1

PREDIMENSIONAREA ŞARPANTEI

1. ALCĂTUIREA ŞARPANTEI PE DIRECŢIILE TRANSVERSALE ŞI LONGITUDINALE

1.1 DISTRIBUŢIA FERMELOR PRINCIPALE ŞI SECUNDARE

Se recomandă dispunerea fermelor principale în dreptul cadrelor transversale, sau a elementelor, subansamblurilor structurale, distanţa între ele fiind de «t». Distanţa între două ferme adiacente –principale şi secundare, se notează cu «a» este de aproximativ 1.00 m, între valorile 0.90 m şi 1.20 m.

1.2 ALCĂTUIREA ÎN SECŢIUNE TRANSVERSALĂ

1.2.1 Dispunerea popilor

Popii se dispun – recomandabil – în dreptul nervurilor.

1.2.2 Alegerea pantei şarpantei (α) (inclusiv a calităţii învelitorii)

(a) Criterii de alegere

• condiţie de pantă minimă şi maximă, în funcţie de calitatea învelitorii (stipulate în standarde, date de furnizori);

• pantă recomandabilă pentru condiţii climatice; • criterii estetice.

(b) Pante minime şi maxime (Conform STAS 3303/2-88) Nr. crt. Tipul învelitorii Panta minimă

cm/m Panta uzuală

cm/m Panta maximă

cm/m 1 Ţigle solzi aşezate dublu 45 55...75 275 2 Ţigle solzi aşezate simplu 60 70...90 275 3 Ţigle trase 45 50...70 120 4 Tablă 15 30...60 Vertical 5 Şindrilă 60 70...180 Vertical

2

2. PREDIMENSIONAREA CĂPRIORILOR 2.1. SCHEMĂ STATICĂ

(a) (b)

Deschiderea de calcul pe orizontală a căpriorului: lo = 2l

2.2. EVALUAREA ÎNCĂRCĂRILOR 2.2.1 Încărcări din greutate proprie (gn, gc)

(a) Greutate proprie căprior (gcn, gcc)

Pentru pre–predimensionare, considerând dimensiunile curente pentru căpriori: b = 13 cm; h = 15 cm: gcn = b (m) * h (m) * γlemn (daN/m3) = 0.13 m * 0.15 m * 600 daN/m3 = 11.7 daN/m

Greutăţi specifice lemn – γlemn (STAS 10101/1-78): Lemn de răşinoase : stare uscată 600 daN/m3

stare umedă 800 daN/m3

Lemn de stejar : stare uscată 800 daN/m3

stare umedă 1000 daN/m3

(b) Greutate proprie învelitoare (ginvn, ginvc) (distribuită pe înclinat)

Greutatea proprie a învelitorii este distribuită pe înclinat. Greutatea pe m liniar a învelitorii = greutatea pe m2 * distanţa între căpriori (a)

Greutate proprie învelitoare – ginvn conform STAS 10101/1-78 tabel 5

ginvn U.M. n ginvc

ţiglă solzi 2 rânduri 85

daN/m2

1.35

115 ţiglă solzi 1 rânduri 65 87.8 ţiglă trasă 50 67.5 ţiglă ceramică tip Tondach Csardas 36.4 49.1 ţiglă beton tip Bramac Alpina Clasic 43 58.0 ţiglă metalică tip Royal 6 8.1 tablă 30 40.5

ginvn daN/m= ginvn (daN/m2 )* a (m) = (daN/m);

a = m (distanţa între căpriori)

3

(c) Încărcarea totală permanentă (gn, gc) (distribuită pe înclinat)

Încărcarea totală permanentă distribuită pe înclinat: gn = gc

n + ginvn daN/m

gc = gcc + ginv

c daN/m

Tabel centralizator privind încărcările permanente:

Denumirea încărcări

Încărcări normate Coeficient al încărcării

n

Încărcări de calcul/metru (daN/m)

gc pe m2

învelitoare (daN/m2)

pe metru liniar căprior (daN/m)

1. Greutate proprie căprior 1.35

2. Greutatea proprie învelitoare 3. Total încărcări permanente distribuite pe înclinată

(gn, gc)

4 Total încărcări permanente distribuite pe orizontală (gorizn=gn/cosα), (gorizc=nx gorizn),

Încărcarea totală permanentă distribuită pe orizontală:

gorizn = gn / cos α daN/m; gorizc = gc / cos α daN/m.

2.2.2 Evaluarea încărcărilor date de zăpadă (pn, pc)

Conform SR EN 1991-1-3:2005 / NA:2006 – Pentru situaţii de proiectare permanente/tranzitorii (încărcarea din zăpadă este uniform distribuită pe orizontală):

(a) Încărcarea pe m2

S = µi*Ce*Ct*Sk (daN/m2), unde:

Coeficientul de formă(µi) al încărcării în funcţie de panta acoperişului(α) α <30o µi =0,8 30o< α <60o µi = 0.8(60-α)/30 60o< α µi = 0

Sk - valoarea caracteristică a încărcării date de zăpadă pe sol în funcţie de amplasarea clădirii

Sk= 1.5 kN/m2 pentru Zona 1 (150 daN/m2 ) Sk= 2.0 kN/m2 pentru Zona 2 Sk= 2.5 kN/m2pentru Zona 3

Ce - coeficient de expunere, pentru diferite topografii ale amplasamentului:

Expusă Ce=0.8 (Topografie expusă: zone întinse de teren plat, lipsit de adăpostire sau cu adăpostire limitată, creată de natura terenului, construcţii înalte sau copaci.)

Normală Ce=1.0 (Topografie normală: zone unde nu se produce o spulberare semnificativă a zăpezii din acţiunea vântului asupra construcţiilor, datorită naturii terenului şi prezenţei altor construcţii sau a copacilor.

Adăpostită Ce=1.2 (Topografie adăpostită: zone unde construcţia analizată este mult mai joasă decât terenul înconjurător sau este înconjurată de copaci înalţi şi/sau construcţii înalte)

Ct - coeficient termic – în funcţie de proprietăţile de conductivitate termică ale materialelor de construcţii, se reduce

încărcarea pe acoperişurile cu transmitanţă ridicată (mai mare de 1W/m2K). Particular la învelitoarea din sticlă poate să apare fenomenul de topire a zăpezii datorită pierderilor de căldură, astfel se aplică o valoare redusă a coeficientului Ct

Ct = 1.0 – pentru ţigle

S = pn daN/m2

4

(b) Încărcarea pe ml:

pn = S * a = daN/m; pc = pn * n = daN/m.

2.2.3 Încărcarea din vânt

Încărcarea din vânt – în faza de predimensionare – este neglijată, urmând a considera acoperitor influenţa încărcărilor permanente, respectiv din zăpadă, prin supraevaluarea a deschiderilor de calcul, respectiv a modurilor de rezemare. 2.2.4 Încărcarea totală (qn, qc)

Încărcări permanente distribuite pe orizontală gorizn = Σgin / cos α n = 1.35 gorizc = Σgic / cos α Încărcări din zăpadă (pn, pc) pn n = 1.5 pc

Încărcări totale distribuite pe orizontală (qn, qc) qn = Σgin / cos α + pn qc = Σgic / cos α + pc

qn = gn + pn daN/m; qc = gc + pc daN/m; 2.3. PREDIMENSIONARE CĂPRIORI

2.3.1. Condiţii de rezistenţă

σ = Mmax/W ≤ R Mmax = qc * l02 /8 = daNm;

R = 100 daN/cm2

b = 0.8 * h; w = b * h2/6

b = 0.8 * h m; 2.3.2. Condiţii tehnologice

– multiplu de cm întregi; – dimensiunile uzuale standard; – b = 0.8*h;

2.3.3. Condiţii de rigiditate

f = (5/384) * (qn *lo 4/E*I) ≤ fadm = lo /250 E= 100 000 daN/cm2; I=bh3/12 = cm4

3 6*M

0.8*Rh=

5

3. PREDIMENSIONAREA PANEI INTERMEDIARE 3.1. SCHEMA STATICĂ

(a)

(b)

3.2. EVALUAREA ÎNCĂRCĂRILOR

3.2.1 Încărcări permanente (gn, gc)

(a) Greutate proprie pană (gpn, gpc)

Se alege h = 17cm şi b = 15 cm. Valoarea normată: gpn = b (m) * h (m) * γlemn (daN/m3) daN/m; Valoarea de calcul: gpc = 1.35 * gpn (daN/m) daN/m

(b) Greutate proprie – căprior + învelitoare Se consideră valoarea încărcărilor permanente totale, distribuite pe orizontală, pe m, calculată la punctul 2.2.1.c tc = t – a deschiderea de calcul a panei).

Pentru varianta cu 2 nervuri intermediare: gc+înv.n = (gorizn/a) * 2 * l daN/m; gc+înv.c = 1.35 * gc+înv.n daN/m

Pentru varianta cu 3 nervuri intermediare: gc+înv.n = gorizn/a * 3 * l daN/m; gc+înv.c = 1.35 * gc+înv.n daN/m

(c) Încărcarea totală permanentă

gn = gpn + gc+invn daN/m; gc = gpc + gc+invc daN/m

3.2.2. Încărcări din zăpadă

Se consideră valoare calculată de la punctul 2.2.2.a pcăprn = S (daN/m2) Pentru varianta cu 2 nervuri intermediare:

pn = pcăprn * 2 * l daN/m; pc = 1.5 * pn daN/m

6

Pentru varianta cu 3 nervuri intermediare: pn = pcăprn * 3 * l; pc = 1.5 * pn

3.2.3 Încărcări totale

qnpana = gn + pn daN/m; qcpana = gc + pc daN/m

3.3 PREDIMENSIONAREA PANEI 3.3.1 Condiţii de rezistenţă

σ = Mmax /W ≤ R Mmax = q cpana * tc2 /8

R = 100 daN/cm2

b = 0.8*h W =b*h2/6

3.3.2 Condiţii tehnologice

multiplu de cm dimensiunile uzuale standard b = 0.8 * h

3.3.3 Condiţii de rigiditate

fef,pană ≤ fadm,pană fadm,pană = tc/250 cm; fef,pană = 5/384 * (qnpana * tc4)/(EI) cm;

E = 100 000 daN/cm2; I = bh3/12 cm4

4. PREDIMENSIONAREA POPILOR 4.1 SCHEMA STATICĂ

(a) Secţiune transversală

3 6*M

0.8*Rh=

7

(b) Secţiune longitudinală

4.2. EVALUAREA ÎNCĂRCĂRILOR 4.2.1. Încărcări permanente

(a) Greutate proprie pop

Se alege h = 14cm şi b = 14 cm; se determină H = 2 * l * tg α;

normat: gpn = b (m) * h (m) * γlemn (daN/m3) daN/m de calcul: gpc = 1.35 * gpn (daN/m daN/m

(b) Încărcări permanente provenite de la pană

Gc = încărcare permanentă pană, conform pct. 3.2.1.c * distanţa între popi, exprimat în daN.

4.2.2 Încărcarea din zăpadă provenită de la pană

Pc = încărcare din zăpadă pană, conform pct. 3.2.2. * distanţa între popi, exprimat în daN

4.2.2 Încărcarea totală (Qc = N)

Qc = N = t * qpanăc + H * gpc = Gc + Pc + H * gpc daN.

8

4.3. PREDIMENSIONARE POPI 4.3.1. Condiţii de rezistenţă σ =N / (φ * A) ≤ R

Anec = bnec * hnec ≥ N / (φ * R); bnec = hnec

φ = coeficientul de flambaj = 0.4 ÷ 1.0 (lf/h = 10 => φ = 1.0; lf/h = 25 => φ = 0.4; se interpolează liniar) R – rezistenţa a compresiune a lemnului – se consideră 100 daN/cm2

h = √ N/(φ * R) => se alege h = b 4.3.2. Condiţii de rigiditate

Deoarece: (i) reazemul inferior se poate considera articulaţie fixă; (ii) reazemul superior este parţial deplasabil, se consideră lf = (1.2 ÷ 1.5) Hpop

Pentru lf/h = 10 => φ = 1.0; lf/h = 25 => φ = 0.4; se interpolează liniar. lf = 1.25 * Hpop

Condiţia de rigiditate: lf/h = < 25.

4.3.3. Condiţii tehnologice

multiplu de cm dimensiunile uzuale standard b = h