Curs 7 Structuri Suspendate

90

Transcript of Curs 7 Structuri Suspendate

Page 1: Curs 7 Structuri Suspendate
Page 2: Curs 7 Structuri Suspendate

Generalităţi…

Structurile suspendate pe cabluri se folosesc deseori

pentru acoperirea unor construcţii cu deschideri mari, mai

ales datorită consumului foarte redus de oţel.

Page 3: Curs 7 Structuri Suspendate

Generalităţi…Cablurile au o bună rezistenţă la întindere, dar fără rezistenţă la

compresiune. Cea mai simplă structură pe cabluri şi montanţi este

cea a unui cort. Structura are urm. elemente:

a.O membrană pentru protecţie (apă, UV, vânt, etc.) susţinută de

frânghii sau cabluri şi montanţi;

b.Elemente de prindere la nivelul terenului;

Cablurile trebuie să fie tensionate pentru a prelua vibraţiile din

acţiunea vântului şi pentru a evita colapsul.

Page 4: Curs 7 Structuri Suspendate

Generalităţi…Cablurile folosite la structurile de acoperiş trebuie sălucreze la întindere. Exemplu: paraboloid hiperbolic

- Cablurile sunt prinse pe direcţia BD;

- Un al doilea set de cabluri dispus peste primul, paralel cudirecţia AC;

- Al doilea set de cabluri apasă peste primul set de cabluriintroducând în acestea tensiuni de întindere, astfel rezultă oreţea de cabluri ce lucrează la întindere.

Situatie similara hamac

Page 5: Curs 7 Structuri Suspendate

Cable-stayed bridges can be dated back to 1595, where designs were found in a book by the Venetian inventor Fausto Veranzio, called

“Machinae Novae”.

http://en.wikipedia.org/wiki/Cable-stayed_bridge

Page 6: Curs 7 Structuri Suspendate

Exemple structuri pe cabluriStructurile mixte au structura principală suspendată prin

cablurile situate deasupra acoperişurilor; aceste cabluri

transmit forţele de tracţiune la ancoraje

Acoperişuri pe grinzi suspendate:

a. la o clădire; b. la o tribună

Page 7: Curs 7 Structuri Suspendate

Piloni pretensionati si cabluri care sustin acoperisul unei scoli 1961

- Central Washington College-arhitect Ralph Burkhard

Page 8: Curs 7 Structuri Suspendate

The Velodrome has also been designed by Calatrava and built for the 2004 Olympics.

Page 9: Curs 7 Structuri Suspendate

Köln ArenaCologne Arena, Arena Mantelbebauung

Page 10: Curs 7 Structuri Suspendate

New Wembley Stadium

Page 11: Curs 7 Structuri Suspendate

Lisbon Expo 1996 si 1998

Page 12: Curs 7 Structuri Suspendate

Olympic stadium roof – Munichcapacitate 80000 persoane

Page 13: Curs 7 Structuri Suspendate

M32 garage - Bristol Eastville Tesco - Bristol

Wildwalk Hothouse - Bristol

Page 14: Curs 7 Structuri Suspendate

The Millennium Dome is the largest single-roofed structure in the world. Externally it appears as a large white marquee with 100 m-high yellow support towers, one for each month of the year, or

each hour of the clock face, representing the role played by Greenwich Mean Time. In plan view it is circular, 365 m in diameter — one metre for each day of the year — with scalloped edges. It has become one of the United Kingdom's most recognisable landmarks. It can easily be seen on aerial photographs of London. Its exterior is reminiscent of the Dome of Discovery built for the Festival

of Britain in 1951. The architect was Richard Rogers.

Page 15: Curs 7 Structuri Suspendate

Noul stadion Naţional din Complexul Lia Manoliu

55000 locuri

Page 16: Curs 7 Structuri Suspendate

Noul Stadion

Page 17: Curs 7 Structuri Suspendate

The Arthur Ravenel Jr. Bridge

Locatie: Sudul Californiei peste raul Cooper, finalizat

in 2005, deschiderea principala 471metri, inaltime 175metri,

lungimea totala a podului fiind de 4 Km.

Zona de ancorare a cablurilor

Page 18: Curs 7 Structuri Suspendate

Zona de ancorare a cablurilor

Page 19: Curs 7 Structuri Suspendate

Exemple

Structurile tensionate pe

cabluri se pot clasifica

astfel, fig.2:

a.Sisteme cu un singur

rând de cabluri, Fig. 2.a;

b.Sisteme cu două tipuri

de cabluri pretensionate

ce alcătuiesc ferme pe

cabluri, Fig. 2.b;

c.Sisteme cu membrane

tensionate, Fig.3.

Fig.2 Sisteme de cabluri cu un strat şi cu două straturi

Page 20: Curs 7 Structuri Suspendate

Exemple structuri pe cabluri

Structurile tensionate se folosesc la acoperirea stadioanelor,

bazinelor de înot, clădiri pentru activităţi recreative şi alte

clădiri la care se cer simultan suprafeţe libere mari şi efecte

estetice speciale.

Fig. 3 Membrană pe reţea de

cabluri pretensionate

Page 21: Curs 7 Structuri Suspendate

Rigiditatea la sarcini

transversale

Structurile cu un singur cablu se

caracterizează printr-o mare

flexibilitate, fig. 4.

Page 22: Curs 7 Structuri Suspendate

Probleme curente la aceste tipuri de structuri

Rafalele din vânt pot induce oscilaţii dacă structura nu are

caracteristici de amortizare adecvate

Asigurarea stabilităţii cablurilor la sistemele plane

Page 23: Curs 7 Structuri Suspendate

Acoperisuri hobanate

In cazul acoperisurilor hobanate stabilizarea structurii ladeplasari si vibratii mari este asigurata de prezentaelementelor rigide

Page 24: Curs 7 Structuri Suspendate

Ferme din cabluri pretensionate-Stabilitate cablurilor

În fig.6 se detaliază

comportarea structurală a

fermelor din cabluri

pretensionate. Un sistem de

cabluri cu zăbrele este

alcătuit din elemente

structurale triunghiulare ce

sporesc rigiditatea

sistemului mai ales sub

încărcări nesimetrice.

Page 25: Curs 7 Structuri Suspendate

Sisteme de cabluri pentru suprafete conice de tip

membrana

Sistemul de cabluri utilizat în

fig.7 aplicat la suprafeţe

conice măreşte rigiditatea la

sarcini nesimetrice. Datorită

dificultăţii de ancorare a

cablurilor în acelaşi punct,

vârful suprafeţei conice se

teşeşte, fig.7d.

Page 26: Curs 7 Structuri Suspendate

Cabluri sustinute de arce de rezemare

Utilizarea reţelelor de

cabluri este si mai

eficientă când se

folosesc arce de

rezemare a reţelei

Page 27: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Raleigh Arena

Completed in: 1953; Status: in use; Location: Raleigh, Wake County, NorthCarolina, USA. Structural Type: Membrane structure; Function / usage:Multipurpose hall, Stadium / Arena

Page 28: Curs 7 Structuri Suspendate

Clădirea are dimensiunile 92X97m, acoperişul este suspendat de

două arce parabolice din b.a., care se intersectează, susţinute de

stâlpi din b.a.

Page 29: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Lev Zetlin, Utica Memorial Auditorium, Utica, New York

Page 30: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazIncheon Grand Bridge

Project : Independent Design Check considering Nonlinearity during construction for Cable-stayed Bridge

Location : Okryundong, Yeonsuku, Incheon City (Approach Bridge of Incheon Grand bridge)

Client : SK Engineering & Construction Co., Ltd. /

Korea Infrastructure Safety & Technology Corporation - V-Shaped Steel pylon and Steel deck Stay

Bridge (2@115=230m)

Page 31: Curs 7 Structuri Suspendate

Folosirea fermelor conice poate fi extinsă la sistemele de

tip cort multiplu cu dublă curbură, cu ancoraje exterioare ;I

interioare ale cablurilor.

Sistemul cort multiplu

Page 32: Curs 7 Structuri Suspendate

Probleme curente la aceste tipuri de structuri

Rafalele din vânt pot induce oscilaţii dacă structura nu are

caracteristici de amortizare adecvate

Page 33: Curs 7 Structuri Suspendate

Cum evităm aceste probleme?

Folosind Met. Elem. Finite si analiza neliniara a intregii structuri....

Page 34: Curs 7 Structuri Suspendate

Cum evităm aceste probleme?

Testarea modelului la scară redusă în tunelul aerodinamic

Page 35: Curs 7 Structuri Suspendate

Cum evităm aceste probleme?

Testarea modelului la scară redusă pe platforma seismica pentru a

observa raspunsul structurii la acțiunea seismică

Page 36: Curs 7 Structuri Suspendate

Testarea cablurilor prin metoda celor trei puncte

Page 37: Curs 7 Structuri Suspendate

Senzori cu fir pentru masurarea vibratiilor

Page 38: Curs 7 Structuri Suspendate

Cum evităm aceste probleme?

În timpul sau după realizarea structurii se pot ingloba traductori de

deplasare, celule de forta, senzori de temp. care vor masura in timp real

deformațiile, încarcarile sau temp. pe structură....

EmbedSense™ tags can read data from

multiple types of sensors, including

semiconductor temperature sensors,

thermocouples, strain gauges, pressure

sensors, and load cells.

Page 39: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Georgia Dome – Constructia Stadionului

Page 40: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Georgia Dome – Vedere interioară

Page 41: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Georgia Dome – Detaliu de nod

Georgia Dome – Detaliu inel beton

Georgia Dome – Macheta

Page 42: Curs 7 Structuri Suspendate

Ancoraje

Ancorajele se prevăd la capetele cablurilor pentru a

transmite eforturile din cabluri la structura de rezemare.

Ancorajele cu ochiuri, Fig. 19 se obţin prin îndoirea

capătului peste o teacă din tablă şi fixarea acestuia pe

ramura principală cu bride (Fig. 19) sau cu un manşon

presat sau prin matisare.

Fig. 19. Ochi de cablu pentru ancorare

Page 43: Curs 7 Structuri Suspendate

Ancoraje

Ancoraje cu pahar, Fig. 20 se realizează prin despletirea

firelor şi înglobarea capetelor acestora într-o masă

metalică cu temperatură scăzută de topire într-o piesă

sub formă de pahar.

Fig. 20 Ancorarea capetelor

cablurilor: a. cu pahar; b. cu pene;

1. Corpul paharului; 2. Conul

interior; 3. Compoziţia

Page 44: Curs 7 Structuri Suspendate

Ancoraje

Ancorarea în structura de contur, fig.21 se proiectează

în raport cu materialul din care este alcătuit elementul de

contur (metal sau beton armat)

Fig. 21 Ancorarea pe contur a., c. în elemente de beton armat; b.

În stâlpi metalici

Page 45: Curs 7 Structuri Suspendate

NoduriAlcătuirea nodurilor la structurile suspendate pe cabluri

este determinată de tipul acoperişului, de elemente

componente, de configuraţia sa geometrică etc.

Prinderea cablurilor între ele se realizează cu dispozitive

simple, bride sau cleme, strânse cu şuruburi, fig.22.

Fig. 22. Detalii de montaj la reţele de cabluri

Page 46: Curs 7 Structuri Suspendate

Conectori pentru cabluri

Page 47: Curs 7 Structuri Suspendate

Conectori pentru cabluri

Page 48: Curs 7 Structuri Suspendate

HALFEN Company http://www.halfen.de

Page 49: Curs 7 Structuri Suspendate

Conectori pentru cabluri

Page 50: Curs 7 Structuri Suspendate

Conectori pentru cabluri

Page 51: Curs 7 Structuri Suspendate

Conectori pentru cabluriReleu

Iasi-Bucium

Page 52: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

http://www.arcaro.org

Page 53: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

Eye cables. Cable loops lying within the

membrane plane and are used to relieve

forces at stress points

Arches used to help shape the fabric roof

surface and promote double curvature.

Ridge and valley cables. Help promote

double curvature with cables running in

parallel to create a wave shape.

Page 54: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

Page 55: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

Page 56: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

Page 57: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de

cabluri

Page 58: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de

cabluri

Page 59: Curs 7 Structuri Suspendate

Detalii prindere mebrane de cabluri

Page 60: Curs 7 Structuri Suspendate

Florida Suncoast Dome - Cable Roof

Page 61: Curs 7 Structuri Suspendate

AvantajeAvantajele structurilor suspendate pentru acoperişuri:

a. au consumul de material cel mai redus pentru deschideri ce

depăşesc 70 metri;

b. asigură acoperirea unor deschideri mari si foarte mari fără a

necesita reazeme intermediare;

c. proprietăţile materialelor structurale se folosesc foarte eficient;

d. execuţia este uşoară şi rapidă;

e. greutate proprie redusă a elementelor portante asigură

economii importante însemnate la manipulare, transport şi montaj;

f. siguranţă mai bună la incendiu;

g. comportarea favorabilă la tasări diferenţiate ale terenului

datorită capacităţii de adaptare a structurii la noile condiţii de

echilibru;

h. având greutate proprie redusă aceste tipuri de structuri se

comportă mai bine la acţiuni seismice;

i. aspect estetic remarcabil;

Page 62: Curs 7 Structuri Suspendate

Dezavantaje

-deformabilitate accentuată sub acţiuni din vânt şi aglomerări din

zăpadă;

- la unele tipuri de structuri evacuarea apelor meteorice se

realizează cu dificultate;

- elementele de ancorare sunt scumpe şi uneori complică

funcţionarea normală a obiectivului construit.

Page 63: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Page 64: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Page 65: Curs 7 Structuri Suspendate

Podurile suspendate

Poduri suspendate

Page 66: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Rama IX Bridge, Bangkok, ThailandOPAC, AES, and Kinemetrics were engaged in 2000 by the Expressway and Rapid Transit Authority of Thailand to inspect, instrument, and evaluate the Rama IX Bridge, a 450m span cable stayed bridge. Excessive vibration of the bridge has led to concerns about its fatigue life…

Page 67: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Arroyo Cangrejillo Bridge, Andalgala, Catamarca, ArgentinaOPAC designed this 336 m span bridge to cross a 90m deep canyon. Its taut cables sag only about 7m or 1/48th of the span. After the cables were strung across the canyon, the grillage of steel floorbeams and stringers was erected, starting at one end. 92 of the 134 segments were completed when this photo was taken. The nominal erection rate was 8 to 10 segments/day.

Page 68: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Page 69: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Page 70: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Page 71: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

Arh. Santiago Calatrava

Alamillo Bridge/Cartuja Viaduct, 1987-92

Seville, Spain

Page 72: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de caz

A single inclined pylon removes the need for backstays in the asymmetrical

cable-stayed solution. Traversing the Meandro de San Jeronimo of the Rio

Guadalquivir in Seville, the 250 m long Alamillo Bridge is perhaps the most

controversial and dramatic of Calatrava's bridges to date.

Page 73: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazNew Wembley Stadium

Page 74: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazKoln Arena

Page 75: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazPiazzale Italia Fairground Complex - Milan

Page 76: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazOlympic Speed Skating Oval - Utah

Page 77: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazName of Building : Europa Halle

Structural System : hanging roof

Country GERMANY Construction year : 1984

Page 78: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazLokomotiv Stadium, Moscova

Page 79: Curs 7 Structuri Suspendate

Studii de cazPedestrian Bridge Max-Eyth-See Crossing the Neckar River, Stuttgart, Germany

Pylon head with

suspension cables

Connection of rail

at pendant cable

Page 80: Curs 7 Structuri Suspendate

Barierele hibrid pentru protecţia împotriva

căderilor de pietre,

http://www.at.geobrugg.com

Alte utilizari ale structurilor pe cabluri: bariere si protecții

Barierele RXI de protecţie împotriva căderilor de pietre opresc şi blocuri care pot

distruge structurile din beton. Capacităţile barierelor de absorbţie a energiei de 250 kJ

(clasa de energie mică), 500 kJ, 1000 kJ, 1500 kJ şi 2000 kJ precum şi 3000 kJ şi

5000 kJ (clase mari de energie). Ele se caracterizează prin înălţimi reziduale mari în

zona de impact, fără a suferi avarii şi cu capacitatea de a-şi menţine funcţionalitatea în

cazul acţiunilor combinate cum sunt impacturile multiple, căderile de copaci sau

alunecările de zăpadă.

Page 81: Curs 7 Structuri Suspendate

Senzorii Santinelei de Impact verifică starea sistemelor de protecţie iar

dacă valorile acceptabile sunt depăşite se declanşează alarma. Astfel pot fi

prevenite potenţialele accidente ce ar implica rănirea personalului sau

pagube de ordin economic. Dăcă un eveniment are loc, inelele de frânare

se contractă activând Santinela de Impact. Semnalul de alarmă este

transmis prin wireless de la senzori către receptor unde este evaluat şi

transmis mai departe sistemului sau persoanei responsabile

http://www.at.geobrugg.com

Alte utilizari ale structurilor pe cabluri: bariere si protecții

Page 82: Curs 7 Structuri Suspendate

Cabluri-toroane

Nr.crt. Diametrunominal – Ø

(mm)

Standarul de bază Tipulfirelor – (mm)

1. 9,3 BS 5896/3 3,16 + 6 x 3,05

2. 12,5 EURONORM 138/79 4,25 + 6 x 4,08

3. 12,9 MSZ 465 4,40 + 6 x 4,25

Page 83: Curs 7 Structuri Suspendate

Cabluri-toroane

Page 84: Curs 7 Structuri Suspendate

Stairs and cable side

Page 85: Curs 7 Structuri Suspendate

cable side

Page 86: Curs 7 Structuri Suspendate

Cable side for balconyhttp://www.vivarailings.com

Page 87: Curs 7 Structuri Suspendate

Stainlesscable railhttp://www.westlakewelding.com

Page 88: Curs 7 Structuri Suspendate
Page 89: Curs 7 Structuri Suspendate
Page 90: Curs 7 Structuri Suspendate

http://www.fgg.uni-lj.si/kmk/esdep/master/wg14/l0602.htm#SEC_3_2

Vă mulţumesc pentru atenţie!

Întocmiţi vă rog o listă cu prezenţa la acest curs