UNIVERSITATEA POLITEHNICA

TIMIOARA

FACULTATEA DE CONSTRUCII DEPARTAMENTUL DE CONSTRUCII METALICE I

MECANICA CONSTRUCIILOR Centrul de Excelenta pentru Mecanica Materialelor

i Sigurana Structurilor CEMSIG Ioan Curea 1, 300224 Timioara, ROMNIA

Telefon Departament: ++40.256.403911 CEMSIG: ++40.256.403932 e-mail: dan.dubina@ct.upt.ro

Fax ++40.256.403917 ++40.256.403932

http://cemsig.ct.upt.ro

Contract nr. 426/08.12.2009

CALCULUL I PROIECTAREA MBINRILOR STRUCTURALE DIN OEL N CONFORMITATE

CU SR EN 1993-1-8 Recomandri, comentarii i exemple de aplicare

Redactarea final

Timioara, iunie 2011

- 1. 2 -

COLECTIV DE ELABORARE

ef Proiect Prof. Dr. Ing. Dan DUBIN _____________________ Membri: Prof. Dr. Ing.Daniel GRECEA _____________________ Conf. Dr. Ing. Adrian CIUTINA _____________________ Drd. Ing. Gelu DANKU _____________________ Drd. Ing. Cristian VULCU _____________________

- 1. 3 -

Cuprins

CUPRINS 1.3CAPITOLUL 1 INTRODUCERE 1.6 CAPITOLUL 2 SCOP I DOMENIU DE APLICARE 2.1 CAPITOLUL 3 MODELAREA NODURILOR PENTRU ANALIZ I CERINE DE PROIECTARE 3.1 3.1. GENERALITI I DEFINIII 3.2 3.2. CLASIFICAREA MBINRILOR N CONFORMITATE CU SR EN 1993-1-8 3.4 3.2.1 INTRODUCERE 3.4 3.2.2 CLASIFICAREA NODURILOR DUP RIGIDITATE 3.6 3.2.3 CLASIFICAREA NODURILOR DUP REZISTEN 3.7 3.2.4 CLASIFICAREA NODURILOR DUP REZISTEN I RIGIDITATE 3.8 3.3. MODELAREA MBINRILOR N CONFORMITATE CU SR EN 1993-1-8 3.9 3.3.1 INTRODUCERE 3.9 3.3.2 METODE DE ANALIZ PENTRU NODURI 3.11

3.3.3 MODELARE I SURSE ALE DEFORMABILITII N NODURI MODELAREA SIMPLIFICAT N CONCORDAN CU SR EN 1993-1-8, 5.3

3.13

3.3.4 CONCENTRAREA DEFORMABILITILOR N NODUR 3.13

CAPITOLUL 4 MBINRI SIMPLE 4.14.1. GENERALITI 4.24.2. SCOP, DOMENIU DE APLICARE I SOLUII CONSTRUCTIVE 4.3 4.2.1 TIPURI DE STRUCTURI 4.3 4.2.2 TIPURI DE ELEMENTE MBINATE 4.3 4.2.3 TIPURI DE MBINARE 4.3 4.2.4 MRCI DE OEL 4.3 4.2.5 CONFIGURAII DE NOD POSIBILE 4.3 4.2.6 TIPURI DE DISPOZITIVE DE MBINARE 4.5 4.2.7 TIPURI DE MBINRI 4.6 4.2.8 GEOMETRIA I ALCTUIREA MBINRILOR SIMPLE 4.10 4.2.9 CALCULUL MBINRILOR CU URUBURI 4.16 4.2.10 CALCULUL MBINRILOR SUDATE 4.21 4.2.11 MODELAREA NODURILOR PENTRU ANALIZA GLOBAL 4.264.3. ALGORITMI DE CALCUL 4.26 4.3.1 ALGORITMI DE CALCUL PENTRU MBINRI CU PLAC DE CAPT

REDUS 4.27

4.3.2 ALGORITMI DE CALCUL PENTRU MBINRI CU ECLIS 4.30 4.3.3 ALGORITMI DE CALCUL PENTRU MBINRI CU CORNIERE 4.374.4. EXEMPLE DE CALCUL 4.38 4.4.1 MBINRI SIMPLE CU URUBURI 4.38 4.4.2 MBINRI SUDATE SIMPLE 4.52 4.4.3 MBINARE CU PLAC DE CAPT REDUS 4.71 4.4.4 MBINARE PE INIM CU ECLISE 4.79 4.4.5 MBINARE ARTICULAT GRIND-STLP CU PRINDERE CU

CORNIERE PE INIMA GRINZII 4.88

4.4.6 MBINRI CU BOLUR 4.101 4.4.7 MBINARE ARTICULAT NTRE STLP I FUNDAIE 4.105

CAPITOLUL 5 MBINRI LA ELEMENTE CU SECIUNE TUBULAR 5.15.1. GENERALITI 5.25.2. CALCULUL MBINRILOR CU SECIUNI TUBULARE 5.3 5.2.1 GENERALITI 5.3 5.2.2 MODURI DE CEDARE ALE MBINRILOR CU SECIUNI

TUBULARE 5.3

5.3. MBINRI SUDATE 5.8

- 1. 4 -

5.3.1 MBINRI PENTRU ELEMENTE CU SECIUNE TUBULAR CIRCULAR (CHS) 5.8

5.3.2 MBINRI PENTRU ELEMENTE CU SECIUNE TUBULAR RECTANGULAR (RHS) 5.11

5.3.3 MBINRI PENTRU ELEMENTE CU SECIUNE TUBULAR (CHS SAU RHS) I DESCHISE 5.19

5.4. MBINRI CU URUBURI 5.20 5.4.1 INTRODUCERE N CALCULUL MBINRILOR CU URUBURI 5.20 5.4.2 TIPURI DE MBINRI CU URUBURI 5.225.5. EXEMPLE DE CALCUL 5.26 5.5.1 MBINARE SUDAT NTRE DOU PROFILE TUBULARE CIRCULARE 5.26

5.5.2 MBINARE SUDAT NTRE DOU PROFILE TUBULARE RECTANGULARE 5.29

5.5.3 MBINARE SUDAT NTRE UN PROFIL TUBULAR CIRCULAR I UN PROFIL DESCHIS 5.33

5.5.4 MBINARE CU URUBURI NTRE UN PROFIL TUBULAR I UN PROFIL DESCHIS 5.36

CAPITOLUL 6 MBINRI CARE PREIAU MOMENT NCOVOIETOR 6.1

6.1. SOLUII CONSTRUCTIVE 6.2 6.1.1 MBINRI CU PLAC DE CAPT I URUBURI 6.2 6.1.2 MBINRI SUDATE 6.4 6.1.3 MBINRI CU CORNIERE 6.5 6.1.4 MODALITI DE NTRIRE A PANOULUI DE INIM AL STLPULUI 6.6 6.1.5 NODURILE LA BAZA STLPILOR 6.76.2. METODA COMPONENTELOR 6.9 6.2.1 PREZENTAREA METODEI 6.9 6.2.2 CARACTERISTICILE COMPONENTELOR 6.10 6.2.3 GRUPAREA COMPONENTELOR 6.11 6.2.4 APLICAREA METODEI COMPONENTELOR N SR EN 1993-1-8 6.16 6.2.5 CURBA DE CALCUL MOMENT-ROTIRE A UNEI MBINRI 6.196.3. ALGORITMI DE CALCUL 6.20 6.3.1 IDENTIFICAREA COMPONENTELOR ACTIVE 6.20 6.3.2 PROCEDURI DE CALCUL A COMPONENTELOR 6.21 6.3.3 CALCULUL ELEMENTELOR T ECHIVALENTE 6.266.4. EXEMPLE DE CALCUL 6.33 6.4.1 MBINARE GRIND-STLP CU PLAC DE CAPT EXTINS I URUBURI 6.33

6.4.2 INFLUENA VARIAIEI DIFERITELOR COMPONENTE ALE UNUI NOD GRIND-STLP CU URUBURI I PLAC DE CAPT EXTINS 6.62

6.4.3 MBINARE CU URUBURI I PLAC DE CAPT I RIGIDIZARE N PARTEA EXTINS 6.66

6.4.4 MBINARE CU PLAC DE CAPT I URUBURI, CU DOU RNDURI DE URUBURI N PARTEA EXTINS 6.95

6.4.5 MBINARE SUDAT GRIND-STLP 6.127 6.4.6 MBINARE DE CONTINUITATE A UNEI GRINZI, CU ECLISE I URUBURI SUPUS LA MOMENT NCOVOIETOR I FORFECARE 6.137

6.4.7 MBINARE DE CONTINUITATE A UNUI STLP CU ECLISE I URUBURI, CU MODIFICAREA SECIUNII STLPULUI 6.143

6.4.8 PRINDEREA STLPULUI LA BAZ 6.154

CAPITOLUL 7 RECOMANDRI DE CALCUL I PROIECTARE PENTRU MBINRI STRUCTURALE N CAZUL SOLICITRILOR SEISMICE 7.1

7.1. CERINE DE REZISTEN I DUCTILITATE CONFORM P100-1/2006 I SR EN1998-1 7.2

7.2. CAPACITATEA DE ROTIRE A MBINRILOR GRIND-STLP 7.3 7.2.1 CLASIFICAREA DUP DUCTILITATE 7.3 7.2.2 EVALUAREA CAPACITII DE ROTIRE 7.4 7.2.3 COMPORTAREA CICLIC A MBINRILOR 7.67.3. SOLUII CONSTRUCTIVE 7.10 7.3.1 MBINARE CU URUBURI CU PLAC DE CAPT EXTINS 7.10

- 1. 5 -

RIGIDIZAT 7.3.2 MBINARE SUDAT CU RIGIDIZRI ALE TLPILOR GRINZII 7.10 7.3.3 MBINARE CU TLPILE GRINZII SUDATE DE PLCI DE CONTINUITATE SUDATE DE TALPA STLPULUI I CU ECLIS SUDAT PRINS CU URUBURI DE INIMA GRINZII

7.11

7.3.4 MBINARE SUDAT CU GRIND CU SECIUNE REDUS (DOG BONE) 7.11

7.3.5 MBINARE CU URUBURI CU PLAC DE CAPT I VUT 7.127.4. CRITERII DE PRECALIFICARE (AISC 2002 I FEMA 350) 7.13 7.4.1 MBINRILE PRECALIFICATE INTRODUSE IN NORMA DE CALCUL AISC 2002 7.13

7.4.2 DETERMINAREA POZIIEI ARTICULAIILOR PLASTICE 7.14 7.4.3 DETERMINAREA MOMENTULUI PLASTIC IN ARTICULAIILE PLASTICE 7.15

7.4.4 DETERMINAREA REZISTENTEI NECESARE IN SECIUNILE CRITICE 7.15

7.4.5 CONDIII GENERALE 7.16 7.4.6 CALCULUL MBINRILOR PRECALIFICATE 7.187.5. PROIECTARE DUP CRITERII DE PERFORMAN 7.23

CAPITOLUL 8 MODELAREA STRUCTURILOR INND SEAMA DE COMPORTAREA MBINRILOR 8.1

8.1. GENERALITI 8.28.2. MODELAREA NODURILOR PENTRU ANALIZA STRUCTURAL 8.4 BIBLIOGRAFIE

- 1. 6 -

CAPITOLUL 1

INTRODUCERE

- 1. 7 -

Norma de proiectare european referitoare la mbinri EN 1993-1-8 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-8: Design of joints, adoptat n Romnia sub forma standardului SR EN 1993-1-8 Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oel. Partea 1-8: Proiectarea mbinrilor [26], este una din cele mai consistente pri ale seriei de standarde SR EN 1993 - Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oel.

Pe plan european, practic n fiecare ar a Uniunii Europene se manifest un interes deosebit pentru elaborarea de documente de aplicare a normei deoarece calculul i proiectarea mbinrilor n conformitate cu SR EN 1993-1-8 sunt destul de complicate, ale crui prevederi sunt greu de aplicat i pot s conduc la erori de proiectare sau de interpretare n practica curent de proiectare.

Conceptul de semi-rigiditate i metoda componentelor introduse prin SR EN 1993-1-8 sunt concepte complet noi pentru inginerii romni, fcnd ca proiectarea i calculul mbinrilor n conformitate cu cerinele actuale s fie una din problemele cele mai dificile cu care se confrunt inginerul proiectant.

Aplicarea P100-1/2006 [20] impune caracterizarea i verificarea mbinrilor n termeni de rigiditate, rezisten i ductilitate, ceea ce nu este posibil dect prin aplicarea metodei componentelor.

n plus, n proiectare se folosesc n prezent programe de calcul care implementeaz metoda componentelor fr a fi cunoscute bazele teoretice pe baza crora s-au realizat aceste programe, cu riscuri foarte mari pentru proiectarea i utilizarea corect a acestor programe de calcul.

Tratarea de o manier comprehensiv a calculului i proiectrii mbinrilor constituie o problematic prea ampl pentru a face parte dintr-un volum general i cuprinzator dedicat proiectrii structurilor n conformitate cu SR EN 1993.

n prezent exist manuale sau ghiduri de aplicare a SR EN 1993-1-8 publicate pe baza versiunilor ENV ale standardului n majoritatea rilor cu activitate semnificativ n domeniul construciilor metalice (Germania, UK, Olanda, Italia, etc.); la nivelul Conveniei Europene de construcii metalice - ECCS s-a elaborat de curnd un manual pentru calculul mbinrilor simple n conformitate cu SR EN 1993-1-8 [11].

Pe plan naional nu exist reglementri tehnice n domeniu, cu excepia normativului GP082-03 Ghid privind proiectarea mbinrilor ductile la structuri metalice n zone seismice, care are mai mult un caracter calitativ.

Recomandrile de proiectare i calcul, comentariile i aplicaiile care fac obiectul acestei lucrri au ca obiectiv clarificarea i explicitarea metodelor de calcul ale mbinrilor structurale, conform standardului SR EN 1993-1-8 Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oel. Partea 1-8: Proiectarea mbinrilor [26].

Recomandrile prezentate n aceast lucrare au ca baz documentar nome europene de proiectare a structurilor din oel, reglementri tehnice naionale, manuale de proiectare i rezultate ale unor programe de cercetare la nivel european, documente normative americane i lucrri de specialitate publicate de elaboratorii lucrrii.