Contravanturi la cladiri inalte

Pentru clădirile cu înălțime mai redusa cea mai comună soluție structurală este obținută prin integrarea diferitelor sisteme de rezistente în aceeași structură:

- Cadre semi-rigide sau fixate, care rezista doar la acțiuni verticale.- Contravanturi sau prin pereți de beton și nucleu, care rezista la acțiuni orizontale.

Pentru cladiri inalte (pana la 120 etaje), diferite sisteme structurale sunt utilizate în funcție de înălțime:1. Până la 30 de etaje, perete de beton sau sisteme cu nucleu2. De la 30 la 60 de etaje, sisteme de cadru3. Peste 60 de povestiri, sisteme de tuburi

Pentru cadre de oțel contravantuite, diferite tipuri de contravanturi pot fi utilizate în conformitate cu cerințele structurale și funcționale.Modele de calcul adecvate pentru clădiri cu mai multe etaje poate fi utilizat pentru structuri articulate și contravântuiri zabrelite. Pentru structuri de otel rezistent la forte seismice, o performanță excelentă în rezistența și ductilitate pot fi obținute.

Cerințele de proiectare în astfel de cazuri corespund la trei stări limită: de serviciu, rezistența la deteriorare, și de prevenire a colapsului.Sistemul structural inovativ de John Hancock Center constă dintr-o structură de rezistenta în jurul perimetrului, care se comportă ca un tub încadrată și cu diagonale.

Cadre contravantuite

Sistemele pure de cadru rigid nu sunt suficiente pentru clădiri mai mari decât aproximativ 30

etaje, deoarece componenta de forfecare din deformare produsă prin îndoirea stalpilor și

grinzilor determină deplasarea construcției să fie prea mare. Eficiența este îmbunătățită prin

adăugarea de membrilor zabrelite, cum ar fi diagonalele între sistemele de planseu.

Tipuri de contravantuiri disponibile pentru a fi încorporate în intervalul de sistem scturctural

de la un K simplu concentric sau X între două stalpi pozitionate centric sau excentric. Într-un

sistem excentric conectarea diagonalei este pusa la o distanta de la conexiunea dintre grinda

si stalp vertical.

Preocuparea majoră în proiectare de clădiri din oțel multi-etaje este de a avea sistem de rezistenta buna la sarcini laterale, împreună cu sistem la încărcare gravitationala, deoarece reglementează, de asemenea proiectarea.

Există o mulțime de avantaje ale sistemelor de contravantuire:

1. Cadre contravantuite sunt aplicabile la toate tipurile de structuri, cum ar fi poduri, avioane, macarale, clădiri și turnuri de transmisie electrice.2. Cadre contravantuite sunt ușor de fabricat și construite. Nu este nevoie de o mulțime de cunoștințe sau abilități.3. Dacă se utilizează îmbinăre cu șuruburi, nu există nici o problemă deformare la conexiunile.

Cadrele metalice contravântuite centric

Cele mai comune configuraţii folosite pentru cadrele metalice contravântuite centric sunt ilustrate in Figura 1.

Cadrele metalice contravântuite centric oferă rezistenţă, rigiditate şi ductilitate, fiind astfel ideale pentru contravântuirea sistemelor seismice. Calitatea răspunsului seismic al cadrelor contravântuite centric este determinată de performanţa contravântuirii. Pentru a obţine cea mai bună performanţă, contravântuirea trebuie să cedeze înaintea oricărui alt element al cadrului. Acest lucru este important pentru că, deşi cadrul poate suferi avarii în timpul unui cutremur, clădirea trebuie să fie capabilă să preia încărcările gravitaţionale şi să reziste unor cutremure ulterioare fără a se prăbuşi.

Comportament inelastic al contravântuirii:

articulaţiile plastice apar după ce contravântuirea a flambat, iar rigiditatea şi rezistenţa cadrului se diminuează, aşa cum este arătat în Figura 3; în zona 0-A, cadrul îşi păstrează comportamentul elastic, dar diagonala

flambează la A, cauzând formarea unei articulaţii plastice în zona A-B;

schimbarea sensului de solicitare în zonele B-C, C-D şi D-E produc o instabilitate în contravântuire, diminuând eficacitatea cadrului. Acest comportament instabil este evident în răspunsul asimetric prezentat în Figura 3a. Din acest motiv se folosesc cadrele contravîntuite centric, cu diagonalele în X, oferind un comportament inelastic stabil prezentat în Figura 3c.

Obiectivul de proiectare este de a forma zone disipative în diagonalele supuse la întindere, şi de a evita flambajul sau atingerea limitei de curgere în grinzi şi stâlpi. Diagonalele comprimate sunt proiectate să cedeze la flambaj. Comportamentul aşteptat pentru mecanismul global în cazul cadrului contravântuit cu diagonale tip chevron (cazul "f" din Figura 1) este arătat în Figura 4.

Analiza de vânt este efectuată pentru diferite tipuri de sistem contravantuit. După analiza o

schimbare semnificativă în parametri, cum ar fi de deplasarea, forfecarea de bază, forța

axială, greutatea și deplasarea etajelor din structura este observat.

Concluzii

Pe baza studiului de față, următoarele concluzii sunt:

1. Ca criteriu de deplasare, contravântuiri sunt bune pentru a reduce deplasarea și, în caz de K

și V, deplasarea este mai mare decât fara contravantuire, din cauza neregularitatii în forma

structurii.

2. Reacțiile și greutatea structurii sunt mai mari în diferite tipuri de structuri contravantuite, în

comparație cu structura necontravantuita.

3. De asemenea, este văzut că diferite sisteme contravantuite utilizate poate crește sau

descrește deplasarea pentru clădirile cu aceleași configurații.