Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatCalculul dinamic neliniar reprezinta instrumentul cel mai puternic cu ajutorul caruia se poate controla cel mai riguros si dirija mecanismul disipator de energie.

Acest tip de analiza este greu de realizat din acest motiv in proiectarea curenta se aplica o serie de proceduri simplificate.

In prezent s-a impus conceptia potrivit careia pe durata cutremurelor puternice disiparea de energie in cadrele multietajate trebuie sa se realizeze cu prioritate in grinzi si in cit mai mica masura in stilpi , astfel incit sa nu apara mecanisme de tip etaj.

In intentia de a se evita asemenea situatii se prevede pentru elementele care converg intr-un nod structural o conditie de forma:

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat

suma valorilor de proiectare ale momentelor capabile ale stilpilor suma valorilor de proiectare ale momentelor capabile ale grinzilor care intra in nod

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat

factorul de suprarezistenta datorat efectului de consolidare a otelului= 1,3 pentru clasa de ductilitate (H) si 1.2 pentru clasa de ductilitate medie (M)

Se considera ambele sensuri de rotire a nodului atunci cind in nod converg grinzi pe doua directii.

Fortele axiale asociate momentelor incovoietoare de calcul, necesare dimensionarii armaturii in stilpi se vor determina cu: =forta axiala din incarcari de lunga durata

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatAcest coeficient nu este in masura sa evite aparitia articulatiilor plastice in stilpi:

Incursiunile in domeniul postelastic ale grinzilor de cadre la cutremure intense implica deseori solicitarea otelului in domeniul de consolidare si cresteri ale momentelor de 10-25% fata de valorile asociate eforturilor unitare de curgere.

Armaturile din placa paralele cu armatura longitudinala a grinzilor contribuie cu 10-30% la valoarea momentului capabil negativ.

Capacitatea portanta a stilpilor este puternic influentata de fortele axiale induse de cutremur a caror valoare poate fi mult mai mare decit cea rezultata din calculul la incarcarile seismice de calcul.

Distributia momentelor incovoietoare in lungul stilpilor cadrelor etajate poate diferii substantial de cea furnizata de calculul elastic la fortele statice echivalente.

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat5) Un stilp proiectat pe fiecare directie poate sa fie descoperit sub aspectul capacitatii portante atunci cind este supus eforturilor asociate unui cutremur actionind oblic fata de axele principale.

Pentru a evita plastificarea stilpilor termenul poate avea valori cuprinse intre 2-2.5 rezultind urmatoarele avantaje:

a)Mentinerea stilpilor in domeniul elastic de comportare astfel ca masurile de armare transversala se pot reduce.

b)Capacitatea de a prelua forta taietoare a betonului din stilpi, in zonele de la capetele stilpilor, care nu mai sint zone plastice potentiale sporeste.

c)Se imbunatatesc conditiile de aderenta ale armaturilor ca urmare a faptului ca acestea nu mai sint solicitate ciclic alternant in domeniul plastic.

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatd) Faptul ca stilpii nu se plastifica imbunatateste comportarea nodurilor grinda-stilp

E de observat ca nu se poate elimina complet posibilitatea aparitiei articulatiilor plastice in stilpi. Astfel plastificarea stilpilor la baza este de regula pusa in evidenta de orice analiza dinamica la un cutremur intens.

La nivelul superior al cladirilor cu multe etaje, sau la cladirile cu 1 sau 2 niveluri este dificil sau neeconomic sa se realizeze stilpii mai puternici decit riglele.

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatCapacitatea portanta a elementelor structurale asociata unui mecanism de plastificare favorabil se determina direct prin dimensionare la valori de eforturi stabilita corespunzator.

In esenta metoda implica dimensionarea stilpilor la momente incovoietoare cu valori apreciate suficient de mari pentru pentru a evita aparitia deformatiilor plastice in aceste elemente cu exceptia bazei stilpilor.

Mst =momentul incovoietor in stilp in gruparea speciala de incarcari considerind actiunea seismica pe directiile principale ale sectiunii stilpului

=suma momentelor capabile in sectiunile in care apar articulatii plastice la nivelul considerat

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat =suma algebrica a valorilor momentelor incovoietoare obtinute in gruparea speciala de incarcariDuctilizarea grinzilora)Localizarea zonelor plastice. Stadiul de solicitare maxima al unei rigle de cadru de beton armat la actiunea unor cutremure puternice poate implica aparitia simultana a doua articulatii plastice deschise la fibre opuse.

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armat

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatSub efectul combinat al incarcarii gravitationale si al actiunii seismice diagrama de momente incovoietoare are la limita formele a) si b) corespunzind celor doua forme de deformare maxima.

Pozitiile in lungul grinzii ale celor doua articulatii plastice depind de maniera in care diagrama de momente capabila imbraca diagrama de momente incovoietoare maxima.

Astfel in cazul c) articulatiile plastice apar la extremitatile grinzilor iar in situatia d) o articulatie plastica apare la o extremitate a grinzii in timp ce cealalta apare in cimpul grinzii.

Ductilizarea elementelor structurilor in cadre de beton armatAvantajele articulatiilor plastice la capetele grinzii:-pentru aceleasi rotiri de noduri deformatiile impuse grinzii si deci cerinta de ductilitate la rotire sectionala in zona plastica sint mai mici.-forta taietoare asociata mecanismului de plastificare al grinzii poate fi mai mica.-armarea transversala minima prevazuta pentru zona plastica se intinde pe o lungime mai mica

Reguli pentru alcatuirea constructiva a elementelor de betonPe baza faptului ca la grinzi diferenta intre valorile momentelor incovoietoare care produc ruperea sectiunii si initierea curgerii in armatura intinsa este relativ mica se recomanda sa se considere urmatoarele lungimi lcr ale zonei plastice:Grinzi de cadru :Armarea transversala in zone critice: (1) Lungimea zonei critice de la capete este :-pentru grinzile DCH:

-pentru grinzile DCM:

(2) Diametrul etrierilor trebuie sa fie mai mare de 6mmPasul armaturilor transversale trebuie sa respecte conditia:-pentru grinzile DCH:

-pentru grinzile DCM:

Reguli pentru alcatuirea constructiva a elementelor de beton (4) coeficientul de armare al armaturii longitudinale intinse :

Armarea longitudinala :in orice sectiune se vor folosii minim bare profilate In zonele critice de la capete, aria de armatura comprimata va fi minim jumatate din armatura intinsaMinim 25% din armatura maxima din reazem se prevede pe toata lungimea descchiderii . Armatura maxima din partea de jos se mentine pe toata lungimea deschiderii.

Stilpi de cadru:Dimensiunea minima a sectiunii trebuie sa fie mai mare de 300mmArmarea longitudinala (1) Se dispun minim 3 bare pe o latura a sectiunii (2) Coeficientul geometric de armare total va fi :-intre 0.01 si 0.04 pentru DCH

-intre 0.008 si 0.04 pentru DCM

(3) Distanta interax dintre doua bare longitudinale va fi:-mai mica de 200 mm pentru DCH-mai mica de 250mm pentru DCM

Armarea transversala in zone critice:(1)Zonele critice sint la capetele elementelor. Lungimea zonei critice pentru stilpii DCH este:-pentru baza stilpilor la fiecare etaj:Lungimea zonei critice pentru stilpii DCM:

-(2) daca intreg stilpul este zona critica

Pentru stilpii DCH, zona critica de la baza stilpilor se mareste cu 50% pentru:-primul nivel al structurilor cu maxim 5 niveluri-primele 2 niveluri ale structurilor cu mai mult de 5 niveluri

(4) Distanta in sectiune intre doua bare longitudinale aflate la colt de etrier va fi :-mai mica de 200 mm pentru DCH-mai mica de 250mm pentru DCM

(5)Coeficintul geometric de armare minim, pe fiecare directie trebuie sa respecte valorile:

Zona I zona critica de deasupra nivelului de incastrare Zona II restul zonelor critice

ZonaIIIDCH0.0050.0035DCM0.00350.0025

(6) Pentru stilpii DCH distanta dintre etrireri trebuie sa respecte relatiile:-pentru zona critica de deasupra sectiunii teoretice de incastrare:

-pentru restul zonelr critice:

Pentru stilpii DCM distanta dintre etrieri trebuie sa respecte relatia: