Curs 3 STRUCTURI SPECIALE PENTRU CLĂDIRI.pdf

C3. Structuri speciale pentru cladiri

Continut prezentare

• INTRODUCERE

• FACTORII DETERMINANŢI ÎN ALEGEREA STRUCTURII

UNEI CLĂDIRI

Introducere

• Structura poate fi definită ca un sistem tridimensional de elemente structurale liniare, plane, curbe sau cutate aranjate astfel încât să satisfacă funcţiunile arhitecturale şi inginereşti ale clădirii şi să suporte acţiunile care pot interveni pe durata de funcţionare a acesteia.

• Structura unei clădiri se poate defini ca un ansamblu tridimensional de elemente interconectate (liniare, plane, curbe, cutate) proiectate astfel încât să satisfacă un ansamblu de condiţii şi restricţii.

2. FACTORII DETERMINANŢI ÎN ALEGEREA

STRUCTURII UNEI CLĂDIRI

• Structura unei clădiri este rezultatul unui proces complex de creaţie care se bazează pe un ansamblu de cerinţe şi restricţii ce cuprind aspecte funcţionale, tehnice, utilitare şi estetice.

• Principalii factori ce determină alegerea unei structuri de rezistenţă se prezintă în continuare



2.1. Destinaţia principală a clădirii

În prezent se diferenţiază mai multe tipuri de clădiri clasificate pe baza cerinţelor funcţionale şi sociale:

•Clădiri de locuit - locuinţe individuale, apartamente, cămine şi hoteluri.

•Clădiri pentru afaceri - clădiri înalte cu birouri şi dotări specifice promovării afacerilor.

•Clădiri pentru activităţi comerciale - centre comerciale, bănci, gări pentru mijloace de transport.

•Clădiri pentru instituţii - şcoli şi universităţi, centre pentru îngrijire medicală, clădiri pentru servicii

religioase.

•Clădiri pentru activităţi culturale, sportive şi pentru destindere -teatre, săli de expoziţii, complexe polivalente, săli de gimnastică şi stadioane. Datorită cerinţelor speciale de spaţii şi deschideri mari sistemul structural este determinant în proiectarea acestor clădiri.

•Clădiri industriale – ateliere, secţii de fabricaţie, clădiri auxiliare, la care intervin deseori încărcări foarte mari şi cerinţe specifice care necesită structuri cu totul deosebite.

•Spatii de depozitare şi întreţinere – depozite, spaţii de parcare, hangare de întreţinere pentru avioane, ateliere de întreţinere mecanică, etc.



2.2. Acţiunile

Acţiunile au un rol determinant în alegerea structurilor de rezistenţă. Standardele româneşti clasifică acţiunile în raport cu modul de aplicare :

a - permanente;

b - temporare : cvasipermanente; variabile;

c - excepţionale;

Influenţa relativă a diferitelor acţiuni asupra structurilor este determinată de dimensiunile construcţiei, precum şi de greutatea specifică şi rezistenţele mecanice ale materialului pentru elementele portante.

De exemplu în cazul structurilor cu deschideri mari realizate din materiale grele (beton, zidărie), sarcinile gravitaţionale (în principal greutatea proprie a elementelor structurale şi a celor punctate) pot fi decisive în alegerea tipului structurii.

În cazul structurilor cu deschideri şi dimensiuni mici, folosind aceleaşi materiale efectul predominant provine din sarcinile utile (de ex. echipamente mobile).

Pe de altă parte, în cazul unor sisteme structurale cu aceleaşi dimensiuni, dar realizate din materiale foarte uşoare (de exemplu structuri suspendate pe cabluri) acţiunile temporare cum sunt cele provenite din vânt pot fi decisive.



2.3. Condiţiile de mediu

Forma şi structura unei clădiri sunt influenţate puternic de condiţiile mediului exterior:

a - condiţiile climatice :

- lumina şi temperatura solară;

- umiditate şi precipitaţii;

- acţiunea vântului;

b - activitatea seismică

Structurile sunt expuse diferit la soare şi lumină pe fiecare latură. Eforturile provenite din temperatură pot avea valori importante, iar precipitaţiile pot influenţa substanţial nivelul de solicitare a unei structuri.

Acţiunea vântului este influenţată în mod semnificativ de către forma clădirii şi de configuraţia obstacolelor din jurul acesteia.

Focul a intervenit de asemenea decisiv în stabilirea formelor şi structurilor pentru clădiri. Codurile şi normativele existente în prezent limitează drastic posibilităţile de exprimare structurală.

În zonele active din punct de vedere seismic, forţele seismice au un rol esenţial în elaborarea structurilor de rezistenţă pentru clădiri şi construcţii de orice tip.



2.4. Instalaţii electrice şi mecanice

Instalaţiile şi dotările clădirilor influenţează tot mai mult forma şi structura construcţiilor.

La clădirile moderne costul acestor dotări se cifrează la 20 ÷ 50 % din costul total al construcţiei. Suprafeţe şi volume importante ale clădirilor moderne sunt ocupate de instalaţii pentru: încălzire, ventilare, aer condiţionat, electrice, sanitare, protecţie contra incendiilor şi transport interior.

Costul ridicat al terenului şi lipsa de spaţiu în oraşe a stimulat realizarea clădirilor înalte echipate cu lifturi.

Casa liftului asigură o zonă cu rigiditate mare în ansamblul clădirilor înalte.



2.5. Materialele de construcţii pentru structuri

Proprietăţile materialelor structurale au fost şi sunt factori foarte importanţi în alegerea structurii de rezistenţă a construcţiilor de orice tip. Rezistenţa, rigiditatea, durabilitatea, rezistenţa la foc, şi costul au reprezentat prin vremuri factori determinanţi în alegerea structurilor de rezistenţă.

Primele structuri au fost realizate din lemn şi piatră; Meşterii de atunci se bazau mai mult pe intuiţie şi pe experienţă. Lemnul creşte, în general, rectiliniu şi se foloseşte cu predilecţie la elemente liniare. Folosirea lamelatelor încleiate a permis utilizarea lemnului la elemente curbe, iar placajul a favorizat realizarea elementelor plane.

Zidăria, realizată din unităţi mici, cărămizi sau blocuri legate între ele prin mortar, sugerează folosirea acestui material la pereţi, bolţi, arce şi stâlpi la care eforturile principale sunt de compresiune.

Betonul este un material care în stare proaspătă poate lua orice formă. Posibilităţile de folosire sunt limitate de rezistenţa mai redusă la tracţiune şi de capacitatea de formare a materialelor pentru cofraje.

Oţelul se poate regăsi în elemente liniare sau de suprafaţă de aceea poate fi utilizat la o mare diversitate de structuri.

Lemnul

Materialele compozite



2.6. Tehnologia de execuţie

Metodele de construcţie nu ajută dar influenţează alegerea tipului de structură.

Cantitatea şi calitatea muncii în atelierele de prefabricate şi la locul de punere în operă pot determina alegerea sistemului structural şi a tehnologiei de execuţie.

De exemplu, folosirea elementelor prefabricate din beton armat asamblate la locul de punere în

operă poate determina o concepţie structurală total diferită faţă de situaţia în care structura se realizează monolit.

Produsele standardizate se folosesc deseori şi acestea favorizează utilizarea unor dimensiuni modulate.



2.7. Dimensiunea construcţiei

În cazul unor construcţii mici, cerinţele de portanţă pot fi satisfăcute de sisteme structurale simple din aproape orice material structural.

La structurile cu dimensiuni mari, încărcările gravitaţionale, din vânt, temperatură si seismice apar restricţii dictate de proprietăţile materialelor şi de capacitatea de lucru a utilajelor. De aceea mărimea structurii este dominantă în cazul clădirilor înalte şi a construcţiilor cu deschideri mari.



2.8. Cerinţele economice

Societatea, indiferent de treapta de evoluţie, solicită clădiri economice, atât în privinţa costului de construcţie cât şi a celui de exploatare.

Costul construcţiei provine în principal din costurile primare ale materialului, manoperei şi utilajului.

- Costul manoperei a crescut în permanenţă;

- Apariţia unor materiale performante dar scumpe a permis analiza unor variante comparative. De exemplu, o structura pneumatică foloseşte materiale foarte scumpe dar reduce substanţial costul manoperei.

Costurile de întreţinere şi exploatare pot creşte dramatic dacă investiţia iniţială urmăreşte economia cu orice preţ…

Functiile unei cladiri - 1

• Ne asteptam de la o cladire ca aceasta sa satisfaca

necesitati immediate ce tin de metabolismul uman:

1. Aer curat pentru respiratie;

2. Apa proaspata pentru baut, pentru prepararea hranei,

pentru curatenie si indepartarea deseurilor;

3. La multe tipuri de constructii, facilitati pentru

prepararea hranei si consumul acesteia (ex. cantine);

Ne asteptam de la o cladire ca aceasta sa satisfaca

necesitati immediate ce tin de confortul termic:



necesitati immediate ce tin de confortul termic:

1. Controlul temperaturii radiante;

2. Controlul temperaturii aerului;

3. Controlul caracteristicilor termice ale suprafetelor ce

intra in contact cu omul;

4. Controlul umiditatii si a miscarii vaporilor de apa;

5. Controlul circulatiei aerului;



necesitati immediate ce tin de confortul acustic,

eficienta si intimitate

1. Conditii optime de vizualizare (ex. Dispunere ferestre);

2. Asigurarea intimitatii vizuale;

3. Conditii optime de acustica (izolare fonica);

Functiile unei cladiri -4


cerintele de intrare si iesire usi simple intrare-iesire, usi

de incendiu, zone tip filtru-securizate (ex. Ferme

avicole, Ferme zootehnice, Sere)



cerintele de distributie a energiei (alimentare cu

energia a corpurilor de iluminat, aparaturii

electrocancice)



cerintele ce tin de canalele de comunicatie : telefonie,

retea internet, retea cablu video, etc.



cerintele de confort siguranta si activitate de productie

oferind suprafete utile de tip: pardoseli, pereti, scari,

rafturi, blaturi, bancuri de lucru, etc



cerintele de rezistenta si stabilitate: elementele de

constructie sa poata prelua incarcari proprii, utile si sa

reziste la actiunea zapezii, a vantului sau a actiunii

seismice.



cerintele de autoprotectie: constructia sa-si protejeze

propria structura, suprafetele, sistemele electrice si

mecanice, sa evite umectarea din precipitatii a

elementelor de fatada, etc.



cerintele de siguranta structurala la: tasarea fundatiei,

dilatare termica sau contractie si a deplasarilor din

schimbarile continutului de umiditate al materialelor de

constructie, etc.



cerintele de siguranta la actiunea focului



cerintele de a fi construita fara costuri excesive



cerintele de a fi operationalitate, usor de intretinut

Fu

nct

iile

un

ei c

lad

iri

du

pa

Ed

war

d A

llen

“H

ow

Bu

ild

ing

Wo

rks”

Curs 3 STRUCTURI SPECIALE PENTRU CLĂDIRI.pdf

Documents

Transcript of Curs 3 STRUCTURI SPECIALE PENTRU CLĂDIRI.pdf