Generalităţi…

Structurile suspendate pe cabluri se folosesc deseori

pentru acoperirea unor construcţii cu deschideri mari, mai

ales datorită consumului foarte redus de oţel.

Generalităţi…Cablurile au o bună rezistenţă la întindere, dar fără rezistenţă la

compresiune. Cea mai simplă structură pe cabluri şi montanţi este

cea a unui cort. Structura are urm. elemente:

a.O membrană pentru protecţie (apă, UV, vânt, etc.) susţinută de

frânghii sau cabluri şi montanţi;

b.Elemente de prindere la nivelul terenului;

Cablurile trebuie să fie tensionate pentru a prelua vibraţiile din

acţiunea vântului şi pentru a evita colapsul.

Generalităţi…Cablurile folosite la structurile de acoperiş trebuie sălucreze la întindere. Exemplu: paraboloid hiperbolic

- Cablurile sunt prinse pe direcţia BD;

- Un al doilea set de cabluri dispus peste primul, paralel cudirecţia AC;

- Al doilea set de cabluri apasă peste primul set de cabluriintroducând în acestea tensiuni de întindere, astfel rezultă oreţea de cabluri ce lucrează la întindere.

Situatie similara hamac

Cable-stayed bridges can be dated back to 1595, where designs were found in a book by the Venetian inventor Fausto Veranzio, called

“Machinae Novae”.

http://en.wikipedia.org/wiki/Cable-stayed_bridge

Exemple structuri pe cabluriStructurile mixte au structura principală suspendată prin

cablurile situate deasupra acoperişurilor; aceste cabluri

transmit forţele de tracţiune la ancoraje

Acoperişuri pe grinzi suspendate:

a. la o clădire; b. la o tribună

Piloni pretensionati si cabluri care sustin acoperisul unei scoli 1961

- Central Washington College-arhitect Ralph Burkhard

The Velodrome has also been designed by Calatrava and built for the 2004 Olympics.

Köln ArenaCologne Arena, Arena Mantelbebauung

New Wembley Stadium

Lisbon Expo 1996 si 1998

Olympic stadium roof – Munichcapacitate 80000 persoane

M32 garage - Bristol Eastville Tesco - Bristol

Wildwalk Hothouse - Bristol

The Millennium Dome is the largest single-roofed structure in the world. Externally it appears as a large white marquee with 100 m-high yellow support towers, one for each month of the year, or

each hour of the clock face, representing the role played by Greenwich Mean Time. In plan view it is circular, 365 m in diameter — one metre for each day of the year — with scalloped edges. It has become one of the United Kingdom's most recognisable landmarks. It can easily be seen on aerial photographs of London. Its exterior is reminiscent of the Dome of Discovery built for the Festival

of Britain in 1951. The architect was Richard Rogers.

Noul stadion Naţional din Complexul Lia Manoliu

55000 locuri

Noul Stadion

The Arthur Ravenel Jr. Bridge

Locatie: Sudul Californiei peste raul Cooper, finalizat

in 2005, deschiderea principala 471metri, inaltime 175metri,

lungimea totala a podului fiind de 4 Km.

Zona de ancorare a cablurilor

Zona de ancorare a cablurilor

Exemple

Structurile tensionate pe

cabluri se pot clasifica

astfel, fig.2:

a.Sisteme cu un singur

rând de cabluri, Fig. 2.a;

b.Sisteme cu două tipuri

de cabluri pretensionate

ce alcătuiesc ferme pe

cabluri, Fig. 2.b;

c.Sisteme cu membrane

tensionate, Fig.3.

Fig.2 Sisteme de cabluri cu un strat şi cu două straturi

Exemple structuri pe cabluri

Structurile tensionate se folosesc la acoperirea stadioanelor,

bazinelor de înot, clădiri pentru activităţi recreative şi alte

clădiri la care se cer simultan suprafeţe libere mari şi efecte

estetice speciale.

Fig. 3 Membrană pe reţea de

cabluri pretensionate

Rigiditatea la sarcini

transversale

Structurile cu un singur cablu se

caracterizează printr-o mare

flexibilitate, fig. 4.

Probleme curente la aceste tipuri de structuri

Rafalele din vânt pot induce oscilaţii dacă structura nu are

caracteristici de amortizare adecvate

Asigurarea stabilităţii cablurilor la sistemele plane

Acoperisuri hobanate

In cazul acoperisurilor hobanate stabilizarea structurii ladeplasari si vibratii mari este asigurata de prezentaelementelor rigide

Ferme din cabluri pretensionate-Stabilitate cablurilor

În fig.6 se detaliază

comportarea structurală a

fermelor din cabluri

pretensionate. Un sistem de

cabluri cu zăbrele este

alcătuit din elemente

structurale triunghiulare ce

sporesc rigiditatea

sistemului mai ales sub

încărcări nesimetrice.

Sisteme de cabluri pentru suprafete conice de tip

membrana

Sistemul de cabluri utilizat în

fig.7 aplicat la suprafeţe

conice măreşte rigiditatea la

sarcini nesimetrice. Datorită

dificultăţii de ancorare a

cablurilor în acelaşi punct,

vârful suprafeţei conice se

teşeşte, fig.7d.

Cabluri sustinute de arce de rezemare

Utilizarea reţelelor de

cabluri este si mai

eficientă când se

folosesc arce de

rezemare a reţelei

Studii de caz

Raleigh Arena

Completed in: 1953; Status: in use; Location: Raleigh, Wake County, NorthCarolina, USA. Structural Type: Membrane structure; Function / usage:Multipurpose hall, Stadium / Arena

Clădirea are dimensiunile 92X97m, acoperişul este suspendat de

două arce parabolice din b.a., care se intersectează, susţinute de

stâlpi din b.a.

Studii de caz

Lev Zetlin, Utica Memorial Auditorium, Utica, New York

Studii de cazIncheon Grand Bridge

Project : Independent Design Check considering Nonlinearity during construction for Cable-stayed Bridge

Location : Okryundong, Yeonsuku, Incheon City (Approach Bridge of Incheon Grand bridge)

Client : SK Engineering & Construction Co., Ltd. /

Korea Infrastructure Safety & Technology Corporation - V-Shaped Steel pylon and Steel deck Stay

Bridge (2@115=230m)

Folosirea fermelor conice poate fi extinsă la sistemele de

tip cort multiplu cu dublă curbură, cu ancoraje exterioare ;I

interioare ale cablurilor.

Sistemul cort multiplu

Probleme curente la aceste tipuri de structuri

Rafalele din vânt pot induce oscilaţii dacă structura nu are

caracteristici de amortizare adecvate

Cum evităm aceste probleme?

Folosind Met. Elem. Finite si analiza neliniara a intregii structuri....

Cum evităm aceste probleme?

Testarea modelului la scară redusă în tunelul aerodinamic

Cum evităm aceste probleme?

Testarea modelului la scară redusă pe platforma seismica pentru a

observa raspunsul structurii la acțiunea seismică

Testarea cablurilor prin metoda celor trei puncte

Senzori cu fir pentru masurarea vibratiilor

Cum evităm aceste probleme?

În timpul sau după realizarea structurii se pot ingloba traductori de

deplasare, celule de forta, senzori de temp. care vor masura in timp real

deformațiile, încarcarile sau temp. pe structură....

EmbedSense™ tags can read data from

multiple types of sensors, including

semiconductor temperature sensors,

thermocouples, strain gauges, pressure

sensors, and load cells.

Studii de caz

Georgia Dome – Constructia Stadionului

Studii de caz

Georgia Dome – Vedere interioară

Studii de caz

Georgia Dome – Detaliu de nod

Georgia Dome – Detaliu inel beton

Georgia Dome – Macheta

Ancoraje

Ancorajele se prevăd la capetele cablurilor pentru a

transmite eforturile din cabluri la structura de rezemare.

Ancorajele cu ochiuri, Fig. 19 se obţin prin îndoirea

capătului peste o teacă din tablă şi fixarea acestuia pe

ramura principală cu bride (Fig. 19) sau cu un manşon

presat sau prin matisare.

Fig. 19. Ochi de cablu pentru ancorare

Ancoraje

Ancoraje cu pahar, Fig. 20 se realizează prin despletirea

firelor şi înglobarea capetelor acestora într-o masă

metalică cu temperatură scăzută de topire într-o piesă

sub formă de pahar.

Fig. 20 Ancorarea capetelor

cablurilor: a. cu pahar; b. cu pene;

1. Corpul paharului; 2. Conul

interior; 3. Compoziţia

Ancoraje

Ancorarea în structura de contur, fig.21 se proiectează

în raport cu materialul din care este alcătuit elementul de

contur (metal sau beton armat)

Fig. 21 Ancorarea pe contur a., c. în elemente de beton armat; b.

În stâlpi metalici

NoduriAlcătuirea nodurilor la structurile suspendate pe cabluri

este determinată de tipul acoperişului, de elemente

componente, de configuraţia sa geometrică etc.

Prinderea cablurilor între ele se realizează cu dispozitive

simple, bride sau cleme, strânse cu şuruburi, fig.22.

Fig. 22. Detalii de montaj la reţele de cabluri

Conectori pentru cabluri

Conectori pentru cabluri

HALFEN Company http://www.halfen.de

Conectori pentru cabluri

Conectori pentru cabluri

Conectori pentru cabluriReleu

Iasi-Bucium

Detalii prindere mebrane de cabluri

http://www.arcaro.org

Detalii prindere mebrane de cabluri

Eye cables. Cable loops lying within the

membrane plane and are used to relieve

forces at stress points

Arches used to help shape the fabric roof

surface and promote double curvature.

Ridge and valley cables. Help promote

double curvature with cables running in

parallel to create a wave shape.

Detalii prindere mebrane de cabluri

Detalii prindere mebrane de cabluri

Detalii prindere mebrane de cabluri

Detalii prindere mebrane de

cabluri

Detalii prindere mebrane de

cabluri

Detalii prindere mebrane de cabluri

Florida Suncoast Dome - Cable Roof

AvantajeAvantajele structurilor suspendate pentru acoperişuri:

a. au consumul de material cel mai redus pentru deschideri ce

depăşesc 70 metri;

b. asigură acoperirea unor deschideri mari si foarte mari fără a

necesita reazeme intermediare;

c. proprietăţile materialelor structurale se folosesc foarte eficient;

d. execuţia este uşoară şi rapidă;

e. greutate proprie redusă a elementelor portante asigură

economii importante însemnate la manipulare, transport şi montaj;

f. siguranţă mai bună la incendiu;

g. comportarea favorabilă la tasări diferenţiate ale terenului

datorită capacităţii de adaptare a structurii la noile condiţii de

echilibru;

h. având greutate proprie redusă aceste tipuri de structuri se

comportă mai bine la acţiuni seismice;

i. aspect estetic remarcabil;

Dezavantaje

-deformabilitate accentuată sub acţiuni din vânt şi aglomerări din

zăpadă;

- la unele tipuri de structuri evacuarea apelor meteorice se

realizează cu dificultate;

- elementele de ancorare sunt scumpe şi uneori complică

funcţionarea normală a obiectivului construit.

Studii de caz

Studii de caz

Podurile suspendate

Poduri suspendate

Studii de caz

Rama IX Bridge, Bangkok, ThailandOPAC, AES, and Kinemetrics were engaged in 2000 by the Expressway and Rapid Transit Authority of Thailand to inspect, instrument, and evaluate the Rama IX Bridge, a 450m span cable stayed bridge. Excessive vibration of the bridge has led to concerns about its fatigue life…

Studii de caz

Arroyo Cangrejillo Bridge, Andalgala, Catamarca, ArgentinaOPAC designed this 336 m span bridge to cross a 90m deep canyon. Its taut cables sag only about 7m or 1/48th of the span. After the cables were strung across the canyon, the grillage of steel floorbeams and stringers was erected, starting at one end. 92 of the 134 segments were completed when this photo was taken. The nominal erection rate was 8 to 10 segments/day.

Studii de caz

Studii de caz

Studii de caz

Studii de caz

Arh. Santiago Calatrava

Alamillo Bridge/Cartuja Viaduct, 1987-92

Seville, Spain

Studii de caz

A single inclined pylon removes the need for backstays in the asymmetrical

cable-stayed solution. Traversing the Meandro de San Jeronimo of the Rio

Guadalquivir in Seville, the 250 m long Alamillo Bridge is perhaps the most

controversial and dramatic of Calatrava's bridges to date.

Studii de cazNew Wembley Stadium

Studii de cazKoln Arena

Studii de cazPiazzale Italia Fairground Complex - Milan

Studii de cazOlympic Speed Skating Oval - Utah

Studii de cazName of Building ： Europa Halle

Structural System ： hanging roof

Country GERMANY Construction year ： 1984

Studii de cazLokomotiv Stadium, Moscova

Studii de cazPedestrian Bridge Max-Eyth-See Crossing the Neckar River, Stuttgart, Germany

Pylon head with

suspension cables

Connection of rail

at pendant cable

Barierele hibrid pentru protecţia împotriva

căderilor de pietre,

http://www.at.geobrugg.com

Alte utilizari ale structurilor pe cabluri: bariere si protecții

Barierele RXI de protecţie împotriva căderilor de pietre opresc şi blocuri care pot

distruge structurile din beton. Capacităţile barierelor de absorbţie a energiei de 250 kJ

(clasa de energie mică), 500 kJ, 1000 kJ, 1500 kJ şi 2000 kJ precum şi 3000 kJ şi

5000 kJ (clase mari de energie). Ele se caracterizează prin înălţimi reziduale mari în

zona de impact, fără a suferi avarii şi cu capacitatea de a-şi menţine funcţionalitatea în

cazul acţiunilor combinate cum sunt impacturile multiple, căderile de copaci sau

alunecările de zăpadă.

Senzorii Santinelei de Impact verifică starea sistemelor de protecţie iar

dacă valorile acceptabile sunt depăşite se declanşează alarma. Astfel pot fi

prevenite potenţialele accidente ce ar implica rănirea personalului sau

pagube de ordin economic. Dăcă un eveniment are loc, inelele de frânare

se contractă activând Santinela de Impact. Semnalul de alarmă este

transmis prin wireless de la senzori către receptor unde este evaluat şi

transmis mai departe sistemului sau persoanei responsabile

http://www.at.geobrugg.com

Alte utilizari ale structurilor pe cabluri: bariere si protecții

Cabluri-toroane

Nr.crt. Diametrunominal – Ø

(mm)

Standarul de bază Tipulfirelor – (mm)

1. 9,3 BS 5896/3 3,16 + 6 x 3,05

2. 12,5 EURONORM 138/79 4,25 + 6 x 4,08

3. 12,9 MSZ 465 4,40 + 6 x 4,25

Cabluri-toroane

Stairs and cable side

cable side

Cable side for balconyhttp://www.vivarailings.com

Stainlesscable railhttp://www.westlakewelding.com

http://www.fgg.uni-lj.si/kmk/esdep/master/wg14/l0602.htm#SEC_3_2

Vă mulţumesc pentru atenţie!

Întocmiţi vă rog o listă cu prezenţa la acest curs