8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

1/29

Sef Lucrari Dr. Ing. Cristian Rusanu

Cursul 2Introducere in EN 1994

Calculul placilor compozite conform EN 1994

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

2/29

Scopul Eurocodurilor

Sa creeze un cadru comun pentru proiectareastructurilor pentru cladiri in cadrul Uniunii Europene.

Sa creeaze un cadru comun pentru agrementarea

diferitelor materiale si metode de contructie. Sa asigure o deplina corelare in ceea ce priveste

incarcarile, factorii de siguranta si metodele de calcul .

Sa elimine obstacolele in ceea ce priveste comertul si

mobilitatea fortei de munca in interiorul UniuniiEuropene.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

3/29

Eurocodurile folosite la proiectarea

structurilor pentru cladiri EN 1990 Eurocod 0: Bazele proiectarii structurilor

EN 1991 Eurocod 1: Actiuni asupra structurilor

EN 1992 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton

EN 1993 Eurocod 3: Proiectarea structurilor de otel

EN 1994 Eurocod 4: Proiectarea structurilor mixte de otel si beton

EN 1995 Eurocod 5: Proiectarea structurilor de lemn

EN 1996 Eurocod 6: Proiectarea structurilor de zidarie

EN 1997 Eurocod 7: Proiectarea geotehnica

EN 1998 Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenta seismica

EN 1999 Eurocod 9: Proiectarea structurilor de aluminiu

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

4/29

Proiectarea structurilor compozite

conform Eurocod

EN 1991Actiuni asupra structurilorIncarcari permanente, de expoatare, climaterice

EN 1990Bazele proiectarii structurilor

EN 1994Proiectareastructurilor compozite

EN 1992Proiectareastructurilor de beton

EN 1992Proiectareastructurilor de otel

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

5/29

Proiectarea structurilor compozite

conform Eurocod

EN 1994

EN 1994-1Proiectarea structurilor

compozite de otel si betonpentrucladiri

EN 1994-2Reguli generale si

reguli pentru cladiri

EN 1994-1-1Reguli generale si reguli pentru cladiri

EN 1994-1-2Reguli generaleClaculul structurilor la foc

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

6/29

Structura EN 1994-1-1

Durabilitate

Anexa BIncercari standardizate pentruconectori si tabla cutata

Bazele proiectarii

Cerinte de bazaActiuniRezistente de calcul pt. materialeMetode de verificare

Proprietatile materialelor Proprietati mecaniceOtel structural, Beton,Armaturi, Conectori

Tabla cutata

General

Analiza structurala

Modelarea structurii si ipoteze de bazaModelarea nodurilor

Stabilitate structuralaTipuri de analiza (liniara sau neliniara)Clasificarea sectiunilor

Verificari la SLUGrinziStalpi

Rezistenta

Stabilitate

Verificari la SLS

Limitarea eforturilor

Limitarea deformatiilor si vibratiilor

Limitarea deschiderii fisurilor

Noduri

Analiza, modelare si clasificare

Metode de proiectare

Rezistenta nodurilor

Placi compozite cu tabla cutata

Verificarea tablei cutate

Verificarea placii compozite

Verificari la SLU

Verificari la SLS

Anexa ARigiditatea nodurilor

Anexa CContractia betonului pentrustructuri compozite

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

7/29

Structura EN 1994-1-2

Metode de proiecate

Anexa ARelatia efort unitar-deformatiespecifica pentru otelul structural

Bazele proiectarii

Cerinte de bazaActiuniRezistente de calcul pt. materialeMetode de verificare

Modele simplificate

Aspecte generaleRaspuns termicRaspuns mecanicValidare

Calcul tabelarGrinzi partial inglobateStalpi compoziti

Proprietatile materialelor Proprietati mecanice sitermice

Otel structuralBeton

Armaturi

General

Modele avansateReguli constructive

Grinzi compozite

Stalpi compozitiNoduri

Anexa BRelatia efort unitar-deformatiespecifica pentru beton cuagregate silicioaseAnexa CRelatia efort unitar-deformatiespecifica pentru beton adaptat lamodele de foc natural

Placi compozite protejate sineprotejate

Grinzi compozite

Stalpi compoziti

Anexa ERezistenta la foc a grinzilorcompozite neprotejate

Anexa DRezistenta la foc a placilor

compozite neprotejate

Anexa FRezistenta la foc a grinzilor

compozite partial inglobate

Annex GRezistenta la foc a stalpilorcompoziti partial inglobati

Annex HRezistenta la foc a stalpilorcompoziti din tevi umplute cu

beton

Anexa I

Conceperea si evaluareametodelor experimentale

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

8/29

Proiectarea placilor compozite conform

EN 1994-1-1 - Introducere

Placa compozita

Tabla profilata Beton

Rol de cofrajin faza de executie

Rol de armaturaintinsa

in faza de executie

Descarcare unidirectionala

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

9/29

Materiale folosite pentru placi

compozite

Beton conform cu EN 1992-1-1 Beton obisnuit

Clasa minima C20/25 Clasa maxima C60/75

Beton cu agregate usoare Clasa minima LC20/22 Clasa maxima LC60/66

Tabla profilata proprietati conform cu EN 1993-1-3 Foi de tabla cutata din otel fabricate conf. EN 10025

Table de otel formate la rece conform EN 10149-2 sau EN 10149-3 Foi de tabla galvanizata fabricate conform EN 10147

Conectori de tip dornuri Conectori de forfecare conform EN 13918

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

10/29

Table profilate pentru placi compozite Grosime intre 0.75mm si 1.5mm. Uzual 0.75mm-1mm Forma tablelor cutate depinde de producator dar sunt

folosite in mod extensiv urmatoarele forme:

Table profilate cu colturi intrande

Table profilate trapezoidale amprentata

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

11/29

Table profilate pentru placi compozite

ComFlor 46 ComFlor 60

ComFlor 100 ComFlor 210

ComFlor 56+

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

12/29

Conexiunea otel beton Conditia necesara pentru obtinera comportarii de tip element

compozit este ca tabla profilata sa fie capabila sa transfereforfecarea longitudinala (aderenta) catre beton prin interfata

Mijloacele de asigurare a aderentei:

O profilatura adecvata a tablei cutate => tranfer prin frecare (tablecutate cu colturi intrande)

Ancorare mecanica Deformatii locale (amprente)

Gauri sau perforatii incomplete

Ancoraj de capat Ancoraj de capat realizat prin dornuri sudate sau alt tip de conexiune locala

Ancoraj de capat realizat prin deformarea nervurilor la capatul tablei

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

13/29

Conexiunea otel beton

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

14/29

Armarea placii Este in general util sa se prevada armatura in placa de beton

pentru motivele urmatoare: Distribuirea incarcarilor liniare si concentrate; Armarea locala a gaurilor din placa;

Rezistenta la foc; Armare superioara in zonele de moment negativ; Pentru controlul fisurarii din contractie.

Se poate dispune o plasa de armatura deasupra nervurilor

tablei cutate. Lungimile barelor si acoperirea de beton trebuie sa satisfaca

cerintele pentru beton armat.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

15/29

Reguli de alcatuire

Dimensiuni minime pentru placi compozite simple: h 80mm hc 40mm

Dimensiuni minime pentru placi compozite care conlucreaza cu grinzile sau au rolde diafragma orizontala: H 90mm hc 50mm

Dimensiunea nominala a nu trebuie sa depaseasca cea mai mica dintre valorileurmatoare: 0,40hc bo/3, 31,5 mm (ciurul C 31,5).

Placile compozite au nevoie de un reazem cu lungimea de cel putin 75mm pentru

otel sau beton si 100mm pentru alte materiale

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

16/29

Comportarea placii compozite Comportarea compozita se obtine:

Dupa intarirea betonului Daca tabla profilata este capabila sa transmita forta taietoare orizontala (forta

de lunecare) dintre ea si beton

Legatura perfecta intre tabla si beton => conexiune cu interactiune

perfecta (nu apar deplasari relative intre tabla si beton) Diferenta de deplasare longitudinala intre otel si betonul adiacent poate

fi caracterizata prin deplasarea relativa numita lunecare relativa micro-lunecare locala, care nu poate fi vazuta cu ochiul liber. Aceste micro-

lunecari sunt foarte mici si permit dezvoltarea fortelor de legatura la

interfata; macro-lunecari globale la interfata, care pot fi vazute si masurate si care

depind de tipul de conexiune intre otel si beton.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

17/29

Comportarea placii compoziteTestul standardizat

Comportarea placii compozite este definita cu ajutorul unuitest standardizat

Mod de realizare: placa compozita reazemata pe 2 reazeme simple incarcare simetric acu 2 forte P aplicate la si din

deschidere

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

18/29

Comportarea placii compoziteTipuri de comportare

Interactiune completa intre otel si beton: nu exista lunecare globalala interfata otel-beton. Transferul fortei taietoare orizontale estecomplet si cnd incarcarea ultima Pueste la maximum, actiuneacompozita este completa. Cedarea poate fifragila, daca are locbrusc sau ductila daca are loc progresiv.

Interactiune zerointre otel si beton: lunecarea globala la interfataotel-beton nu este limitata si aproape ca nu exista transfer de fortataietoare. incarcarea ultima are o valoare minima si nu se observaaproape nici o actiune compozita. Cedarea esteprogresiva.

Interactiune partiala intre otel si beton: lunecarea globala la

interfata otel-beton nu este zero, dar este limitata. Transferulfortei taietoare orizontale este partial si incarcarea ultima sesitueaza intre incarcarile ultime din cele 2 cazuri precedente.Cedarea poate fifragilasau ductila.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

19/29

Comportarea placii compoziteTipuri de comportare si de legaturi

Intre otel si beton exista trei tipuri de legaturi:

Legatura fizico-chimica,care este totdeaunaslaba, dar exista pentrutoate tablele profilate; Legatura de frictiune,care se dezvolta de indata ce apar micro-

lunecari; Legatura de ancorare mecanica, care actioneaza dupa prima lunecare si

depinde de forma interfetei otel-beton (protuberante, amprente

etc)

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

20/29

Comportarea placii compoziteTipuri de rupere

Tipul I de cedare: Cedarea se datoreaza momentului pozitiv excesiv(sectiunea I), adica capacitatea la incovoiere a placii Mpl,Rdesteatinsa; acesta este in general modul critic pentru deschideri mediisi mari cu un grad inalt de interactiune intre otel si beton.

Tipul II de cedare: Cedarea se datoreazafortei taietoare longitudinaleexcesive ; capacitatea portanta este atinsa la interfata otel-beton.Aceasta are loc in lungul sectiunii II din deschiderea de forfecareLs.

Tipul III de cedare: Cedarea se datoreaza fortei taietoare excesive

lnga reazem (sectiunea III) unde forta taietoare verticala esteimportanta. Acesta este unicul mod posibil de a fi critic pentruplaci groase peste deschideri mici si supuse la incarcari mari.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

21/29

Comportarea placii compoziteTipuri de rupere

Modul fragil sau ductil depinde de caracteristicile interfetei otel-

beton: Forma profilului tablei profilate

Placi cu profile deschise => comportare mai fragila

Placile cu colturi intrande (coada-de-randunica) => comportare mai ductila

Conectorii de forfecare

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

22/29

Situatii de proiectare

Placa compozita

Tabla profilata Beton

Faza de executie Faza de exploatare

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

23/29

Verificarea tablei cutate in faza deexecutie

Schema de calcul: Grinda simplu rezemata Grinda continua (sprijiniri intermediare)

Reguli si metode de verificare a rezistentei conf . EN 1993-1-3 Incarcari considerate in calcul

Greutatea proprie a betonului si a tablei cutate Incarcarile din timpul executiei Incarcari din materialele depoziate, daca exista Sporirea incarcarilor din greutatea proprie a betonului datorita efectului de baltire

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

24/29

Exigente pentru tabla cutata in faza deexecutie

Sageata maxima sub greutatea proprie a tablei si betonului : L/100

Daca sageata maxima d a tablei sub greutatea sa proprie plus ceaa betonului proaspat, calculata pentru SLS, este mai mica dect1/10 din grosimea placii, efectul de baltire poate fi ignorat inproiectarea tablei cutate

Daca acesta limita este depasita, trebuie tinut seama de acestefect; de exemplu presupunnd ca grosimea betonului este

marita pe toata deschiderea cu 0,7d. Valoarea sagetii se determina cu relatiile clasice de rezistenta

materialeleor sau statica constructiilor:

= 5

384

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

25/29

Exigente pentru tabla cutata in faza deexecutie

Sageata maxima sub greutatea proprie a tablei si betonului : L/100

Daca sageata maxima d a tablei sub greutatea sa proprie plus cea

a betonului proaspat, calculata pentru SLS, este mai mica dect1/10 din grosimea placii, efectul de baltire poate fi ignorat inproiectarea tablei cutate

Daca acesta limita este depasita, trebuie tinut seama de acest

efect; de exemplu presupunnd ca grosimea betonului estemarita pe toata deschiderea cu 0,7d.

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

26/29

Verificari de rezistenta la SLU pentrutabla cutata

Tabla cutataSectiune Clasa IV si realizata prin ambutisare=>Clacul conform EN 1993-1-3

Verificari necesare:

Incovoiere Forta taietoare Efortul capabil la deformarea locala a inimii (ncarcarile

concentrate, sau reactiunile aplicate pe lungimi mici asupra

profilelor formate la rece incovoiate, pot provoca cedarea acestoraprin deformare plastica locala a inimii)

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

27/29

Rezistenta la incovoiere pentru tablacutata

Rezistenta la incovoiere pentru tabla cutata se calculeaza conform paragrafului6.1.4 din EN 1993-1-3

Daca modul efectiv al sectiunii Weff(cofrom EN 1993-1-5) este mai mic decat celelastic Wel:

Daca modul efectiv al sectiunii Weffeste egal cu cel elastic Wel:

Daca unghiul dintre inima si talpa este mai mic de 60 de grade, iar elementul nueste supus la incovoiere dupa una din axele elementului sau este supus la torsiune:

,

=

, = ( + 4(1 /))

Wpl modul de rezistenta plasticfyb - limita de curgere a materialului de baza

- coeficenti de zveltetefya

- Valoarea medie a limitei de curgere care tine cont de nr de indoituri

, =

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

28/29

Rezistenta la forta taietoare pentrutabla cutata

Rezistenta la forta taietoare pentru tabla cutata se calculeaza conform paragrafului6.1.5 din EN 1993-1-3

, =

hw inaltimea sectiunii considerata intre liniile mediene ale talpilorfbv - rezistenta la forfecare considerand voalareaf - unghiul intre inima si talpacoeficenti de zveltetet - grosimea tablei

8/12/2019 Cursul 2 - EC 4 Si Placi Compozite - Partea I

29/29

Verificarea la deformare loacala pentrutabla cutata

ncarcarile concentrate, sau reactiunile aplicate pe lungimi mici asupra profilelorformate la rece incovoiate, pot provoca cedarea acestora prin deformare plasticalocala a inimii

Cedarea are loc datorita valorilor ridicate ale efortului unitar de compresiune inzonele inimii supuse acestor solicitari, care provoaca deformarea plastica locala

la lungimea de rezemare efectiva

fyb - limita de curgere a materialului de bazaf - unghiul intre inima si talpacoeficenti de zveltetet - grosimea tableir - raza interna de racordare - coeficient care tine cont de distributia incarcarilorgM1 - factor partial pentru rezistenta la flamaj a tablei (=1.0)

, = 10.1

0.5 +

0.02

2.4 +

90