Curs 6

pag1

6 TIPURI DE CLĂDIRI CU PEREŢI

STRUCTURALI DIN BETON ARMAT

6.1 DEFINIŢII ALE SISTEMELOR STRUCTURALE CONFORM NORMATIVULUI DE PROIECTARE SEISMIC ROMÂNESC P100-1/2006

I. Sistem structural tip pereţi: sistem structural în care pereţii

verticali, cuplaţi sau nu, preiau majoritatea încărcărilor verticale şi

orizontale, a cărui rezistenţă la forţe laterale este cel puţin 70% din

rezistenţa întregului sistem structural. Altfel spus, acest sistem este

proiectat pentru a prelua cel puţin 70% din forţa seismică laterală de

proiectare.

Dr. ing. Marius MOSOARCA – curs an IV

pag2

II. Sistem structural tip cadru: sistem structural în care

încărcările verticale cât şi cele orizontale sunt preluate în proporţie de

peste 70% de cadre spaţiale;

III. Sistem structural dual: sistem structural în care încărcările

verticale sunt preluate în principal de cadre spaţiale, în timp ce

încărcările laterale sunt preluate parţial de sistemul în cadre şi parţial de

pereţi structurali, individuali sau cuplaţi. Sistemul are două variante de

realizare:

a) Sistem dual, cu pereţi predominanţi: sistemul dual în care contribuţia

pereţilor în preluarea forţelor laterale reprezintă peste 50% din total.

b) Sistem dual, cu cadre predominante: Sistemul dual în care

contribuţia cadrelor în preluarea forţelor laterale reprezintă peste 50%

din total.

IV.Sistem flexibil la torsiune: în această categorie se încadrează

sistemele cu pereţi, şi cele duale fără rigiditatea suficientă la torsiune, de

exemplu sisteme structurale constând din cadre flexibile combinate cu

pereţi concentraţi în zona din centrul clădirii (sistem cu nucleu central).

V. Sistem tip pendul inversat: Sistem în care peste 50% din

masă este concentrată în treimea superioară a structurii sau la care

disiparea de energie se realizează în principal la baza unui singur

element al clădirii.

6.2 TIPURI DE CLĂDIRI ETAJATE CU PEREŢI STRUCTURALI DIN BETON ARMAT. CLASIFICĂRI

În primă fază, sistemele constructive cu pereţi structurali din

beton armat s-au impus pe plan mondial datorită avantajelor lor sub

Curs 6 : Proiectarea clădirilor cu pereţi structurali din beton armat

pag.3

aspectul consumului de oţel şi al posibilităţii unei execuţii rapide, prin

utilizarea procedeelor industriale de cofrare, armare si punere în operă a

betonului.

Pe măsura avansării cercetărilor stiinţifice, s-a observat că

răspunsul structurilor sub solicitări seismice este mult îmbunătăţit de

prezenţa pereţilor structurali în structură. Astfel, în zonele cu

seismicitate ridicată, dacă la clădiri cu până la 20 de etaje, inginerul

proiectant poate impune utilizarea lor în structură, la clădirile cu mai

mult de 20 etaje se impune dispunerea lor din motive economice, dar şi

datorită necesităţii deţinerii controlului asupra deplasărilor structurii.

Datorită rigidităţii lor mari, se poate realiza un grad înalt de protecţie a

elementelor nestructurale împotriva avariilor la cutremure de intensitate

mai mică, putându-se renunţa astfel, la separarea costisitoare a

elementelor nestructurale, prin crearea rosturilor antiseismice.

Principalele tipuri de structuri de rezistenţă din beton armat ce

compun clădirile sunt (Fig.6.1) [Olariu, 1980]:

- sistemul în cadre din beton armat (A) este un sistem realizat

din stâlpi din beton dispuşi regulat, care conlucrează cu grinzile şi

planşeul din beton armat, pentru preluarea forţelor orizontale şi

gravitaţionale;

- structuri cu pereţi structurali din beton armat (B), foarte

avantajoase în preluarea forţelor orizontale;

- structuri tubulare (C). Caracteristic acestor tipuri de structuri

este faptul că elementele de conlucrare funcţionează în planul pereţilor

tubului, rezultând o construcţie de tip bară complexă, cu un mare

moment de inerţie şi modul de rezistenţă;


pag4

- structuri cu nuclee centrale (D) formate din pereţi structurali şi

cadre, în care forţele seismice sunt preluate în cea mai mare parte de

diafragma din beton armat, iar stâlpii preiau preponderent încărcările

gravitaţionale;

- structuri mixte compuse din utilizarea simultană a două sau mai

multe sisteme de bază.

Figura 6. 1 Tipuri de structuri de rezistenţă din beton armat

Tipurile de sisteme structurale din beton armat, recomandate a fi

utilizate în funcţie de numărul de etaje sunt prezentate în figura 6.2

[Mir, 2001].


pag.5

Figura 6.2 Tipuri de sisteme structurale

Avantajele prevederii pereţilor structurali de beton armat în

structură, se pot obţine printr-o bună colaborare arhitect–inginer

structurist încă din faza de anteproiectare. Numai astfel se poate ajunge

la soluţia structurală optimă, capabilă să preia încărcările orizontale şi

gravitaţionale în bune condiţii, fără eforturi mari de materiale şi

manoperă din partea investitorului.

Clădirile cu structură de rezistentă în cadre cu înalţimi mari, în

zone seismice, în comparaţie cu cele având pereţi structurali, prezintă

următoarele dezavantaje din punctul de vedere al comportamentului

structural :

Ø pereţii de închidere şi compartimentare din diferite materiale

(zidării, panouri, etc) dau naştere în structură la rigidităţi locale cu

efecte defavorabile greu de controlat: disimetrii de rigidităţi,


pag6

posibilitatea apariţiei unor alternanţe de niveluri rigide, flexibile, sau

chiar a unor stâlpi scurţi;

Ø realizarea mecanismului de cedare prin apariţia articulaţiilor

plastice în rigle, apoi în stâlpi, se realizează mai greu şi cu consumuri

mari de materiale şi manoperă, în timp ce la structuri cu pereţi

structurali, acest mecanism de cedare se realizează aproape firesc.

Numărul, locul şi orientarea pereţilor structurali în cadrul

structurii de rezistenţă a unei clădiri, depind de cerinţele funcţionale

impuse clădirii.

Dintre dezavantajele clădirilor cu pereţi structurali din beton

armat putem menţiona :

Ø au rezistenţă la transmisie termică redusă, necesitând măsuri

costisitoare de protecţie la transfer termic;

Ø necesită o perioadă mai lungă de execuţie;

Ø limitează posibilităţile de utilizare a clădirii, datorită

compartimentărilor fixe pe care le creează, determinând anumite

servituţi funcţionale. Din acestă cauză, structurile cu pereţi structurali

din beton, se utilizează la clădiri la care destinaţia funcţională impune o

compartimentare deasă cum ar fi hoteluri, cămine, spitale, etc.

Aceste dezavantaje, însă, se pot corecta pe baza unei concepţii

funcţional-constructive raţionale, prin combinarea pereţilor structurali

cu cadrele. Exemple de combinaţii eficiente, pereţi structurali – cadre la

clădiri civile şi industriale, sunt prezentate în figura 6.3 [Agent , 1982].


pag.7

a) Clădire birouri cu nucleu central şi cadre perimetrale

b) Clădire birouri cu două celule mari necompartimentate


pag8

c) Clădire cu pereţi structurali grupată în două nuclee

d) Hala industrială cu nucleu central şi cadre perimetrale


pag.9

e) Hala industrială cu diagrame dispuse la capete sau spre mijlocul clădirii

Figura 6. 3 Tipuri de clădiri din beton armat cu pereţi structurali

După forma în plan a clădirilor cu pereţi structurali din beton

armat, se disting următoarele tipuri de clădiri [Marusciac,1998]:

Ø clădiri de tip bară, având forma alungită în plan în general

dreptunghiulară (fig.6.4 a);

Ø clădiri de tip punct, cu dimensiuni în plan apropiate după

cele două direcţii, avînd forma pătrată, dreptunghiulară, circulară sau

oarecare ( fig.6.4 b,c);

Ø clădiri de forme diverse în plan: ovale, rombice, etc (fig.6.4

d).


pag10

a) clădiri de tip bară,

b) clădiri de tip punct

c) clădiri de tip punct


pag.11

d) clădiri de forme diverse în plan

Figura 6. 4 Forme în plan a clădirilor cu pereţi structurali


pag12

După modul de dispunere în plan a pereţilor structurali din

beton armat, utilizaţi la clădirile civile etajate, structurile pot fi [Agent

şi Postelnicu, 1982]:

Ø structuri cu pereţi structurali deşi sau sistem fagure, la care

pereţii structurali sunt dispuşi la fiecare travee la distanţe între ele

relativ mici: 3-4 m. Sistemul este avantajos deoarece se poate adapta la

orice fel de clădire, permite realizarea planşeelor fără grinzi, necesită un

consum redus de oţel şi permite aplicarea procedeelor de execuţie

industrializate. Prezintă însă dezavantajul de a nu permite posibilitatea

realizării unor transformări ulterioare în distribuţia încăperilor. Acest

sistem se utilizeaza la clădirile de locuinţe, cămine, spitale, hoteluri. În

figura 6.5 este prezentată o clădire cu pereţi structurali din beton armat

realizată în sistem fagure;

Figura 6. 5 Clădire sistem fagure

Ø structuri cu pereţi structurali rari sau structuri de tip

„celular”. Rezolvă inconvenientul privind compartimentarea deasă şi

imobilitatea planului de arhitectură. Pereţii structurali delimitează celule

de mărimea unui apartament, iar pe traveele intermediare sunt prevăzuţi


pag.13

stâlpi numai perimetrali (fig.6.6 a) sau şi la interior (fig.6.6 b), pe care

planşeele rezeamă direct sau prin intermediul grinzilor. În acest sistem,

sarcinile verticale sunt preluate de pereţii structurali şi stâlpi, iar

sarcinile orizontale sunt preluate în general numai de pereţii structurali.

Deşi sistemul înregistrează consumuri de oţel cu circa 10-15% mai

ridicate decât în soluţia „fagure”, datorită faptului că pereţii structurali

se utilizează ca pereţi de delimitare a apartamentelor, majoritatea

pereţilor structurali rezultă plini, ceea ce, pe lângă o armare şi o turnare

mai simplă, conduce şi la o conformare antiseismică mai bine

controlată;

a) Structura de tip celular cu stilpi perimetrali


pag14

b) Structura de tip celular cu stilpi pe interior

Figura 6.6 Structuri de tip celular

Ø structuri cu nuclee (tuburi). Structurile sunt alcătuite din

pereţi structurali grupaţi într-un nucleu central sau în mai multe nuclee,

grupate în jurul casei scărilor, a lifturilor şi a altor funcţiuni care se

repetă identic pe verticală. În afara nucleului, planşeele sunt rezemate

pe stâlpii pendulari, dispuşi în general pe conturul clădirii (fig.6.7 a).

Nucleele centrale pot fi de diverse forme, putând rezulta şi din

combinaţii eficiente ale clădirilor învecinate. În scopul preluării

momentelor de torsiune generală datorate încărcărilor orizontale

aplicate excentric, în planul clădirilor cu nuclee pot fi introduşi şi pereţi

structurali perimetrali ( fig.6.7 b).


pag.15

a) Structuri cu nuclee din beton armat si pereti structurali interiori

b) Structuri cu nuclee din beton armat si pereti structurali perimetrali

Figura 6.7 Structuri cu nuclee


pag16

Ø Structurile cu parter elastic sunt o soluţie mai puţin

recomandată, dar frecvent utilizată la construcţiile cu parter degajat

(hoteluri, blocuri de locuinţe cu spaţii comerciale la parter,etc.) avînd

pereţi structurali de la nivelurile curente, rezemate pe stâlpi (fig. 6.8) .

Acest tip de sistem este contraindicat pentru acţiunile seismice, datorită

slăbirii zonei de la bază cea mai solicitată. In urma transmiterii forţelor

tăietoare foarte mari de la pereţi la fundaţii, în stâlpi vor apare articulaţii

plastice caracteristice mecanismulului de cedare de tip etaj slab, total

nerecomandabil, care impune cerinţe mari, în general nerealizabile, în

scopul măririi capacitaţii de deformare plastică a stâlpilor (figura 6.8).

Simultan, momentele de răsturnare generează în stâlpi forţe axiale mari

greu de preluat de către aceştia, necesitând măsuri speciale de armare

[Paulay ş. a. 1997].

Figura 6.8 Structuri cu parter elastic

Ø Structuri cu pereţi structurali (grinzi-pereţi) rezemaţi pe

stâlpi, care se dispun decalat, din două în două travei, în scopul


pag.17

obţinerii unor suprafeţe mai mari impuse de destinaţia funcţională a

clădirii şi care se repetă regulat pe înălţimea clădirii (fig.6.9).

d1

2 3

d

1

a)

l

1

2 3

1

b)

Figura 6.9 Schema dispunerii pereţilor structurali la structurile cu grinzi-pereţi decalaţi: a) – la nivelul K; b)- la nivelul k+1; 1- stîlpi; 2-

rigle; 3-pereţi structurali


pag18

6.3 PRINCIPIILE FUNDAMENTALE ALE PROIECTĂRII CONCEPTUALE PENTRU CLĂDIRILE AMPLASATE ÎN ZONE SEISMICE

6.3.1 Cerinţe fundamentale

În conformitate cu filozofia de proiectare seismică, proiectarea şi

execuţia structurilor de rezistenţă amplasate în zone seismice se bazează

pe două cerinţe esenţiale [Mazzolani, 1996]:

- cerinţa de prevenire a colapsului, care impune ca structura să

fie proiectată şi realizată, astfel încât, după evenimentul seismic,

structura să-şi păstreze integritatea structurală şi o capacitate portantă

reziduală, evitând apariţia colapsului local sau general;

-cerinţa de limitare a avariilor, care urmăreşte înzestrarea

structurii cu capacităţi de rezistenţă şi deformare adecvate cu costuri

reduse, astfel încât, să evite apariţia avariilor importante şi să nu

limiteze funcţionalitatea.

Aceste cerinţe sunt sadisfăcute în cadrul metodei de proiectare a

capacităţii de rezistenţă prin respectarea următoarelor principii generale

[Paulay şi Bachmann, 1997]:

- eforturile din structură trebuie să înregistreze valori limitate;

- zonele pentru disiparea energiei trebuie stabilite prin proiectare

şi alcătuite constructiv în concordanţă cu eforturile aferente;

- zonele cu tendinţă de rupere fragilă sau care nu se pretează la o

disipare stabilă de energie, vor fi protejate împotriva eforturilor

excesive şi trebuie să rămână, indiferent de intensitatea acţiunii

seismice, în domeniul de comportare elastic;


pag.19

- structura de rezistenţă trebuie să înregistreze o comportare

ductilă.

Dacă sunt respectate aceste condiţii, structura, în totalitatea ei,

prezintă în pofida zonelor fragile, o comportare ductilă cu o mare

capacitate de deformare.

6.3.2 Principiile fundamentale ale proiectării conceptuale

Prin dispunerea elementelor de rezistenţă constitutive ale unei

clădiri, pe baza unor principii fundamentale de proiectare în zone

seismice, relativ simple de aplicat, se obţin sisteme structurale

avantajoase, atât din punct de vedere arhitectural, cât şi financiar,

necesitând eforturi financiare minime din partea investitorului.

Principiile fundamentale ale proiectării structurilor de rezistenţă

sunt :

a) Simplitate structurală. Orice construcţie trebuie să fie

caracterizată de o simplitate structurală, exprimată prin existenţa unor

căi clare şi directe de transmitere a solicitărilor seismice. Simplitatea

structurală permite inginerului proiectant o predicţie a

comportamentului seismic al structurii, foarte apropiată de

comportamentul real al clădirii, reducându-i implicit acestuia

incertitudinile în ceea ce priveşte modelarea, analiza şi detalierea

structurii.

b) Redundanţa structurală. Cladirile înzestrate cu redundanţă

adecvata, nu îşi pierd stabilitatea prin ruperea unui element sau a unei

legături structurale. Ele sunt capabile sa dezvolte mecanisme de


pag20

plastificare cu suficiente zone plastice care permit o disipare

avantajoasă a energiei seismice şi o buna exploatare a rezervelor de

rezistenţă.

c) Uniformitate şi simetrie. Uniformitatea structurală permite o

transmitere scurtă şi directă a forţelor de inerţie create în masele

distribuite ale clădirii, de la suprastructură la fundaţii. În plan orizontal,

uniformitatea structurală se obţine fie prin distribuţia simetrică a

elementelor de rezistenţă în cadrul aceluiaşi tronson de clădire, fie prin

împărţirea clădirii cu ajutorul rosturilor antiseismice, în corpuri

independente dinamic.

Este necesară obţinerea unei uniformităţi structurale şi pe verticală. Se

evită apariţia zonelor critice în care concentrările de eforturi sau

cerinţele de ductilitate greu de satisfăcut, pot genera colapsul clădirii.

Deasemenea, prin dispunerea simetrică în plan a elementelor

structurale, se realizează o bună corelare între distribuţia maselor, a

rezistenţelor şi a rigidităţilor, evitând apariţia unor excentricităţi mari

între centrele de masă şi de rigiditate, care să amplifice fenomenul de

torsiune generală a clădirii. Amplasarea uniformă a elementelor de

rezistenţă conferă structurii avantajul unor redistribuţii favorabile a

eforturilor între elementele componente, făcând totodată posibilă

participarea întregii structuri la disiparea energiei seismice induse în

structură.

d) Rezistenţă şi rigiditate bidirecţională. Excitaţia seismică

orizontală fiind un fenomen bidirecţional, poate solicita structura de

rezistenţă după orice direcţie. De aceea, structura trebuie conformată

astfel încât rezistenţa şi rigiditatea clădirii să fie asigurată pentru orice


pag.21

direcţie de acţiune a solicitării seismice. În acest scop, se recomandă

dispunerea elementelor structurale sub forma unei scheme ortogonale în

plan, capabilă să asigure capacităţi de rezistenţă şi rigiditate sensibil

egale după cele două direcţii principale. Simultan se pot reduce efectele

acţiunii seismice, prin limitarea producerii unor deplasări mari, care

datorită efectelor de ordinul doi, pot genera instabilităţi şi avarii

structurale importante.

e) Rezistenţă şi rigiditate la torsiune. Una dintre cauzele care

produc apariţia solicitărilor neuniforme între elementele structurii de

rezistenţă este fenomenul de torsiune generală, datorat amplasării

neuniforme în plan a elementelor structurale, de mase şi rigidităţi

diferite. Se recomandă prevederea acestora, astfel încât structura să fie

înzestrată cu rezistenţe şi rigidităţi adecvate, prin dispunerea cât mai

simetrică în plan a elementelor capabile să preia forţele seismice. În

cazul în care nu este posibilă evitarea apariţiei torsiunii generale, se

recomandă, fie reamplasarea, pe cât posibil, în plan a elementelor

portante în scopul reducerii braţului de pârghie dintre centrul masic şi

centrul de rigiditate, fie amplasarea unor elemente principale de

rezistenţă aproape de perimetrul clădirii cu scopul de a rezista acţiunilor

orizontale.

f) Realizarea diafragmei rigide la nivelul etajului. Planşeele

prezintă un rol foarte important în comportarea seismică globală a

structurii, prin comportamentul lor de diafragme orizontale, deoarece

pe lângă sarcina de a primi şi a transmite forţele de inerţie la sistemele

structurale verticale, asigură şi conlucrarea acestor sisteme la solicitări

seismice.


pag22

Rolul lor creşte la sistemele structurale, în care elementele portante sunt

dispuse neuniform sau când se folosesc sisteme structurale cu

caracteristici de deformare laterale diferite (sisteme duale). În aceste

condiţii, planşeele trebuie să posede rezistenţa şi rigiditatea necesare

realizării unei legături eficiente între sistemele structurale verticale. În

acest scop, se recomandă evitarea formelor necompacte sau alungite în

plan şi prevederea unor goluri cu dimensiuni mari în planşee sau dispuse

în vecinătatea elementelor structurale verticale principale.

g) Soluţii de fundare adecvate. Fundaţia structurii trebuie

stabilită astfel încât să asigure solicitarea uniformă a întregii structuri de

către acţiunea seismică. Se recomandă ca fundaţia sistemelor structurale

cu pereţi din beton armat, diferiţi ca grosime şi rigiditate, să fie o

fundaţie rigidă tip cutie realizată dintr-un radier general şi planşeul

monolit de peste acesta. La clădirile cu fundaţii izolate se recomandă

prevederea unui radier general, sau a unor reţele de grinzi pe cele două

direcţii principale ale clădirilor.

h) Construcţiile vor avea mase inerţiale cât mai reduse. Măsuri

recomandate a fi adoptate prin proiectare în acest scop:

Ø Elementele nestructurale se vor realiza din materiale usoare.

Se vor evita şapele de egalizare sau de panta şi tencuielile de grosime

mare;

Ø Se vor utiliza betoane de rezistenţe ridicate în stâlpii şi

pereţii structurali ai clădirilor înalte sau cu mase mari;

Ø Amplasarea încărcarilor utile mari la nivelurile inferioare.

i) Regularitate structurală. În plan constructia trebuie sa aibe o

formă compactă, cu contururi regulate. În elevatie retragerile la orice


pag.23

nivel nu trebuie să depaşească 20% din dimensiunea nivelului imediat

inferior. Masa aferentă unui nivel nu trebuie să depăsescă cu 50%

masele nivelurilor adiacente.

6.3.3 Exigenţe generale în proiectarea construcţiilor cu pereţi structurali din beton armat impuse de Normativul românesc de proiectare CR CR2-1-1-1.1-05

Etapa de predimensionare a clădirilor cu pereţi structurali de

beton armat este sensibil influenţată de dorinţa de a sadisface toate

exigenţele specifice (funcţionale, estetice, de execuţie, de intreţinere şi

reparare, etc.), respectând totodată condiţiile concrete oferite de

amplasament (geotehnice, seismice, climaterice, construcţii învecinate,

etc.) şi de importanţa construcţiei.

În aceste condiţii, în faza de concepţie a structurii de rezistenţă,

inginerul proiectant de structuri trebuie să dispună elementele de

rezistenţă astfel încât :

- să impună modul de dezvoltare a unui mecanism structural

favorabil de disipare a energiei;

- să fie sadisfăcute cerinţele de rezistenţă, rigiditate,

ductilitate şi stabilitate a structurii;

- să se poată modela uşor structura pentru calcul,

identificând metodele de calcul cele mai eficiente la

determinarea eforturilor;

- infrastructura şi planşeele să aibă o comportare în domeniul

elastic.


pag24

Sub acţiuni seismice de intensitate ridicată, în cazul

construcţiilor cu pereţi structurali din beton armat, obţinerea unui

mecanism favorabil de disipare a energiei seismice, presupune :

- dirijarea şi etapizarea apariţiei deformaţiilor plastice, mai

întâi în riglele de cuplare, iar apoi la baza montanţilor;

- să fie sadisfăcute cerinţele de ductilitate moderate şi

uniform distribuite în ansamblul structurii;

- elementele să aibă capacităţi de deformare postelastică

apreciabile ;

- secţiunile să prezinte comportări histeretice stabile în

zonele plastice ;

- să fie evitate ruperile premature cu caracter fragil, ce pot să

apară datorită prezenţei forţelor tăietoare mari şi a pierderii

capacităţii de ancorare a barelor;

- să fie eliminată apariţia unor fenomene de instabilitate, care

să reducă capacitatea de rezistenţă proiectată.

De asemenea, la proiectare trebuie să fie sadisfăcute următoarele

exigenţe:

- exigenţele de rezistenţă impuse structurii urmăresc ca, sub

acţiuni seismice importante, capacitatea de rezistenţă a

secţiunilor cele mai solicitate să nu fie redusă semnificativ;

- exigenţele de stabilitate impun măsuri în vederea evitării

pierderii stabilităţii formei pereţilor structurali, sub eforturi

mari de compresiune şi eliminarea fenomenelor de răsturnare

datorate unei suprafeţe de rezemare insuficiente pe teren.

Astfel clădirile înalte şi zvelte necesită o talpă de fundaţie cu


pag.25

suprafaţă mare, pentru a putea transmite la teren momentul

de răsturnare (fig. 6.10 a). Totodată momentul de răsturnare

este sporit şi prin dispunerea unor mase importante la

înălţimi mari (fig. 6.10 b). Pentru eliminarea acestor

inconvenienţe sus menţionate se recomandă mărirea bazei

suprastructurii şi limitarea înălţimii clădirii (fig. 6.10 c,d).

a) b) c) d)

Figura 6. 10 Forme în elevaţie a clădirilor

De asemenea, în categoria fenomenelor de instabilitate se înscriu

şi situaţiile în care repartizarea în plan a pereţilor dau naştere la

excentricităţi semnificative ale centrului maselor, în raport cu centrul de

rigiditate al pereţilor structurali.

- exigenţele de rigiditate impun construcţiilor, prin

dimensiunile elementelor structurale, un control asupra

deplasărilor laterale înregistrate de sistemul structural sub

forţe seismice, în scopul evitării deplasărilor relative mari

sau a coliziunii, în zona rosturilor, a tronsoanelor de clădire

învecinate. Se recomandă ca rigiditatea construcţiilor cu

pereţi structurali să fie constantă pe verticală (fig.6.11 b)

sau să varieze în trepte, rigiditatea descrescând de la bază


pag26

spre partea superioară a construcţiei (fig.6.11 c).

a) b) c)

Figura 6. 11 Variaţia pe verticală recomandată a rigidităţii

Salturile de rigiditate pe verticală pot genera apariţia

mecanismului de cedare de tip “etaj slab”, caracteristic

structurilor cu parter elastic, sau cu variaţii bruşte de

rigiditate pe înălţimea unui etaj oarecare. (fig. 6.12)

S

Rigiditate

Inaltime

S

Rigiditate

Inaltime


pag.27

Figura 6. 12 Variaţia pe verticală nerecomandată a rigidităţii

În scopul evitării ruperilor cu caracter casant a pereţilor

structurali, sub solicitări seismice importante, este necesară asigurarea

unei capacităţi suficiente de rotire postelastică în articulaţiile plastice,

fără a reduce semnificativ capacitatea de rezistenţă şi rigiditatea

construcţiilor cu pereţi structurali din beton armat. Conform

normativului P100-1/2006: „ Proiectarea seismica a construcţiilor de

beton armat va asigura o capacitate adecvata de disipare de energie

in regim de solicitare ciclică, fară o reducere semnificativă a

rezistenţei la forţe orizontale si verticale”.

Prin respectarea prevederilor acestui cod pentru construcţii de

beton se asigură, o capacitate substanţială de deformare în domeniul

postelastic, distribuită în numeroase zone ale structurii, şi evitarea

cedărilor de tip fragil. Construcţiile care respectă aceste prevederi se

încadrează în clasa de ductilitate înaltă (H).

Structurile de rezistenţă ale construcţiilor amplasate în zonele

seismice caracterizate de valori ag ≤ 0,16g , pot fi proiectate cu o

capacitate de ductilitate mai mică dar cu un spor corespunzător de


pag28

rezistenţă. Aceste construcţii se încadrează în clasa de ductilitate medie

(M).

Ductilitatea unui perete structural din beton armat este mărită

prin:

- limitarea înălţimii relative a zonei comprimate a secţiunii de

beton în cazul ductilităţii locale;

- limitarea efortului unitar mediu de compresiune în cazul

ductilităţii generale.

Măsurile de ductilizare urmăresc ca la solicitări de încovoiere, cu sau

fără efort axial, secţiunea sau peretele structural să posede capacităţi de

rezistenţă şi stabilitate superioare celor care produc ruperi casante

generate de:

- forţele tăietoare (ruperi în secţiuni înclinate);

- forţele de lunecare (ruperi în lungul rosturilor de lucru);

- reducerea aderenţei dintre beton şi armături în zonele de

ancoraj şi suprapunere;

- cedarea zonelor întinse armate;

- valoarea eforturilor de compresiune în secţiunea de beton şi

a armăturii comprimate.

Capacitatea de disipare a energiei seismice induse de acţiunea

seismică în structura de rezistenţă pentru fiecare direcţie de calcul este

cuantificată prin intermediul factorului de comportare q. Conform

normativului P100-1/2006 valorile factorului de comportare sunt

prezentate in tabelul de mai jos.


pag.29

Valorile factorului q pentru structuri regulate în elevaţie

Q TIPUL DE STRUCTURĂ

Clasa de ductilitate

H

Clasa de ductilitate

M

Cadre. Sistem dual. Pereţi

cuplaţi

5 αu/α1 3,5 αu/α1

Pereţi 4 αu/α1 3,0

Nucelu ( flexibilă la

torsiune)

3,0 2,0

Structuri de tip pendul

inversat

3,0 2,0

În cazul clădirilor neregulate, valorile q din tabelul de mai sus se

reduc.

Conform P100-1/2006, raportul: αu/α1 introduce influenţa unora

dintre factorii cărora li se datorează suprarezistenţa structurii, în special

a redundanţei construcţiei. Se poate determina din calculul static

neliniar pentru construcţii din aceeaşi categorie, ca valoare a raportului

între forţa laterală capabilă a structurii (atinsă când s-a format un număr

suficient de articulaţii plastice, care să aducă structura în pragul situaţiei

de mecanism cinematic) şi forţa laterală corespunzătoare atingerii

capacităţii de rezistenţă în primul element al structurii (apariţiei primei

articulaţii plastice). Valoarea raportului αu/α1 se limitează superior la

1,6.


pag30

Pentru cazurile obişnuite se pot adopta următoarele valori

aproximative ale raportului αu/α1:

a) Pentru cadre sau pentru structuri duale cu cadre

preponderente:

- clădiri cu un nivel:

αu/α1 = 1.15;

- clădiri cu mai multe niveluri şi cu o singură deschidere:

αu/α1 = 1.25 ;

- clădiri cu mai multe niveluri şi mai multe deschideri:

αu/α1 = 1.35 ;

b) Pentru sisteme cu pereţi structurali şi sisteme duale cu pereţi

preponderenţi:

- structuri cu numai 2 pereţi în fiecare direcţie: αu/α1 = 1.0;

- structuri cu mai mulţi pereţi: αu/α1 = 1.15;

-structuri cu pereţi cuplaţi şi structuri duale cu pereţi

preponderenţi: αu/α1 = 1.25.

În cazul în care structura prezintă regularitate completă şi se pot

asigura condiţii de execuţie perfect controlate, factorul q poate lua

valori sporite cu până la 20%

6.3.4 Reguli de alcătuire generală a clădirilor cu pereţi structurali din beton armat

Exigenţele de proiectare specifice sistemelor structurale cu

pereţi portanţi din beton armat, prezentate anterior, pot fi sadisfăcute

prin respectarea în fază de concepţie a structurii, a recomandărilor

prevăzute în normativele de proiectare. Toate aceste prevederi


pag.31

urmăresc obţinerea unor conformări seismice corecte a clădirilor prin

impunerea unor contururi regulate în plan, compacte şi simetrice, în

scopul evitării apariţiei unor disimetrii pronunţate în cadrul aceluiaşi

tronson de clădire, a volumelor, maselor şi rigidităţilor elementelor

structurale.

Datorită capacităţii mari de disipare de energie a pereţilor

structurali, trebuie acordată o atenţie deosebită modului de dispunere a

acestora, deoarece o dispunere nefavorabilă în plan şi în elevaţie

amplifică fenomenul de torsiune generală şi suprasolicită elementele de

rezistenţă.

În acest scop, se recomandă respectarea următoarelor principii

concrete de proiectare:

a) Suprafeţele planşeelor dintr-un tronson de clădire, să fie

aceleaşi la fiecare nivel în scopul asigurării conlucrării spaţiale a

pereţilor structurali din beton armat;

b) Structura să fie înzestrată cu rezistenţe şi rigidităţi adecvate la

solicitarea de torsiune generală (fig.6.13), prin dispunera cât mai

uniformă în plan şi elevaţie a pereţilor structurali.


pag32

Figura 6. 13 Torsiunea unei clădiri

La construcţiile cu formă dreptunghiulară în plan se recomandă

ca pereţii structurali să fie dispuşi astfel încât structura să aibă rigidităţi

sensibil egale după cele două direcţii, iar la clădirile de forme speciale se

recomandă amplasarea pereţior structurali după direcţiile principale

determinate de forma clădirii. Eforturile înregistrate în structură datorită

torsiunii generale, pot fi reduse prin dispunerea unor pereţi din beton

armat perimetrali perpendiculari pe direcţiile de acţiune seismică

datorită braţului de pârghie avantajos în preluarea torsiunii generale

(fig 6.14).

S

Figura 6. 14 Dispunerea avantajoasă a pereţilor structurali perimetrali


pag.33

Una dintre cauzele care provoacă apariţia disimetriilor de

rezistenţă şi rigiditate este amplasarea greşită a casei scărilor, în zonele

perimetrale ale clădirilor. Datorită încărcărilor mari ce acţionează

asupra scărilor, care nu pot fi preluate uşor de elementele structurii şi a

faptului că scările întrerup structura de rezistenţă principală a clădirii se

recurge la dispunerea unor stâlpi sau pereţi structurali suplimentari în

jurul scărilor, rezultând o rigiditate mare a structurii în zona casei scării

(fig.6.15).

Figura 6.15 Moduri de dispunere nerecomandate a pereţilor structurali in zona casei scarilor

Această excentricitate mare dintre centrul de rigiditate S al

structurii şi centrul de masă M, determină apariţia torsiunii generale

(fig. 6.16 a). Pentru limitarea şi uniformizarea deplasărilor în şaiba

rigidă, este necesară dispunerea simetrică a pereţilor structurali şi


pag34

înlocuirea pereţilor nucleului din zona casei scărilor cu pereţi

nestructurali (fig. 6.16 b).

MS

a) b)

Figura 6.16 Moduri de dispunere a pereţilor structurali în zona casei scărilor

Deşi torsiunea generală este preluată în bune condiţii de nucleele

închise, s-a observat că elementele structurale ce preiau încărcările

verticale înregistrează deplasări excesive, deplasări ce variază direct

proporţional cu distanţa de la nucleu la elementele structurale

respective. Se recomandă, ca aceste tipuri de elemente, să fie dispuse

cât mai aproape de nucleul central. (fig. 6.17). Excentricităţi mari se

înregistrează şi prin dispunerea asimetrică a nucleelor şi pereţilor

structurali. Cu toate că aceste moduri de dispunere a nucleelor şi

diafragmelor nu sunt indicate, prin utilizarea lor se reduc considerabil

rotirile şi deplasările planşeelor. (fig. 6.18). Sistemele structurale cu

diafragmele dispuse în forma literei U, nu sunt întotdeauna avantajoase

în preluarea forţelor seismice, deoarece centrele de rigiditate sunt

situate departe de centrele masice (fig. 6.1 9a,b).

M

S

MS


pag.35

a) b) Figura 6.17 Moduri de dispunere a nucleelor închise din beton armat

MS

a) b) Figura 6.18 Moduri de dispunere în plan nerecomandate a pereţilor

structurali

În figurile 6.19 c,d,e sunt prezentate tipuri de structuri, în care

se înregistrează eforturi minime de torsiune generală, prin dispunerea

avantajoasă în plan a pereţilor structurali şi a nucleelor.

a) b)

c) d) e)

Figura 6.19 Moduri de dispunere în plan a pereţilor structurali şi a nucleelor


pag36

c) Pereţii structurali vor fi dispuşi în plan, astfel încât, după

plastificarea unui perete structural la bază, nu vor apare excentricităţi

mari între centrul de rigiditate şi centrul masic care să ducă la

suprasolicitări în ceilalţi pereţi structurali neplastificaţi, în urma

redistribuţiei eforturilor în întreaga structură. De asemenea, se va ţine

seama că plastificarea unui perete dispus paralel cu direcţia de acţiune a

solicitării seismice poate amplifica mişcarea de torsiune generală,

provocând pierderea stabilităţii generale a structurii.

d) Din punct de vedere economic, se recomandă ca pereţii

structurali ce preiau forţe orizontale mari să fie încărcaţi cu forţe

gravitaţionale mari. Nerespectarea acestei recomandări va avea ca efect

procente de armare ridicate pentru armăturile verticale în zona întinsă a

pereţilor structurali. Prezenţa unei încărcări gravitaţionale mari în

perete, micşorează eforturile de întindere înregistrate în betonul din

această zonă, reducând cerinţele de armare. O situaţie specială apare în

cazul pereţilor structurali dispuşi la colţurile clădirii. Datorită eforturilor

de compresiune reduse ce se întregistrează în aceşti pereţi, pe lângă

eforturile mari de întindere, trebuie luate măsuri speciale de fundare,

costisitoare, datorită acestor eforturi greu de preluat şi transmis la

terenul de fundare.

e) Pereţii structurali vor fi dispuşi identic pe fiecare nivel,

realizându-se o transmitere directă pe verticală a încărcărilor la fundaţii.

Se admit suprimări parţiale sau totale ale unor diafragme, atât la

nivelurile superioare, cât şi la cele inferioare, dar numai în zonele


pag.37

seismice cu risc seismic redus D,E,F. În cazul suprimării pereţilor la

nivelurile superioare sau inferioare, se vor lua măsuri speciale în

vederea menţinerii caracterului rigid al structurii, pe ambele direcţii.

f) În scopul asigurării unei bune conlucrări între toate elementele

verticale, distanţa maximă dintre pereţii structurali se va alege în funcţie

de tipul de planşeu. De asemenea, în vederea obţinerii unor deplasări

solidare de translaţie şi de torsiune generală, se va urmări ca prin modul

de dispunere a golurilor şi prin forma planşeului să nu se slăbească

exagerat rigiditatea planşeului.

g) La dispunerea în plan a pereţilor structurali se va urmări ca

rezultanta eforturilor axiale gravitaţionale să nu genereze excentricităţi

mari de acelaşi sens, raportate la centrele de greutate ale pereţilor

respectivi.

h) Pereţii interiori de rezistenţă să se dispună in jurul caselor de

scări, grupurilor sanitare şi în zonele de separaţie dintre apartamente.

Astfel se satisfac simultan şi cerinţele de rezistenţă la transfer fonic,

datorită grosimii mai mari a pereţilor.


pag38

TIPURI DE PEREŢI STRUCTURALI DIN

BETON ARMAT

6.4 DEFINIŢII CONFORM NORMATIVULUI ROMÂNESC DE PROIECTARE SEISMICĂ P100-1/2006

Ø Perete structural : element structural vertical care susţine

alte elemente, la care raportul dimensiunilor laturilor secţiunii hw/lw ≥�4;

Ø Perete structural ductil: perete cu rotirea împiedicată la

bază, dimensionat şi alcătuit pentru a disipa energie prin deformaţii de

încovoiere în zona critică de la baza lui;

Ø Perete structural cuplat: element structural alcătuit din doi

sau mai mulţi pereţi (montanţi), conectaţi într-un mod regulat prin grinzi

ductile (grinzi de cuplare), capabile să preia prin efect indirect cel puţin

30% din momentele de la baza montanţilor;

Ø Zonă critică (zonă disipativă): zonă a unui element

structural principal, unde apar cele mai nefavorabile combinaţii de

eforturi (M, N, V, T) şi unde pot sa apara deformaţii plastice.

6.5 CLASIFICĂRI GENERALE

În funcţie de forma construcţiei, de cerinţele funcţionale şi de

rezistenţă, pereţii structurali ce alcătuiesc structura portantă a unei

clădiri, se pot prezenta ca elemente izolate, sau cuplate între ele,


pag.39

alcătuind elemente spaţiale cu profil deschis sau închis. În unele

situaţii, în special la structurile de tip fagure, se poate ajunge chiar ca

întreg ansamblul de pereţi structurali să poată fi considerat că formează

un element spaţial unic.

Din punct de vedere al formei în plan a secţiunii transversale,

pereţii structurali pot fi [Ianca, 1987]:

Ø pereţi structurali lamelari având forma dreptunghiulară a

secţiunii transversale. Sunt usor de dimensionat şi executat, dar sunt

sensibili la pierderea stabilităţii (fig.6.20 a);

Ø pereţi structurali cu bulbi prevăzuţi la capete. Sunt mai greu

de executat, dar prezintă o stabilitate sporită şi o capacitate portantă

mai mare decît pereţii structurali lamelari (fig 6.20 a). În cazul în care se

formează articulaţie plastică în bulb, se pot prevedea armături de

confinare eficientă a betonului (fig. 6.20 b);

Ø pereţi structurali cu tălpi rezultate din conlucrarea cu pereţi

structurali perpendiculari, care măresc zona comprimată a peretelui

structural şi contribuie la creşterea stabilităţii acestora. Tălpile pot fi

dezvoltate de o parte sau pe ambele părţi ale inimii peretelui structural.

Sunt capabile să reziste la forţe seismice după ambele direcţii,

înregistrând o mare capacitate de deformare postelastică (fig.6.20 c);

Ø pereţi structurali frânţi, mai greu de executat, dar cu o

rigiditate sporită. Sunt nerecomandaţi în zonele seismice, deoarece în

zonele de frângere se înregistrează mari concentrări de eforturi (fig.

6.20 d);


pag40

Ø pereţi structurali curbi sau circulari, relativ usor de executat,

cu rigiditate sporită pentru orice direcţie de acţiune a forţelor seismice

(fig. 6.20 e).

a) b)

c) d)

e) Figura 6.20 Forme în plan a pereţilor structurali


pag.41

Din punct de vedere al prezenţei golurilor, pereţii structurali pot

fi:

Ø pereţi structurali plini uşor de executat şi calculat, având

rigiditate mare;

Ø pereţi structurali cu goluri cu rigiditate mai redusă decât

pereţii structurali plini şi cu o distribuţie de eforturi mai complexă în

zona golurilor.

6.5.1 Tipuri de pereţi structurali plini

În funcţie de raportul laturilor peretelui structural în plan vertical

(fig. 6.21), pereţii structurali pot fi [Ciuhandu 1986]:

Ø pereţi structurali lungi, la care 5>lw

hw;

Ø pereţi structurali medii, la care 52 ≤≤lwhw

;

Ø pereţi structurali scurţi la care 2<lwhw

.

T. Paulay clasifică pereţii structurali în funcţie de raportul

laturilor astfel:

Ø pereţi structurali lungi, pentru 3≥lwhw

;

Ø pereţi structurali scurţi, pentru 3<lwhw

.


pag42

Figura 6. 11 Tipuri de pereţi structurali

Din punct de vedere al ponderii deformaţiilor de lunecare δQ în raport

cu deformaţiile totale în domeniul elastic [Fintel, 1994] consideră ca

pereţii structurali pot fi:

Ø lungi când )(1,0 QMQ δδδ +≤ ,

Ø scurţi când )(1,0 QMQ δδδ +> ,

unde : δM – deformaţia din încovoiere în domeniul elastic;

δQ – deformaţia din lunecare în domeniul elastic.

Pereţii structurali lungi sunt utilizaţi de obicei la clădirile înalte

sau cu înălţime medie, datorită rigidităţii şi capacităţii de a dezvolta uşor

articulaţia plastică la bază.

Pereţii structurali scurţi se utilizează la clădiri de înaltime mică

sau la nivelurile inferioare ale clădirilor de înălţime medie. Prezintă

avantajul că atingerea capacităţii de rezistenţă la încovoiere în secţiunea

de încastrare, se realizează pentru valori ridicate ale forţelor orizontale.


pag.43

6.5.2 Tipuri de pereţi structurali cu goluri

Din punct de vedere al modului de dispunere al golurilor, pereţii

structurali pot fi :

Ø pereţi structurali cu goluri dispuse ordonat pe verticală.

Au golurile dispuse în mod uniform, permiţând realizarea unor structuri

cu proprietăţi foarte bune de disipare de energie. Disiparea de energie

se realizează în grinzile de cuplare care se deformează plastic, pe

întreaga înălţime a peretelui.

Pereţii structurali pot avea golurile dispuse ordonat :

- simetric (fig. 6.22 a,g) ;

- asimetric (fig.6.22 b,h).

Dupa numărul de şiruri de goluri, există următoarele

tipuri de pereţi structurali:

- cu un şir de goluri (fig.6.22 a,b);

- cu mai multe şiruri de goluri (fig.6.22 g,h).


pag44

Figura 6.22 Moduri de dispunere a golurilor

Clasificarea pereţilor structurali cu goluri în funcţie de coeficientul de

monolitism α:

- pereţi structurali cu goluri mici, având α > 10 (fig. 6.23 a);

- pereţi structurali cu goluri mijlocii, având 1 < α < 10 (fig.

6.23 b);


pag.45

- pereţi structurali cu goluri mari, având α < 1 (fig. 6.23 c).

∑=

+++=

n

li r

r

nlem

r

l

LI

IIIHEE

H 3

2

2

2

2)...(

6α (1.1)

H - înălţimea totală de calcul a peretelui structural;

Er - modulul de elasticitate al betonului din riglele de cuplare;

Em - modulul de elasticitate al betonului din montanţi;

He - înălţimea unui etaj.

a b c

a) b) c)

Figura 6. 23 Clasificări ale pereţilor în funcţie de dimensiunile golurilor

Ø pereţi structurali cu goluri dispuse neordonat pe verticală.

Ei se întâlnesc mai rar la clădirile civile, dar intervin de mai multe ori la

construcţii industriale etajate, unde golurile pot servi pentru treceri de

conducte de diametru mare, benzi transportatoare sau alte elemente

tehnologice [Agent, 1982].

Golurile pot fi bordate cu îngroşări, fie numai ale montanţilor, fie şi ale

riglelor de cuplare .


pag46

În funcţie de numărul de goluri dispuse decalat, există:

- cu un singur gol (fig.6.22 c,d);

- cu mai multe goluri (fig.6.22 e,f).

După modul de dispunere al golurilor neregulate [Subedi şi

Marsono,2000] avem:

- pereţi structurali cu goluri dispuse regulat pe verticală

(fig.6.22 e);

- pereţi structurali cu goluri dispuse neregulat pe verticală

(fig.6.22 f).

O atenţie mai redusă a fost acordată însă studierii comportării

seismice a pereţilor structurali din beton armat cu goluri dispuse

ordonat sau neordonat pe verticală. Despre acestea prof. T. Postelnicu

(1997) precizează: “…pereţii structurali cu goluri nesuprapuse

reclamă o discuţie suplimentară. Printr-o decalare raţională şi o

alcătuire adecvată, asemenea pereţi pot fi înzestraţi cu caracterisitici

de rigiditate şi rezistenţă superioare”. Apariţia acestor tipuri de pereţi

structurali se datorează capabilităţii betonului de a prelua orice formă,

oferind astfel posibilitatea arhitectului de a obţine, foarte uşor, tipuri şi

suprafeţe arhitecturale speciale. Pereţii cu goluri decalate sunt utilizaţi

la clădiri de importanţă arhitectonică mai specială, la clădiri civile cum

ar fi clădirile de locuinţe realizate în Franţa (Fig. 6.24 a), la sedii de

birouri cum ar fi Tandy Center Building, Texas (Fig. 6.24 b) sau clădiri

industriale (Fig.6.24 c).


pag.47

Fig. 6.24 a) Clădiri de locuinţe realizate în Franţa

Figura 6. 24 b) Sediu de birouri Tandy Center Building, Texas Clădiri


pag48

Figura 6. 24 c) Clădiri industriale

6.6 VARIAŢIA PE ÎNĂLŢIME A PEREŢILOR STRUCTURALI

Deoarece la clădirile înalte, eforturile secţionale de la etajele

superioare sunt mult mai mici decât eforturile de la etajele inferioare,

dimensiunile pereţilor se pot reduce pe verticală. În general,

dimensiunea constanta pe înălţime este lăţimea pereţilor structurali

(fig. 6.25 a) şi a aripilor (la sectiunea T). Există însă şi tipuri de pereţi

structurali a căror lăţime scade treptat sau brusc pe înălţimea

construcţiei (fig. 6.25 b,c,d,e).

Acestor tipuri de pereţi structurali trebuie acordată o atenţie

sporită la stabilirea poziţiei şi a lungimilor articulaţiilor plastice. De

exemplu, chiar dacă peretele structural din fig. 6.25 e) este preferat din

considerente arhitectonice, ea este însă defavorabilă pentru dezvoltarea


pag.49

articulaţiei plastice, deoarece lungimea acesteia este limitată la o zonă

foarte restrânsă.

Figura 6.25 Forme în elevaţie ale pereţilor structurali

6.7 TIPURI DE ROSTURI ALE CLĂDIRILOR CU PEREŢI STRUCTURALI DIN BETON ARMAT

Clădirile cu pereţi structurali din beton armat trebuie separate în

mai multe corpuri independente din punct de vedere static ale aceleiaşi

cladiri în scopul evitării apariţiei unor eforturi sau deplasări mari în

structura de rezistenţă. Tronsonarea clădirilor se datorează lungimilor

mari ale acestora sau a diferenţelor masice mari între diverse zone ale

aceleaşi clădiri.

Se disting trei tipuri de rosturi:

a) rosturi de dilatare-contractie. În scopul evitării introducerii

în structura de rezistenţă a unor eforturi defavorabile produse de


pag50

contractiile împiedicate ale betonului, se recomandă ca pereţii

structurali longitudinali să nu depaşească lungimea de 40 m. Aceste

solicitări suplimentare se înregistrează la nivelul de contact dintre

fundaţii si pereţi (fig. 6.26a) precum şi la contactul dintre planşee

prefabricate si pereţii structurali ( fig.6.26b).

a) b)

Figura 6.26 Efectul impiedicării contracţiei betonului de către fundaţii şi planseele intremediare prefabricate

Se recomandă ca în vederea reducerii eforturilor datorită

variaţiilor de temperatură, tronsoanele de clădiri să fie delimitate prin

rosturi de dilatare dispuse la distanţe maxime de 45m.

În scopul reducerii eforturilor din acţiunea contracţiei betonului,

a variaţiilor de temperatură precum şi a torsiunii generale, se recomandă

ca dimensiunile clădirilor prezentate în figura 6.27, să respecte valorile

din tabelul de mai jos:


pag.51

Figura 6.27 Modul de notare al tronsonului de clădire

Dimensiuni recomandate ale tronsoanelor de clădiri

TIPURI DE PLANŞEU

L(M)

L(M)

Planşeu din beton armat monolit sau planşeu de

alcatuire mixtă (din predale prefabricate cu o placă

de beton armat)

60 50

Planşeu prefabricat cu o suprabetonare de 6-7 cm 70 60

b) rosturi de tasare. În general între corpurile aceleaşi cladiri se

dispun rosturi de tasare ce traversează fundatiile în urmatoarele cazuri:

Ø corpurile sunt fundate pe terenuri cu proprietaţi fizico-

mecanice substanţial diferite;

Ø între corpuri sunt diferenţe pronunţate de mase, rigiditate şi

înaltime.


pag52

Dimensiunea minima recomandată de normativele romanesti de

proiectare este 4 cm.

b) rosturi seismice. Clădirile amplasate în zone seismice sunt

separate în mai multe corpuri de construcţie prin intermediul rosturilor

seismice deoarece:

- au caracteristici dinamice diferite şi este necesar ca fiecare corp

de clădire să poată oscila independent sub actiunea forţelor seismice;

- este necesară evitarea coliziunilor acestor corpuri de clădire

dimensionate în ipoteza unei comportări seismice independente.

Această conditie trebuie respectată conform normativului P100-1/2006

în cazul în care corpurile de clădire invecinate:

- au caracteristici dinamice foarte diferite ( mase, rigiditaţi,

înalţimi);

- au planşee decalate pe verticală;

- sunt înzestrate cu rezistenţe laterale foarte diferite;

- au unul faţa de celălalt poziţii excentrice.

Conform P100-1/2006, lăţimea rostului seismic se calculează pe

baza condiţiei ca în timpul cutremurului tronsoanele separate prin

rosturi să nu se avarieze prin coliziune atunci când oscilează defazat şi

se determină cu formula:

∆ = d1 + d2 + 20 mm

unde:

- ∆ reprezintă lăţimea necesară a rostului seismic;


pag.53

- d1, d2 reprezintă deplasările maxime ale celor două tronsoane

sub acţiunea încărcărilor seismice orizontale la nivelul extremităţilor

superioare ale corpului de clădire cu înălţimea mai mică;

Se pot admite valori ale rosturilor de dimensiuni inferioare

valorilor obţinute prin aplicarea relaţiei dacă:

Ø - forţele de impact rezultate dintr-un calcul dinamic sunt

luate în considerare la dimensionarea celor două tronsoane;

Ø - în rosturi se poziţionează dispozitive de amortizare

(tampoane, resorturi etc.) cu caracteristici si poziţii determinate printr-

un calcul dinamic adecvat.

Se recomandă ca tronsoanele de la extremităţile clădirii, în care

se inregistreaza forţele seismice maxime sa fie înzestrate, în raport cu

tronsoanele intermediare, cu o masă sporită (inclusiv prin prevederea

unui număr suplimentar de travei) şi/sau o capacitate de rezistenţă

superioară pentru a reduce efectele negative suplimentare în aceste

corpuri de clădire.

În unele cazuri în care rosturile separă tronsoane cu caracteristici

dinamice şi constructive similare, acestea pot avea dimensiuni stabilite

din condiţia de rost de dilataţie – contracţie.

Elementele de mascare a rostului, nu trebuie să influenţeze

asupra oscilaţiilor corpurilor de clădire învecinate, iar în cazul

degradării acestora, ele nu trebuie să se desprinda şi să cada pentru a nu

periclita vieţile oamenilor sau a unor componente importante ale

construcţiilor, instalaţiilor etc.


pag54

6.8 VERIFICAREA DEPLASĂRII LATERALE A STRUCTURILOR

6.8.1 Verificarea la starea limită de serviciu (SLS)

Verificarea la starea limita de serviciu are drept scop menţinerea

funcţiunii principale a clădirii in urma unor cutremure, prin limitarea

degradării elementelor nestructurale si a componentelor instalaţiilor

construcţiei.

Controlul asupra degradarilor elemenetelor nestructurale se

deţine prin limitarea deplasării relative de nivel respectând urmatoarelor

relaţii de calcul:

- pentru clădiri cu elemente nestructurale din materiale fragile

ataşate structurii:

νd r ≤ 0,005h

- pentru clădiri având elemente nestructurale fixate astfel încât

nu afectează deformaţiile structurale sau având elemente nestructurale

cu deformabilitate înaltă:

νd r ≤ 0,008h

unde: - dr deplasarea relativă de nivel ;

- h înălţimea de nivel ;

- ν este factor de reducere care ţine seama de perioada de

revenire mai scurtă a acţiunii seismice. Valoarea factorului este 0.4

pentru clădirile încadrate in clasele I si II de importantă şi 0.5 pentru

clădirile încadrate in clasele III si IV de importantă.


pag.55

Verificarea la deplasare se face pe baza expresiei

drSLS = ν�q dre ≤�dra

SLS

unde: - drSLS

deplasarea relativă de nivel sub acţiunea seismica asociata

S.L.S. ;

- q factorul de comportare specific tipului de structură;

- dre deplasarea relativa a aceluiaşi nivel, determinată prin calcul

static elastic sub încărcări seismice de proiectare;

- draSLS valoarea admisibila a deplasării relative de nivel. În lipsa

unor valori specifice elementelor nestructurale utilizate, determinate

experimental, deplasarea admisă poate fi selectată conform tabelului de

mai jos.

Valoarea de proiectare a deplasării laterale este cu 50% mai

mare decât cea obţinută prin aplicarea relaţiei de mai sus la faţadele

cortină vitrate sau a altor faţade agăţate de structură. Valorile

admisibile ale deplasării relative de nivel sunt cele garantate de

producătorul faţadei.

Valori admisibile ale deplasării relative de nivel

TIPUL DE

COMPONENTE

NESTRUCTURALE

MATERIALE

FRAGILE

ATAŞATE

STRUCTURII

COMPONENTELE

NESTRUCTURALE

CARE NU

INTERACŢIONEAZĂ

CU STRUCTURA

Rigiditatea secţională 0,005 h 0,008 h

h – înălţimea de nivel


pag56

6.8.2 Verificarea la starea limită ultimă (ULS)

În scopul evitării pierderilor de vieţi omenesti, prin prabuşirea

totala a elementelor nestructurale, construcţiile se verifică la starea

limita ultimă. Prin aceste limitări se urmăreşte totodata impunerea unei

marje de siguranţa suficiente faţa de stadiul cedării elementelor

structurale.

Verificarea la deplasare se face pe baza expresiei de mai jos:

drULS = c�q dre ≤�dra

ULS

unde: - drULS

reprezintă deplasarea relativă de nivel sub acţiunea

seismica asociată ULS ;

- q factorul de comportare specific tipului de structură;

- dre deplasarea relativa a aceluiaşi nivel, determinată prin calcul

static elastic sub încărcări seismice de proiectare;

- draULS valoarea admisibilă a deplasării relative de nivel, egală cu

0,025h (unde h este înălţimea de nivel).

- c este coeficient de amplificare al deplasărilor, care ţine seama

că pentru T<Tc (Tc este perioada de control a spectrului de răspuns)

deplasările seismice calculate în domeniul inelastic sunt mai mari decât

cele corespunzătoare răspunsului seismic elastic. Valorile c se aleg

conform relaţiei :

1≤c=3-2,5(T/Tc) ≤2


pag.57

Faţadele cortină se asigură la deplasări laterale la ULS prin măsuri

constructive care împiedică desprinderea şi căderea elementelor faţadei

la cutremurul asociat acestei stări limită.

Curs 6

Documents

Transcript of Curs 6