admit a fi indeformabile (aria sectiunii se considera n calcul infinita).

Fig.5.7

4. n cazul peretilor cu rigle de cuplare nalte n raport cu naltimea nivelului, se va tine seama de variatia sectiunii montantilor, considernd ca deformabile zonele cuprinse ntre grinzile de cuplare (lumina), iar n rest indeformabile (fig.5.8b).

Fig.5.8

Valorile de calcul ale rigiditatilor elementelor structurale

Valorile de calcul (echivalente) ale caracteristicilor geometrice sectionale utilizate n determinarea caracteristicilor de rigiditate a elementelor structurale se iau dupa cum urmeaza:

a) Pentru pereti structurali:

daca

b

e

c

b

I

8

,

0

I

4

,

0

R

A

N

=

=

b

e

A

9

,

0

A

=

daca

b

e

c

b

I

4

,

0

I

0

,

0

R

A

N

=

=

b

e

A

6

,

0

A

=

daca

b

e

c

b

I

1

,

0

I

2

,

0

R

A

N

=

-

=

b

e

A

4

,

0

A

=

b) Pentru grinzile de cuplare:

n cazul armarii cu bare ortogonale (bare longitudinale si etrieri):

b

e

I

4

,

0

I

=

b

e

A

4

,

0

A

=

n cazul armarii cu carcase diagonale:

b

e

I

6

,

0

I

=

b

e

A

6

,

0

A

=

Metode de calcul structural

Pentru stabilirea eforturilor sectionale n elementele structurilor cu pereti de beton armat se pot utiliza metodele de calcul pentru structurile spatiale alcatuite din bare.

n cazurile curente n care planseele de beton armat satisfac conditia de diafragme practic infinit rigide si rezistente pentru forte aplicate n planul lor, se vor aplica metode de calcul n care deformatiile solidare ale peretilor pot fi definite de numai trei componente ale deplasarii la fiecare nivel (doua translatii si o rotire).

Pentru structuri cu alcatuire complexa, cu forme complicate de sectiuni de pereti rezultate din intersectia peretilor structurali, cu goluri de dimensiuni diferite de la nivel la nivel sau/si care nu sunt dispuse ordonat sau n cazurile n care este necesar sa se determine starea de eforturi pentru directii ale fortelor orizontale care nu se suprapun cu directiile principale ale structurii, se recomanda utilizarea modelarii peretilor din elemente finite de tip panou, grinda si stlpi. n acest scop se pot folosi programele de calcul care permit o asemenea abordare.

Metode de calcul n domeniul postelastic

Metodele de calcul n domeniul postelastic se aplica unor structuri cu capacitatile de rezistenta cunoscute, respectiv la structuri la care armaturile longitudinale sunt cunoscute.

a) Procedee de prima aproximatie, care constau n exprimarea echilibrului limita pe un mecanism cinematic de cedare cu articulatii plastice formate la capetele tuturor riglelor si la baza peretilor structurali, fara sa se poata pune conditii privind ncadrarea rotirilor din aceste articulatii plastice, n capacitatile de rotire respective.

b) Procedee de calcul static neliniar, care constau ntr-un calcul static pas cu pas al structurii (calcul biografic), marind treptat ncarcarile laterale, determinnd la fiecare treapta de ncarcare eforturile sectionale si deformatiile structurii si verificnd compatibilitatea rotirilor n articulatiile plastice formate la capetele riglelor de cuplare si la baza peretilor. Stadiul ultim de solicitare a structurii se considera stadiul n care se atinge deformatia limita ntr-una din articulatiile plastice formate la baza peretilor structurali.

c) Procedee de calcul dinamic neliniar, obtinute prin adaptarea metodelor de calcul dinamic a structurilor n bare sau a structurilor bidirectionale. Pornind de la accelerogramele unor cutremure reale nregistrate sau de la accelerogramele etalon caracteristice amplasamentului se determina elementele raspunsului structural n evolutia lor pe durata actiunii seismice, diagramele de eforturi sectionale, tabloul articulatiilor plastice n fiecare moment, cerintele de ductilitate, energia absorbita si energia disipata n articulatiile plastice, etc.

PAGE

7

5.

_1069169951.unknown
_1069490919.bin
_1069757019.bin
_1069757243.bin
_1069757319.bin
_1069757085.bin
_1069756852.bin
_1069491054.bin
_1069170060.unknown
_1069170198.unknown
_1069170288.unknown
_1069170302.unknown
_1069170241.unknown
_1069170088.unknown
_1069169967.unknown
_1069167049.unknown
_1069169825.unknown
_1069169863.unknown
_1069167994.unknown
_1069165203.unknown
_1069165339.unknown
_1069165161.unknown