Cursul 9 - Constructii Civile - Utilizarea Dispozitivelor de Amortizare La Cladiri

7/22/2019 Cursul 9 - Constructii Civile - Utilizarea Dispozitivelor de Amortizare La Cladiri

1/48

CURS DE CONSTRUCTII CIVILE 2013-2014 Daniel STOICA

1

CAPITOLUL 5

UTILIZAREA DISPOZITIVELOR DE AMORTIZARE

LA CLADIRI


2/48


2

1. Introducere

Codurile romneti destinate proiectrii cldirilor amplasate n zone seismice aucunoscut o evoluie continu n ultimii 70 de ani.

nregistrrile unor micri seismice puternice i acumularea cunotinelor privind

efectele distructive ale cutremurelor asupra construciilor au permis corectarea iperfecionarea reglementrilor destinate asigurrii unui grad corespunztor de protecieseismic.

Primul cod de proiectare antiseismic cu indicativul P13/63 a intrat n vigoare n 1963 ia fost revizuit n 1970 redenuminduse P13/70. Cutremurul Vrncean din 4 martie 1977 aschimbat complet codul de proiectare n vigoare n acel moment, Codul de proiectareantiseismic imediat urmtor cutremurului din 1977 a intrat n vigoare n 1978, a fost denumitP10078 i a fost revizuit n 1981 sub denumirea P10081.

De atunci au mai aprut i alte versiuni, P10092 i P1001/2006, ultima fiind nconcordan cu prevederile Eurocodului, partea I. Cldirile construite nainte de apariia

primului cod de proiectare antiseismic i cldirile construite nainte de codul de proiectareelaborat dup cutremurul din 4 martie 1977 necesit o evaluare a performanelor seismice i demulte ori necesit lucrri de consolidare.

n timpul cutremurului din 4 Martie 1977 n municipiul Bucureti sau prbuit 31 decldiri. Dintre acestea, 28 erau construite nainte de 1945 i 3 erau construite n anii 19601970.nregistrarea cutremurului din 1977 i efectele acestuia au scos n eviden deficienele dincodurile de proiectare i execuie n cazul unui cutremur major generat de sursa Vrancea.

Nivelul redus al forelor seismice, spectrul de proiectare neadecvat condiiilor de amplasament,soluiile structurale nepotrivite i alctuirea deficitar a elementelor de beton armat sunt doarcteva din cauzele care au generat pierderile de viei omeneti i pierderile materiale asociate

cutremurului din 1977 [Chesca et al, 2007].Multe alte cldiri au supravieuit acestui cutremur consumndu-i o bun parte din

capacitatea de disipare a energiei. n consecin, probabilitatea ca aceste cldiri s aibprobleme la viitoarele cutremure este ridicat. Pe lng cldirile de tip parter flexibil i slab, nmunicipiul Bucureti exist foarte multe alte cldiri realizate n cadre din beton armat proiectatela o valoare mic a forei seismice i fr msuri de asigurare a ductilitii care necesit msuriimediate de intervenie.

Indiferent de regimul de inaltime, capacitatea structurilor in cadre din beton armatproiectate conform normativului P100-2006 este semnificativ sporita fata de capacitateastructurilor in cadre proiectate conform normativului P13-63. In aceste conditii sunt necesare

luarea de masuri de consolidare si punerea in siguranta a cladirilor proiectate conform P13-63.

2. Aspecte privind cldirile existente in cadre din beton armat proiectate sirealizate conform P13-63

Cladirile de locuit executate dupa anul 1963 pana in 1976 cuprind o varietate mare descheme functionale si solutii constructive rezultate din conditiile arhitecturale si de urbanism.In aceasta perioada un accent deosebit s-a pus pe realizarea proiectelor tip, dupa care s-auexecutat peste 90% din totalul cladirilor de locuit si de asemenea pe gradul de prefabricare aelementelor de constructie. S-au realizat in cea mai mare parte (circa 2/3 din total) cladiri de

locuit cu mai multe niveluri.


3/48


3

Sistemul constructiv in cadre din beton armat cuprinde stalpi monoliti, grinzi monolitesau prefabricate si plansee prefabricate sau predale cu suprabetonare, regimul de inaltime alacestora fiind de S+P+6-14 etaje.

Cadrele de beton armat au fost aplicate la cladirile de locuit inalte in doua etape distincte,intre care a existat un interval de circa 10 ani, cand nu s-au utilizat, dupa cum urmeaza:

In etapa 1956-1963, pentru cladiri situate in amplasamente izolate peprincipalele artere din centrul Bucurestiuluicu regim de inaltime de S+P+6-8etaje, avand cadre spatiale (pe ambele directii) si plansee din beton armatmonolit, cu zidarie de umplutura de caramida plina presata de 37.5 cm laexterior si 25 cm la interior, structurile fiind calculate pentru un CB,cod=3.5%

In etapa 1974-1976, pentru cladiri formand fronturi stradale pe artereimportante (Pantelimon, Calea Dorobantilor, 1Mai, Titulescu, Obor, ArmataPoporului) cu regim de inaltime S+P+8-14 etaje, cu trama marita (6.00 x 6.00 4.50), cu plansee din beton armat monolit sau beton armat prefabricat

(panouri si semipanouri, predale cu suprabetonare), cu pereti de umplutura dinbeton celular autoclavizat (blocuri sau fasii), proiectate conform normativuluiP13-70, cu un CB,cod=2.5%

Prescriptiile tehnice romanesti aflate in vigoare la data producerii cutremurului din 1977,constau in principal din:standardele de intensitati si zonare seismica (STAS 3684-71; STAS2923-63 si seria STAS 8879); standardele si normativele de proiectare antiseismica (STAS7766-68; STAS 9165-72; STAS 9315/1-73; normativele P13-71 si P2-76); standardele cucaracter general pentru proiectarea constructiilor, mai ales a celor din beton armat si metal.

Normativul condiionat pentru proiectarea construciilor civile si industriale din regiuniseismice, P13-63, prevedea urmatoarele aspecte pentru constructii in cadre din beton armat:

- Procentele de armare ale stalpilor vor fi de cel putin 1% pentru stalpii de colt si celputin 0.8% pentru restul stalpilor;

- Se va asigura continuitatea armaturilor longitudinale si a etrierilor stalpilor peinaltimea intersectiilor cu grinzile;

- La fiecare etaj , la extremitatile stalpilor puternic solicitati, se va reduce distanta intreetrieri la cel mult 10 cm pe o lungime de cel putin 60 cm;

- In cazurile cand rezulta necesar, se vor prevedea la partea inferioara a grinzilor , pereazeme, armaturi pentru preluarea momentelor incovoietoare pozitive din actiuneasarcinilor seismice, care se vor ancora corespunzator;

- Peretii de umplutura din zidarie dintre cadre vor fi ancorati in stalpii cadrelor prinarmaturi lasate ca mustati din stalpi si continuate in rosturile orizontale ale zidariei;

- La constructiile cu structura rigida, la care sarcinile seismice orizontale sunt preluatein total sau in cea mai mare parte de diafragme verticale, acestea vor fi dispusesuficient de des pentru a evita transmiteri pe orizontala pe distante mari a sarcinilorseismice la diafragmele verticale

- In cazuri speciale cand rezulta necesar din considerente functionale ( de exemplu lablocuri etajate de locuinte cu spatii libere mari la parter pentru magazine) , se admiteutilizarea structurilor rigide cu parter flexibil , la care elementele portante verticalesunt diafragme rezemate la parter pe stalpi. Planseul peste parter si stalpii parterului

se vor alcatui si dimensiona astfel incat sa poata prelua si transmite eforturile dinsarcini seismice, care apar la schimbarea brusca de rigiditate a constructiei.


4/48


4

- La cladirile etajate se va urmari ca la fiecare nivel ansamblul elementelor portanteverticale sa prezinte rigiditati de acelasi ordin de marime la deformatii orizontaledupa toate directiile. Nuse admit structuri la care sarcinile seismice sa fie preluatedupa o directie de elemntele rigide (diafragme) si dupa cealalta directie de elementeleflexibile (cadre).

3. Raspunsurile seismice structurale ale cldirilor existente cu structura incadre din beton armat proiectate si realizate conform P13-63

Primul normativ de proiectare antiseismica in tara noastra, P13-63, avea la bazaconceptia de proiectare pe baza unei forte seismice conventionale, conceptie care in acea

perioada era unanim utilizata pe plan international.

O deficienta majora a acestui normativ a constat in faptul ca nu permitea evaluareadirecta a comportarii structurilor in domeniul postelastic si nici nu continea concepte si

principii referitoare la acest aspect. Seismele majore din 1977, 1986, 1990 au aratat incursiuniputernice ale structurilor in domeniul postelastic, cu evidentierea unor degradari si avarii inelementele nestructurale, in primul rand (datorita depasirii deformatiilor admisibile si adisiparii unei parti din cantitatea de energie indusa de seism) si in elementele structurale (grinzide cadru, rigle de cuplare, stalpi, pereti structurali din beton armat, fundatii) datorita unorconformari structurale inadecvate la nivel de element sau chiar de nivel structural.

Conform normativelor P13-63 si P13-71, coeficientii seismici de baza cei mai mari aufost considerati pentru perioadele pana in 0.3 respectiv 0.4 sec., in timp ce pentru perioadecuprinse intre 0.9-1.5 sec. valorile scad de pana la 5 ori. Spectrele de raspuns seismic, dinamiceliniare si neliniare pentru accelerograma Vrancea NS 1977 (inregistrata la INCERC) pun inevidenta raspunsuri maxime (in viteze, acceleratii, deplasari, energii) tocmai pentru intervalul

de perioade 0.91.5 sec.

Conform P13-63: Conform P13-71:

S=CB*G S=CB*G

CB=Ks*** CB=Ks***

=3 =2

0


5/48


5

- coeficient care tine seama de ductilitatea structurii

- coeficient de echivalenta

Domeniul cladirilor social culturale si de locuit, cu perioade proprii de vibratie cuprinseintre 0.50 si 2.00 sec., proiectate conform normativelor P13 au CB-ul de proiectare de circa 3-

4 ori mai mic decat cel impus de folosirea noului normativ de protectie antiseismica P100-92.

Conform P100-92:

S=CB*G

CB=*Ks***

=2.5

0


6/48


6

rezistenta (stalpi si grinzi) cat si avarieri importante ale elementelor nestructurale, de regulapanouri de zidarie de umplutura mai rigide, amplasate in ochiurile (mai flexibile) ale cadrelor.

Avariile au fost localizate in treimea inferioara din inaltimea cladirii, adica parter siprimele 3-4 niveluri.

Una din cauzele avariilor specifice acestor constructii o reprezinta rezistenta si rigiditatearedusa a cadrelor de beton armat mai ales la eforturi sectionale de tip forta taietoare, dar simodul de conlucrare dintre cadre si panourile de zidarie , de regula impanate in ochiurilecadrelor. Aceste cauze au dus la aparitia unei diferente mari intre rigiditatea cladirii estimata la

proiectare si rigiditatea efectiva a imobilului construit. Raspunsul seismic al unei astfel decladiri se apropie de cazul zidariei inramate datorita modului de conlucrare dintre cadrele de

beton armat si panourile de umplutura din zidarie - rigiditatea de ansamblu este mai mare cacea estimata. Marindu-se sarcinile seismice preluate de cadre, care sunt mult mai mari ca celeconsiderate in proiectare, din distributia neavantajoasa a peretilor de umplutura, apar efecte detorsiune ce determina suprasolicitarea si degradarea stalpilor la actiunea fortei taietoare. Maimult, elementele structurale sunt antrenate de cadre in deformarea lor. Fiind alcatuiti din

materiale cu rupere casanta, fara rezistenta la intindere, peretii nu pot urmari deformareacadrelor si astfel zidaria preia prima solicitarile seismice si sufera degradari importante, iarapoi solicitarile se transmit in totalitate cadrelor. Daca structura este bine conformata sidimensionata , cadrele de beton armat pot asigura rezerve suficiente pntru disiparea energiei

prin incursiuni in domeniul plastic.

Avarii caracteristice au aparut la elementele structurale, stalpi si grinzi, ca urmare aeforturilor sectionale de tip forta axiala, forta taietoare si moment incovoietor.

In cazul stalpilor, supusi preponderent la moment incovoietor , avariile au aparut inprincipal la stalpii svelti, prin producerea de articulatii plastice la ambele capete sub actiuneamomentului incovoietor si a fortei axiale- compresiune sau intindere excentrica. S-au constatat

fisuri si crapaturi normale pe axa stalpului indicand intrarea in curgere a armaturii, deseori indreptul unor rosturi de lucru defectuos trasate, insotite deseori de zdrobirea si exfolierea

betonului in zonele comprimate si flambarea armaturilor longitudinale.

Preponderenta efortului axial de compresiune, datorat incarcarilor gravitationale siefectelor indirecte (de rasturnare) a incarcarilor seismice, a produsurmatoarele avarii:

ruperi (zdrobiri) casante, de regula la portiunile centrale ale stalpilor si mai alesin zonele cu betoane segregate de tipul dublu con

exfolierea laterala a betonului,

flambarea armaturilor

desfacerea sau ruperea etrierilor.

Stalpii medii si scurti, sub actiunea preponderenta a fortei taietoare, au prezentat fisurarisau chiar ruperi casante din forfecare, in sectiuni inclinate, producand o dislocare oblica astalpului. Fisurarea sau ruperea inclinata a stalpilor este rezultatul unor incursiuni puternice indomeniul postelastic, practic printr-o stare compusa de solicitari din incovoiere, forta taietoaresi forta axiala, si a mecanismului care asigura capacitatea de rezistenta a stalpului in sectiuniinclinate si care depinde in principal de rezistenta la intindere a betonului, de armareatransversala si rezistenta betonului zonei comprimate.

Alte avarii au aparut in cazul elementelor nestructurale - parapeti, scari, centuri rigide -

care au transformat stalpii in stalpi scurti generand ruperi casante, din forta taietoare.


7/48


7

In cazul grinzilor, supuse preponderent la eforturi de tip moment incovoietor, s-au produsarticulatii plastice la capete, manifestate prin fisuri normale la partea intinsa superioara sauinferioara a grinzilor. La partea inferioara a grinzilor in zona reazemelor fisurile au fost insotitede cedari ale zonei comprimate de beton, uneori si cu flambari de armatura. La parteasuperioara zona comprimata este mai puternica datorita placii.

Grinzile supuse la intindere din forta taietoare au prezentat fisuri oblice in zonareazemului, pornind de la partea inferioara. Acestea erau insotite uneori si de dislocari izolate.

Alte avarii ale grinzilor au fost provocate de:

existenta unor reazeme izolate a condus la micsorarea deschiderilor provocandruperi casante in X;

existenta unor incarcari concentrate mari - ca efect al rezemarii unor grinzisecundare- importante pe grinzile principale, al caror efect poate fi amplificat deseism, producand fisuri verticale in dreptul lor;

efecte de tirant din interactiunea cu zidaria de umplutura, intinderi caresuprapuse cu incovoierea si forta taietoare au condus la aparitia de fisuri casantein mai multe sectiuni normale pe axa grinzii, si care au trecut uneori si in placi.Actiunea alternanta a solicitarii seismice a produs uneori fisuri inclinate din fortataietoare, actionand cu directie inversa fata de cazul curent, respectiv inclinat sprecamp.

In general structurile in cadre din beton armat proiectate si realizate conform P13-63prezinta urmatoarele deficiente:

Insuficienta rigiditate la deplasari orizontale;

Insuficienta capacitate de rezistenta la incovoiere si/sau forta taietoare

In cazul atacurilor seismice repetate, prin cumulare succesiva, reducerea rigiditatilorrelative de nivel poate ajunge la circa 60-70% din valorile initiale.

30-35% din energia disipata prin deformatii postelastice este consumata la baza si 60-70%impreuna cu celelalte niveluri din treimea inferioara.

Propunerile de interventii pentru punerea in siguranta prin camasuirea stalpilor si grinzilornu rezolva ambele insuficiente majore.

Atunci cand structura sufera de un singur tip de deficienta , se doreste eliminarea acesteia,dar orice interventie realizata pentru suprastructura are repercursiuni asupra substructuriisi fundatiilor.

4. Metode de punere in siguranta structuralaa. Introducere

Structurile in cadre proiectate si realizate conform normativului P13-63 suntcaracterizate de o rigiditate si rezistenta laterale insuficiente in raport cu cerintele seismice aleteritoriului Romaniei, fara un control eficient al mecanismelor structurale de disipare de

energie.Stalpii au de regula sectiune insuficienta, cadrele fiind de tipul stalpi slabi grinziputernice. Datorita sectiunii si armarii insuficiente, stalpii ajung la stadiul de rupere din forta


8/48


8

taietoare inainte de dezvoltarea articulatiilor plastice. Valoarea mare a fortei de compresiunenormalizata si innadirile insuficiente ale armaturilor verticale contribuie de asemenea ladezvoltarea acestui fenomen.

Evaluarea structurala a acestor tipuri de structuri, in conformitate cu prevederile seismicein vigoare, indica faptul ca in aproximativ toate cazurile este nevoie de reabilitare.

Scopul consolidarii il reprezinta impunerea unui mecanism structural de disipare deenergie favorabil, in cazul de fata, dezvoltarea zonelor plastice la extremitatile grinzilor si la

baza stalpilor. Se urmareste de asemenea marirea rezistentei laterale, a rigiditatii si a capacitatiide deformare plastice ale elementelor structurale si ale ansamblului structurii.

Normativul P100-3 Cod de evaluare si proiectare a lucrarilor de consolidare la cladiriexistente, vulnerabile seismic, Vol. 2 - Consolidare prezinta urmatoarele solutii de interventiiin cazul structurilor in cadre din beton armat:

Consolidarea structurilor de beton armat

Interventii care nu implica modificarea sistemului structural :

Camasuire cu beton armat

Camasuire cu piese de otel

Camasuire cu polimeri armati cu fibre (FRP)

Interventii cu transformarea sistemului structural:

Introducerea de contravantuiri metalice

Introducerea de pereti structurali de beton armat

Reabilitare seismica a cladirilor folosind sisteme de disipare a energiei

Interventii prin izolarea seismica a bazei

b. Metode de punere in siguranta structurala a cladirilor:A. Metode clasice:

i. Camasuieli elemente cu beton armat

ii. Introducerea unor pereti structurali din beton armat

B. Metode moderne:

i. Camasuieli cu polimeri armati cu fibre (FRP)ii. Izolatoare seismice de baza

iii. Dispozitive de amortizare cu masa acordata (TMD)

iv. Amortizoare

c. Metode clasice de punere in siguranta structurala1. Camasuieli ale elementelor structurale existente cu beton armat

Creterea performanelor structurale ale cadrelor de beton armat se poate obine i prin

intervenii care nu schimb esenial caracteristicile structurii iniiale.


9/48


9

La aplicarea acestei tehnici de intervenii trebuie s se in seama de urmtoareleconsiderente:

a) Interveniile au ca obiective creterea rezistenei elementelor la for tietoare, lamoment ncovoietor sau for axial, creterea rigiditii sau mrirea capacitiide deformare postelastic;

b) Deficiene sistematice de alctuire a elementelor de beton armat, cu efectenegative asupra performanei cadrelor (armare transversal insuficient, nndiriincorecte ale armturilor, noduri slabe etc.) impun, de regul, interveniigeneralizate bazate pe tehnica cmuirii elementelor. n aceste cazuri, soluiilelocalizate, bazate pe contravntuirea cadrelor sau introducerea de pereistructurali, nu sunt n msur s asigure n unele cazuri protecia adecvat aelementelor structurii existente.

c) Soluia de cmuire a elementelor cadrelor nu modific caracteristicile decomportare iniiale ale acestor structuri caracterizat prin solicitarea relativuniform i moderat a cadrelor i diafragmelor orizontale;

d) Ca urmare, soluia de intervenie prin cmuirea elementelor cadrelor conducei la cerine de rezisten i rigiditate ale infrastructurii i fundaiilor sensibil maimici, comparativ cu tehnicile de intervenie localizate (prin adaus de pereistructurali, cu cadre cu perei de umplutur sau contravntuite etc.);

e) Cmuirea elementelor cadrelor cu beton armat, poate afecta n msurimportant i elementele nestructurale ale construciei, astfel nct costul i duratalucrrilor poate fi mai mare comparativ cu alte soluii.

Camasui rea stalpil or

Camasuirea stalpilor se face pe toate fetele pentru a putea fi egal eficienta pe toate fetele.Atunci cand acest lucru nu este posibil si se accepta un grad diferit de consolidare, se vor luamasuri pentru prevenirea desprinderii camasii de stalpul existent: se vor utiliza ancore post-instalate, fixate cu mortar sau rasina epoxidica, in gauri forate in stalpul existent(Fig. 4.2.1.1.a).De asemenea se pot monta ramuri de completare a etrierului in grosimea acoperirii cu beton alaturii care nu se camasuieste(Fig. 4.2.1.1.b).

(a) (b)

Fig.4.2.1.1. Solutii de camasuire a stalpilor pe 3 laturi (conform P100-3):

(a)

Cu ancore post-instalate(b)Cu montarea ramurii de completare a etrierului


10/48


10

Daca scopul camasuirii il reprezinta doar sporirea rezistentei la forta taietoare, se potprevedea numai etrieri perimetrali.

Dac se dorete s se evite sporirea rezistenei la ncovoiere prin cmuire, cmaa seoprete la 30 mm de intradosul grinzii, respectiv faa planeului.

In cazul unui stalp cuprins intre un parapet inalt si grinda, stalpul este expus unei ruperipericuloase specific elementelor scurte dac rezistena la for tietoare este insuficient, iarsolutia de camasuire se va realiza in modul urmator:

i. Daca parapetul de beton are grosime mare se recomanda camasuirea numai peinaltimea libera a stalpului

ii. Daca parapetul de beton are grosime redusa se recomanda executarea unui rostvertical intre cele doua elemente si efectuarea camasuirii pe intreaga inaltime astalpului.

iii. Stlpul poate fi cmuit pe toate laturile, pe ntreaga nlime, fr executarearosturilor verticale, prin suprapunerea etrierilor cu bare introduse n guri forate nelementele adiacente (Fig 4.2.1.2).

Fig. 4.2.1.2. Camasuire stalp adiacent parapete din beton armat ( P100-3/2008)

Dac stlpul este adiacent unui perete nestructural se recomand desfacerea local a unuirost vertical ntre cele dou elemente, care s permit cmuirea stlpului pe ntreaga nlime.

Grosimea camasii:

n cazul executrii din beton turnat n cofraj 100 mm

n cazul betonului torcretat 60 mm.

Clasa de beton :

C20/25

cel puin clasa betonului din stlpul existent.

Armarea camasii:

armturi orizontale - armturi principale n preluarea forei tietoare

armturi verticale - armturi de montaj - se dispun la interiorul etrierilor.


11/48


11

dac grosimea cmii este 120 mm armarea se va realiza din cte douplanuri de armturi.

in cazul utilizrii barelor independente, diametrul minim al etrierilor este de10 mm, iar distana maxim intre etrieri este de 100 mm. Etrierii vor fi detaliaiastfel nct s se asigure i o bun confinare a stlpului existent. Etrierii se vornchide prin sudare, cu crlige de tip seismic (de 10d, ndoite la 135o) sau prinsuprapunere. Atunci cnd se prevd crlige, se va lege o grosime a cmiicare s permit realizarea lor.

in cazul utilizrii plaselor sudate, trebuie asigurat o lungime suficient desuprapunere pentru nchiderea plasei pe una dintre feele stlpului.

Atunci cand se urmareste imbunatatirea rezistentei la incovoiere, aceasta atrage sinecesitatea cresterii rezistentei la forta taietoare. In acest caz armaturile verticale reprezintaarmaturi de rezistenta si trebuie respectate urmatoarele prevederi din P100-3:

daca armaturile lucreaza la compresiune, acestea trebuie asigurate impotriva

flambajului

pentru montarea etririlor de inchidere a barelor longitudinale intermediare se admitedesfacerea locala a acoperirii cu beton a elementelor existente. Daca numarul bareloreste mare, o parte din ele pot fi fixate prin agrafe ancorate chimic in elementul de

beton existent.

armturile trebuie s fie ancorate suficient dincolo de seciunile de la extremitileelementelor pentru a putea fi mobilizate integral n aceste seciunisi vor trece prin

placa planseului

in cazul in care camasuirea se opreste la un anumit nivel, ancorarea armaturilor se

realizeaza astfel:o prin ancorarea n betonul turnat n nodul terminal

o prin dispozitive cu plci i piulie filetate

o prin nndirea cu ancore chimice postinstalate n grind existent, soluieacceptata n cazul unor armturi de diametru mai mic.

Fig. 4.2.1.3. Tipuri de prindere a armaturilor longitudinale intermediare ( P100-3/2008)

Camasui rea grinzilor

Camasuirea grinzilor se aplica pe cele doua fete laterale ale grinzilor.

n cazul n care nu se urmrete i sporirea rezistenei la ncovoiere armturileorizontale sunt simple armturi de montaj.


12/48


12

Dac cmuirile se realizeaz prin turnare, iar grinda face parte dintr-un planeu suntnecesare perforri ale plcii adiacente grinzii pentru trecerea armturilor i turnarea

betonului. Dac golurile de turnare secioneaz placa pe mai mult din jumtateadeschiderii se va analiza dac este necesar sprijinirea provizorie a plcii.

Grosimea camasii: 100 mm

Armarea camasii:

armturile verticale (etrierii) trebuie ancorate eficient la capete pentru a putea fiactive pe toat nlimea grinzii.

ancorarea armturilor verticale poate face necesar completarea cmii i pe atreia sau i pe a patra latur a grinzii.

diametrul minim al armturilor transversale din cma este de 12 mm. Distanadintre aceste armturi trebuie s fie mai mic de 150 mm.

armtura din cma trebuie acoperit n ntregime de beton sau mortar. Stratul

de acoperire trebuie s aib o grosime minim de 25 mm. continuizarea armturilor pe reazeme este stnjenit de prezenastlpilor care, de

regul sunt substanial mai lai dect grinzile. Solutii:

o armturile ocolesc stlpul prin ndoirea sub unghiuri suficient de micipentru a limita tendina de ndreptare a armturii n zona de deviere aacesteia,

o armturile se sudeaz de gulere rigide i rezistente din piese metalice(corniere cu rigidizri) montate imediat deasupra i dedesuptul grinzii.

o in cazul armturilor de diametru relativ mic (14 mm) se pot folosi ancore

postinstalate n stlp, nndite prin petrecere cu armturile de laextremitile grinzii.

Camasuirea noduri lor

Datorita pozitiei marginale a armaturilor nodurilor fata de zona de transfer a fortei taietoare,camasa aplicata nodurilor are o eficacitate limitata asupra rezistentei acestuia la forta taietoare.

Armtura orizontal are si un efect indirect asupra rezistenei la for tietoare a noduluiprin sporul de rezisten al diagonalei comprimatemobilizate n interiorul nodului, ca rezultatal creterii armturii de confinare.

Armatura orizontala pe inaltimea nodului trebuie sa fie continua, iar aceasta conditie sepoate realiza prin 2 moduri: traversarea grinzilor prin gauri perforate si ancore chimicepostinstalate in peretele grinzii (Fig. 4.2.1.4).


13/48


13

Fig. 4.2.1.4. Solutie camasuire nod ( P100-3/2008)

2. Introducerea unor pereti structurali din beton armatIntroducerea unor elemente mai rigide si mai rezistente fata de cadrele rezistente

determina o reducere a cerintelor de rezistenta si ductilitate in elementele neconsolidate alecadrului si astfel se poate evita o interventie generalizata asupra majoritatii elementelorstructurale. Daca nu influenteaza suficient elementele neconsolidate, se pot consolida princamasuire, o parte din elementele existente.

Aceasta metoda de consolidare a cadrelor de beton armat determina modificari in

repartizarea incarcarilor laterale intre componentele structurii laterale. Peretii de beton armatvor prelua o parte din aceste incarcari, care trebuie apoi transmise la terenul de fundare. Astfeltrebuie luate masuri de intarire a sistemului de fundatie existent. Structura consolidata poateavea influenta si asupra planseelor care trebuie verificate daca sunt capabile sa preia eforturilesi, in caz contrar, vor fi consolidate.

Conlucrarea cadrelor existente cu peretii structurali de beton armat are o comportarespecifica structurilor duale sau structurilor rigide cu pereti. Deplasarile relative de nivel scadconsiderabil si astfel se diminueaza riscul de degradare al elementelor structurale ale cadrelor,dar si al elementelor nestructurale.

Peretii introdusi pot atribui structurii proprietati de disipare a energiei.

Solutia de consolidare este eficienta si in cazul constructiilor cu parter flexibil sau slabdin punct de vedere al rezistentei.

Peretii structurali pot fi amplasati la exteriorul sau la interiorul cladirii si pot fi perforatide goluri de usi si ferestre.

Amplasarea peretilor prezinta o serie de avantaje si dezavantaje , dupa cum urmeaza:

Dispunerea peretilor la interior implica:

o intreruperea functionalitatii,

o modificarea compartimentarii interioare

o afectarea functiunilor existente


14/48


14

o inlocuirea partiala a instaltiilor existente, ceea ce sporeste costurile deexecutie

Dispunerea peretilor la exterior implica:

o un acces mai simplu pentru executie si un cost mai mic

o afectarea functiunii cladirii pe durata executiei este minima

o interventia afecteaza finisajele si este expusa mediului

o modifica infatisarea fatadei-inchiderea sau reducerea unor goluri deferestre

o peretii adosati fatadei se pot conecta usor la elementele cadrului marginal

Dispunerea peretilor structurali in plan si elevatie trebuie sa fie cat mai uniforma pentrua evita aparitia unor efecte semnificative de rasucire generala, pentru a limita eforturile in

plansee si pentru a evita variatii bruste ale rigiditatii si rezistentei laterale a structurii peinaltime.

Efectul introducerii peretilor este de a prelua partial eforturile din actiuni seismice siastfel cerinta de rezistenta a cadrulelor va fi redusa pana la nivelul capacitatii efective aacestora. Peretii vor lucra la incovoiere cu deformatii plastice la baza peretelui, in armaturileverticale ale stalpilor existenti si in armaturile din elementele nou introduse. Daca se prevadgoluri de usi si ferestre in pereti , zona de deasupra golului poate fi conceputa ca grinda decuplare.

Solutii constructive (conform P100-3/2008):

Realizarea unei inimi de beton armat prin umplerea total sau parial la interiora ochiului de cadru, ancorate adecvat de elementele cadrului;

Realizarea unei inimi de beton armat adosate grinzii existente i conectarea la

cmuielile stlpilor structurii

Introducerea unor perei, prevzui sau nu cu bulbi, n afara i la distan deplanurile cadrelor.

Realizarea noilor perei structurali din panouri prefabricate, conectate adecvat deelementele existente

La proiectarea si realizarea peretilor structurali din beton armat se vor respectaprevederile din Cod de proiectare seismic Partea a III-a Prevederi pentru evaluareaseismic a cldirilor existente, indicativ P 100-3/2008 precum si Cod de proiectare pentru

construcii cu perei structurali de beton armat, indicativ CR2-1-1.1:2006.

d. Metode moderne de punere in siguranta structurala1. Camasuirea cu polimeri armati cu fibre (FRP)

Materialele din polimeri armati cu fibre au un potential ridicat in ceea ce privesteconsolidarea si reabilitarea structurilor existente datorita rezistentei mari si aplicarii usoare.

Aceasta metoda de consolidare se utilizeaza pentru:

sporirea rezistenei la for tietoare a stlpilor, grinzilor i pereilor, prin aplicarea

FRP cu fibrele orientate perpendicular pe axul elementului (paralel cu armturilede fora tietoare)


15/48


15

sporirea capacitii de deformaie n domeniul plastic (ductilitate) n zonele plasticepoteniale (critice) ale elementelor structurale, cu fibrele orientate n lungulperimetrului seciunilor transversale

mbuntirea performanelor nndirilor armturilor prin creterea confinriiaplicate zonei de nndire, prin FRP cu fibrele orientate n lungul perimetrului.

Cmile cu FRP trebuie astfel proiectate nct s nu se ating rezistena materialuluinainte de dezvoltarea deformaiilor plastice de ncovoiere ale elementului de beton armat.

Camasuirea cu FRP a stalpilor

Camasuirea stalpilor cu FRP se realizeaza pe intreg perimetrul stalpului dupa pregatireain prealabil a suprafetelor laterale ale acestuia. Fibrele se dispun perpendicular pe axullongitudinal al stalpului si se suprapun pe o lungime suficienta pentru evitarea cedarii camasiiin zonele de imbinare. Aceste zone de imbinare se dispun alternativ pe cele patru fete alestalpului.

Adezivii utilizati la lipirea foilor de FRP pe suprafata de beton trebuie sa aiba o rezistentasuficienta care sa asigure aderenta dintre fibre si stalp.

Camasa va fi protejata impotriva focului si a actiunilor mecanice prein tencuire, placaresau vopsire.

In cazul in care stalpul este adiacent unui parapet sau perete nestructural, se va realiza unrost intre elemente pentru a putea fi posibila camasuirea pe intreaga inaltime a stalpului.

Camasuirea cu FRP a grinzilor

Camasuirea grinzilor cu FRP poate fi camasuire continua in cazul grinzilor independentesau la distante finite in cazul grinzilor de planseu. Aplicarea se va face astfel incat directiafibrelor sa fie orientata pe directia fortei taietoare.

In cazul grinzilor de planseu se executa goluri in placa, prin care se trec benzile si sefixeaza in betonul placii prin ancore specifice sau se vor petrece pe lungimi de suprapuneresuficiente conform P 100-3/2008.

2. Izolatoare seismice de bazaPrincipiul fundamental al izolarii bazei este aceal de a modifica raspunsul cladirii in asa

fel incat terenul sa se miste sub cladire fara a transmite miscarea acesteia. Sistemul ideal arconsta intr-o separatie totala dar, in realitate, este necesar sa existe cateva zone de contact intrestructura si teren. Astfel, se poate implementa un anumit control structural prin amplasareaunor dispozitive speciale care permit decuplarea suprastructurii de fundatii.

Amplasarea izolatorilor seismici duce la o marire a flexibilitatii bazei in plan orizontal,in scopul cresterii perioadei de vibratie, astfel incat acceleratia transmisa structurii sa fieconsiderabil redusa.

Izolarea seismica se poate atinge cu sau fara amortizare aditionala. In cazul in careizolatorii sunt fara amortizare aditionala, cum ar fi cazul dispozitivelor elastomere sau glisante,acestia pot fi folositi cu scopul cresterii deformabilitatii urmata de o reducere corespunzatoarea actiunii sesmice asupra structurii. Cand se considera amortizare suplimentara, dispozitivele


16/48


16

cu amortizare ridicata sunt folosite pentru a disipa o parte din energia de intrare cu scopulreducerii amplitudinii deplasarilor sub miscarea seismica.

Avantaje:

Controlul preformantei sesmice a constructiei cu un grad inalt de incredere

Obtinerea unui nivel de performanta (siguranta) superior

Reducerea cerintelor seismice ale structurii (forte si deplasari relative de nivel)

Reducerea cerintelor sesmice ale componentelor nestructurale si ale elementeloradapostite in cladirile de toate tipurile

Dezavantaje:

cost ridicat comparativ cu celelalte metode de consolidare

complexitatea interventiei:

sprijinirea adecvata a constructiei existente

taierea stalpilor sau peretilor la baza

executarea unor fundatii noi

executarea unei structuri orizontale de transfer deasupra izolatorilor

instalarea izolatorilor

transferarea incarcarii verticale la izolatori fara deplsari care sa degradezestructura

in cazul structurilor flexibile solutia necesita introducerea de amortizori sidisipatori suplimentari

in urma izolarii bazei, cerintele seismice pot depasi capacitatea unor elemente alestructurii de rezistenta fiind necesara consolidarea elementelor structurii

necesitatea unui spatiu perimetral pentru executia excavarii

distanta fata de cladirile existente deoarece deplasarile laterale se consuma inprincipal la nivelul planului de izolare

existenta subsolului - montarea izolatorului necesita un anumit spatiu

accesul pentru executia si intretinerea izolatorilor

Clasificare:

i. Dispozitive elastomere:

Reazeme de cauciuc natural sau neopren [NRB]

Reazeme de cauciuc cu amortizare ridicata [HDRB]

Reazeme de cauciuc cu miez de plumb [LRB]

Reazeme de cauciuc cu amortizare aditionala [ADRB]

Reazeme de cauciuc armate cu fibre[FRRB]

ii. Dispozitive glisante (cu frecare)


17/48


17

Reazeme glisante plate

Reazeme glisante curbate, de tip pendul [FPS]

iii. Dispozitive elasto-plastice

Reazeme elasto-plastice

Dispozitive elastomere

Reazeme de cauciuc natural sau neopren [NRB- Natural Rubber Bearings]

Sunt reazeme realizate pentru industria constructiilor, la fabricarea carora se pot folosicompusi din cauciuc natural sau neopren. Reazemele din cauciuc laminat reprezinta cea maisimpla metoda de izolare putand fi utilizate in cazul miscarilor seismice cu frecvente ridicate.

Reazeme de cauciuc cu amortizare ridicata [HDRB-High Damping Rubber Bearings]

Reazemele sunt realizate prin unirea unor fasii de neopren de placi din otel tratate cuteflon. Legatura dintre cele doua materiale se realizeaza prin vulcanizare. Astfel se combinacapacitatile de deformare ale neoprenului cu capacitatea de amortizare a otelului, realizandu-se un sistem de izolare performant.

Reazeme de cauciuc cu miez de plumb [LRB- Lead Rubber Bearings]

Reazemele din cauciuc laminat cu miez de plumb, pe langa capacitatea de deplasareceruta de un izolator seismic, se mai adauga si capacitatea de disipare histeretica a energiei,datorita miezului de plumb. Astfel amortizarea necesara sistemului de izolare poate fiincorporata intr-o singura componenta compacta.

Avantaje dispozitive elastomerice:

Eficacitate mare in reducerea atat a raspunsului cat si a degradarilor atunci cand esteutilizat corect (in cazul cladirilor rigide si pe teren tare)

Capacitate de deformare orizontala cu capacitate de incarcare pe verticala mare, maiales in cazul HDRB;

Amortizare vascoasa in cazul ADRB

Costuri si greutate redusa in cazul FRRB

Dezavantaje dispozitive elastomerice:

Probleme de stabilitate atunci cand u loc deplasari orizontale mari

Problme din cauza fenomenului de imbatranire in cazul unor tipuri de materialeelastomere

Un exces de deformatie pentru stadiul de lucru limita


18/48


18

Dispozitive glisante (cu frecare)

Reazeme de tipul pendul cu frecare [FPS- Friction Pendulum System]

Sistemul izolator combina actiune de lunecare cu forta de revenire datorata geometriei.Aceasta consta dintr-o articulatie glisanta peste care este asezata o suprafata concava din otel

inoxidabil.Fata articulatiei glisante care este in contact cu suprafata sferica este captusita cu un

material compozit cu un coeficient de frecare mic. Reazemele sunt inchise si sigilate cusuprafata glisanta asezata in jos pentru a se evita contaminarea acesteia.

Reazemul actioneaza ca o siguranta, activata numai in cazul in care forta taietoare careapare pe suprafata glisanta este mai mare decat forta de frecare statica.

Odata aflata in miscare, articulatia glisanta se misca pe suprafata sferica, rezultand oridicare a masei , miscare asemanandu-se cu cea a unui pendul. Miscarea cinematica si modulde operare al reazemului este identic, indiferentdaca suprafata este pozitionata cu fata in jossau in sus.

Avantaje dispozitive glisante:

iv. Reducerea deplasarilor in stadiul de lucru limita datorata frecarii

v. Curba histeretica e stabila

vi. Capacitatea de revenire in cazul FPS

vii. Costuri scazute de fabricatie

Dezavantaje dispozitive glisante

i. Probleme in definirea coeficientului de frecare datorata sensibilitatii la coroziuneii. Sensibilitate ridicata la incarcarile de compresiune pe suprafetele de glisare

iii. Degradarea suprafetelor de glisare dupa cateva cicluri de incarcare

Dispozitive elasto-plastice

Reazeme elasto-plastice

Acest tip de reazem utilizeaza proprietatile de deformare plastica a metalelor puternicdisipative pentru obtinerea efectului de izolare, precum si pentru a atinge amortizarea dorita

Avantaje dispozitive glisante:

Curba histeretica stabila

Stabilitate si durabilitate ridicata

Costuri reduse de fabricare, instalare si intretinere

Valori mari ale energiei disipate

Dezavantaje dispozitive glisante

Proprietatile de ductilitate influentate de geometria reazemului

Comparativ, capacitate scazuta la forte verticale


19/48


19

3. Dispozitive de amortizare cu masa acordata (TMD)Un amortizor cu masa acordata [TMDTuned Mass Damper] este un dispozitiv compus

dintr-o masa, un resort si un amortizor atasate unei structuri cu rolul de a-i reduce raspunsul

dinamic. Frecventa amortizorului este acordata la o anumita frecventa a structurii in asa felincat atunci cand este excitat, amortizorul va vibra defazat cu miscarea structurii. Energia estedisipata de forta de inertie a amortizorului care actioneaza asupra structurii.

Controlul vibratiilor cu ajutorul amortizorilor cu masa acordata poate fi pasiv, activ,semi-activ sau hibrid in functie de existenta sau inexistenta unui dispozitiv de control activconectat la masa acordata sau in functie de strategiile de control ce sunt adoptate pentrudispozitiv.

Dispozitivul se caracterizeaza prin masa, rigiditate si amortizare. Masa si rigiditateaamortizorului cu masa acordata sunt alese in asa fel incat sa apropie frecventa proprie adispozitivului de frecventa de rezonanta a structurii ce trebuie amortizata.

TMD-urile sunt adaptate pentru utilizarea in cadrul structurilor flexibile actionate defenomene exterioare caracterizate prin frecvente disturbatoare care sa excite frecventa propriea acestora. Cele mai potrivite excitatii asupra structurilor sunt cele de tip armonic precumincarcarea cu vant asupra cladirilor inalte, incarcarile utile pentru podurile pietonale.

Pentru excitatii aleatoare cum este miscarea seismica se pot dipune dispozitive deamortizare cu masa acordata de tip multiplu, activ, semi-activ sau hibrid. Este problematicautilizarea in cazul cutremurelor a TMD-urilor active sau semi-active datorita dependentei de osursa de curent.

In cazul unui amortizor cu masa acordata de translatie,masa aditionala este asezata pereazeme cu functia de role, permitand acesteia sa aiba o miscare de translatie relativa fata de

planseu. Resoartele si amortizorii se introduc intre masa si elementele verticale adiacente caretransmit forta laterala planseului, si apoi intregului sistem structural.

Amortizorul cu masa acordata bidirectional este realizat cu resoarte si amortizori dispusepe doua directii ortogonale, ceea ce ii confera capacitatea de a controla miscarea structurii pedoua planuri ortogonale.

Eficacitatea unui TMD se poate mari prin atasarea unei mase auxiliare si a unuimecanism de actionare pentru ca raspunsul acesteia sa fie defazat fata de raspunsul maseiacordate. Efectul urmarit de actionarea masei aditionale este de a produce o forta aditionalacare completeaza forta generata de masa acordata , prin urmare rezultand o crestere a

amortizarii pentru TMD.Amortizorul cu masa acordata semiactiv (STMD)se poate realiza inlocuind dispozitivul

de amortizare pasiva cu un dispozitiv cu amortizare ajustabila, cum ar fi un orificiu variabil,un amortizor hidraulic sau un dispozitiv folosind fluid magneto-reologic.

Sistemele de control hibrid (HTMD) se realizeaza prin asamblarea in serie a amortizoriloractivi si pasivi. Masa dispozitivului ATMD este actionata de un acuator in directia opusadeplasarii TMD-ului, marind efectul amortizarii.

Problema asociata reazemelor sistemului de amortizare se poate elimina prin agatareamasei prin intermediul cablurilor, ceea ce permite sistemului sa aiba o comportare de pendul.Miscarea planseului excita pendulul, iar miscarea relativa a pendului produce o forta orizontala

care se opune miscarii planseului.


20/48


20

Avantaje:

mecanism relativ simplu si usor de realizat,

fiabilitate crescuta data de simplitatea mecanismului,

reduce amplitudinile deplasarilor, acceleratiilor de nivel si ale eforturilor cu20%-50%,

creste amortizarea oscilatiilor sistemului structural,

reduce incursiunile in domeniul plastic ale elementelor de constructie,

ofera avantaje chiar daca structura depaseste domeniul elastic de comportare.

Dezavantaje:

incarca local elementele structurii cu forte gravitationale importante,

sistemul de prindere de structura trebuie gandit astfel incat sa distribuie

incarcarea la cat mai multe elemente, daca modurile proprii de vibratie de translatie pe cele doua directii principale

difera mult (ca masa participanta si/sau perioada), acestea nu pot fi controlatesimultan cu acelasi pendul

4. AmortizoriAmortizorii sunt dispozitive care prin absorbia i disiparea unei pri semnificative din

energia seismic indus n structur, limiteaz eforturile ce revin elementelor structurale.

Tipuri de amortizoare

Amortizori histeretici

Amortizori cu frecare

Amortizori vascosi

a. Amortizori histereticiComportarea histeretica a dispozitivelor cu materiale ductile (dispozitive elasto-plastice)

este rezultatul capacitatii de deformare a materialului constituent;

Dispozitivul de disipare absoarbe energia seismica utilizand proprietatile de deformareplastica a metalelor puternic disipative precum otelul, plumbul si cateva aliaje speciale;

Dispozitivele histeretice pot fi folosite atat in controlul pasiv, cat si cel semiactiv alsistemelor structurale.

Avantaje:

Stabilitate si durabilitate ridicata;

Cicluri stabile pentru curba histeretica;

Sensibilitate limitata la schimbarile conditiilor mediului inconjurator;

Controlul incarcarii maxime transferate structurii ca urmare a unei consolidariscazute;


21/48


21

Capacitate mare de disipare de energie pentru deplasari relativ mici

Usurinta inlocuirii elementelor

Comportare multi-directionala

Dezavantaje:

In cazul sudurilor, acestea au ocomportare casanta;

Ductilitatea dispozitivului este influentata puternic de forma acestuia

Dispozitivele pot fi folosite att la cldiri ct i la poduri, dovedindu-se foarte eficienten cazul consolidrilor i restaurrilor cldirilor istorice. In cazul structurilor in cadre acesteaindeplinesc urmatoarele roluri : reducerea rspunsului structural sub ncrcri seismice,reducerea deplasrilor relative de nivel, reducerea degradrii elementelor structurale ca urmarea disiprii energiei.

b. Amortizori cu frecareDispozitivul cu frecare disipa o mare cantitate de energie prin frecarea dintre doua

suprafee glisante.

Introducerea amortizrii suplimentare, cu care este nzestrat amortizorul cu frecare,reduce forele laterale de inerie si amplitudinea vibraiilor.

Aceste dispozitive sunt folosite att in cazul controlului structural pasiv, cat si cel semi-activ.

n cazul amortizrii interioare a structurii, deplasrile sunt datorate deplasrilor relativede nivel, aplicate amortizorilor cu frecare. Aceasta necesita ca amortizorul sa fac legtura intre

doua nivele consecutive, conexiunea realizndu-se prin intermediul unor elemente structuralecum ar fi diagonale sau panouri de perete cu rigiditate finita, legtura dintre acestea fiind fcutain serie cu amortizorului.

Amortizorii cu frecare sunt proiectai ca sa nu lucreze sub aciunea ncrcrilor deserviciu sau a celor datorate vntului. In schimb, in timpul unui seism major, acetia seactiveaz (la o valoare optima a ncrcrii, nainte ca alte elemente structurale sa prezinteincursiuni in domeniul plastic) i disipa o mare cantitate din energia seismic.

c. Amortizori vascosiAmortizorul vascos, consta intr-un cilindru inchis ce contine un fluid vascos. Fluidulpoate fi silicon, ulei sau alt fluid cu vascozitate controlabila. Un brat al pistonului este conectat

la un element cu orificii. Prin fortarea fluidului prin gaurile capului de piston se creeaza opresiune rezultand o forta de amortizare, disipandu-se in acest fel de energie.

Datorita faptului ca forta de amortizare variaza numai cu viteza de incarcare, amortizorulvascos poate fi clasificat ca un dispozitiv disipator de energie dependent de viteza. In general,amortizorii vascosi sunt utilizati ca sisteme de control pasiv, dar prin controlul asupradimensiunilor orificiilor sau a vascozitatii fluidului ei pot fi utilizati si in cadrul sistemelor decontrol semi-active.

Amortizorii vascosi reprezinta o alternativa la plastificarea sau cedarea unor elemente

structurale, ca o cale de a absorbi energia seismica. Acestia pot disipa aproape intreaga energieseismica, lasand structura intacta si gata pentru utilizare imediat dupa eveniment


22/48


22

Avantaje:

curba histeretica stabila

functiunea de transmitere a socurilor

stabilitate si durabilitate ridicata

usor de implementat;

sensibilitate limitata la schimbarea conditiilor de mediu.

Dezavantaje:

necesitatea de a se produce deplasari mari pentru o comportare optima

fenomenul de uzura si imbatranire a fluidului

necesitatea existentei unei forte de revenire

In cazul cladirilor in cadre aceste dispozitive au rolul de : reducere a raspunsului

structural sub actiunea seismica, reducere a deplasarilor relative de nivel, reducere adegradarilor la elementele structurale ca urmare a disiparii de energie.

5. Probleme specifice privind utilizarea dispozitivelor de tip amortizoareAbordarea traditionala a proiectarii la actiuni seismice este bazata pe asigurarea

combinatiei rezistenta-ductilitate a elementelor componente ale structurii si acceptarea unuianumit nivel al degradarilor acestora pentru disiparea energiei.

Benefic pentru orice sistem structural ar fi ca disiparea energiei induse de seism sa nu sefaca prin degradarea acestuia ci sa se realizeze prin intermediul altor elemente, nestructurale,introduse in sistem . In acest mod siguranta in exploatare este mult superioara, neexistand nicicosturi privind reabilitarea post seism.

In momentule de fata exista o multitudine de disipatoare de energie, care se bazeaza peprocedee si materiale diverse. In general, ele se caracterizeaza prin capacitatea de a disipaenergia cinetica dintr-un sistem transformand-o in alta forma de energie.

Pentru o buna functionare a dispozitivelor disipatoare de energie, amplasarea lor trebuiefacuta numai in zone unde exista perechi de puncte apropiate intre care deplasarile relative alesistemului structural sunt suficient de mari.

La actiuni cu intensitati reduse, rolul acestor dispozitive este de a reduce deplasarilerelative prin rigiditatea lor, rolul de disipator de energie aparand numai la momentul in carestructura este supusa unei actiuni de mare intensitate. Daca in anumite situatii aceste douafunstii ale dispozitivului nu sunt cumulate prin constructie este posibila conceperea unordispozitive din elemente separate, care sunt legate in paralel, sa asigure ambelecerinte.Neglijarea acestui aspect poate conduce la miscari cu frecventa joasa cauzate de vantsau trafic, care ar provoca disconfortul persoanelor din cladire si ar putea duce la pierdereacapacitatii de disipare a energiei amortizorului prin efectul de oboseala.


23/48


23

5.1. Amortizori histereticiIn cazul unui sistem cu elemente disipatoare histeretice de energie fortele taietoare care

se induc in structura pot fi reduse substantial astfel incat pot fi eliminate in totalitate si cerintelede ductilitate ale elementelor structurale.

Utilizand sisteme suplimentare de disipare a energiei in structura se pot obtine reducerisemnificative ale raspunsului acesteia. Nu se recomanda luarea in consideratie a unorcoeficienti de amortizare cu valori mai mari de 40% din amortizarea critica deoarece, desi seobtin reduceri suplimentare ale raspunsului structurii in deplasari, acestea pot conduce la efecteadverse si anume cresterea raspunsului in acceleratii.

Disipatorii histeretici sunt sisteme speciale care lucreaza la actiuni laterale fara saparticipe la preluarea actiunilor verticale. La forte moderate, provenite din actiunea vantuluisau a seismelor de mica intensitate, disipatorii din structura trebuie sa aiba rigiditate suficientde mare pentru a nu intra in lucru. Pe de alta parte elementele structurale principale nu necesitacapacitate mare de absorbtie e energie si chiar rigiditate mare la actiuni laterale, fiind proiectate

preponderent la cerinte de rezistenta din actiunile verticale.Acesti amortizori lucreaza prin deformarea inelastica a metalului la diferite tipuri de

solicitari: axiale, incovoiere, forta taietoare.

Disipatorii pentru actiuni seismice pot lucra in domeniul elastic la actiuni moderate, fiindadmise si eventuale deformatii inelastice reduse. Dupa orice solicitare seismica puternica suntnecesare verificari si eventual inlocuirea sistemelor de disipare energetica, daca si-au pierdutcapacitatea de absorbtie.

Amortizorii metalici sunt de regula realizati din otel iar forma pe care o au este de asanatura, incat in urma unui seism major acestea se deformeaza foarte mult, neputand reveni laforma initiala. Astfel prin deformarea inelastica a amortizorului metalic, se consuma o partedin energia pe care seismul o imprima in structura.

Aceste sisteme prezinta o curba histeretica stabila datorita comportarii otelului indomeniul post-elastic, permitand un numar relativ mare de cicluri incarcare-descarcare. Au odurabilitate pe termen lung, si o buna rezistenta la mediu si la factorul temperatura.

Amortizorul poate avea diferite forme: in X, triunghiulare, pivot, semiluna, fluture, sina,etc. Cele sub forma de X, de exemplu, se amplaseaza la intersectia diagonalelor in V inversat.In timpul unui seism, diagonalele se intind si se comprima, tragand si impingand amortizorul,care in urma unui numar de cicluri se deformeaza.

Dispozitivele disipatoare de energie la care elementul activ este din tabla de forma

triunghiulara, denumite TADAS (Triangular Plate Added Damping And Stiffness) seutilizeaza in mod curent cuplate si prezinta o comportare foarte buna la un numar mare decicluri de solicitare la incovoiere. In fig 5.1.1 se prezinta forma dispozitivului si relatia forta-rotire la un ciclu alternant. Forma conduce la o curbura constanta si deci fiecare sectiune intrasimultan in curgere, astfel incat intregul element absoarbe energie.


24/48


24

Fig. 5.1.1. Sistemul de tip TADAS si modul de comportare

Fig. 5.1.2. Amplasare a dispozitivului in structura

O varianta imbunatatita a disipatorului cu placi in forma de V, cu o eficienta si maibuna, este dispozitivul cu placi in forma de X numit ADAS (Added Damping and Stiffness).Placile de otel in forma de X sunt fixate pe doi suporti, unul inferior si unul superior, si sedeformeaza prin incovoiere ca o bara dublu incastrata, rezultand astfel o rigiditate mai maredecat a sistemului in V.

Fig. 5.1.3. Dispozitiv de tip ADAS

Avantajele utilizarii disipatorilor metalici se datoreaza unei stabilitati si durabilitatiridicate, prezinta cicluri stabile pentru curba histeretica, in urma schimbarilor conditiilormediului inconjurator au un comportament favorabil. Au o capacitate mare de disipare deenergie pentru deplasari relativ mici. Elementele se pot monta si inlocui usor. Prezinta deasemenea o comportare multi-directionala si costul cel mai redus dintre toate tipurile deamortizori pasivi.


25/48


25

Un dezavantaj al folosirii acestor dispozitive poate fi datorat ductilitatii dispozitivuluicare este puternic influentata de forma acestuia, iar in cazul sudurilor, acestea au o comportarecasanta. Necesita cheltuieli de intretinere, iar dupa un seism major acestea trebuie inlocuite.

Amortizorii histeretici configurati sa raspunda prin eforturi axiale sunt amplasatidiagonal in cladire sau in contravantuiri de tip chevron (V inversat). Pentru a avea o comportaresimetrica la intindere si compresiune trebuie evitat pierderea stabilitatii metalului incompresiune prin evitarea flambajului. Acest lucru se realizeaza prin introducerea metaluluiintr-o camasa metalica-bare cu flambaj impiedicat (unbonded braces).

Bara cu flambaj impiedicat este alcatuita dintr-un nucleu de otel, teava de otel umplutacu beton si un strat subtire de material la interfata cu betonul. Nucleul de otel preia incarcareaaxiala, teava exterioara, prin intermediul betonului, constituie reazem lateral al nucleului siimpiedica flambajul nucleului iar stratul subtire de material, la interfata cu betonul, de-a lungulnucleului de otel, elimina frecarea dintre otel si beton in timpul deformatiilor axiale alenucleului de otel.

Fig. 5.1.4. Amortizor histeretic de tipul unbonded brace si diferite sectiuni ale diagonalei

Pentru a asigura o comportare stabila a amortizorilor histeretici, inima diagonalei arenevoie de o confinare permanenta si sprijinire laterala.

Amortizorii histeretici nu pot fi realizati din mai multe bucati si asamblati pe santierdeoarece imbinarile prin sudura sau cu suruburi nu sunt permise pentru diagonale la care seasteapta o comportare inelastica. Aceste imbinari realizate pe santier ar putea duce la uncomportament defavorabil, cu cedari fragile. Astfel, folosirea unor amortizori histeretici culungimi mari si cu greutati ridicate la consolidarea cladirilor ridica probleme de instalare incladirile aflate in functiune.

Caracteristcile unui amortizor de tip histeretic sunt in general date de forta de curgere side rigiditatea elastica, pana in momentul curgerii metalului..

5.2. Amortizori cu frecareAmortizorii cu frecare sunt dispozitive histeretice ce disipeaza energia prin frecarea a

doua sau mai multe suprafete de contact, fixate strans cu buloane de inalta rezistenta, carealuneca unele in raport cu altele la o forta predeterminata (slip load), dependenta decaracteristicile dinamice ale terenului din zona amplasamentului constructiei. Acesti amortizori

pot disipa o mare cantitate de energie prin frecarea dintre suprafetele glisante.


26/48


26

Inca din 1980 in Canada, Pall s.a., incep sa studieze disipatorii histeretici de energie cufrecare, pornind de la analogii cu mecanismele de franare existente la automobile.

Teoria functionarii disipatorilor de nergie cu alunecare cu frecare se bazeaza peurmatoarele:

Forta de frecare este independenta de aria suprafetelor de contact Forta de frecare este direct proportionala cu rezultanta fortelor care

actioneaza normal la suprafata

Forta de frecare este independenta de viteza

Valoarea fortei de frecare depinde de natura suprafetelor de contact

Dispozitivele folosite in mod curent pentru disiparea energiei in structurile de rezistentapentru constructii utilizeaza ca mecanism de disipare a energiei frecarea cu alunecare lasuprafata de contact intre doua suprafete, denumita frecare uscata sau columbiana. Cu toateacestea trebuie remarcat ca procesele de frecare sunt departe de a fi atat de simple in practica,

teoria lui Coulomb fiind aproximativ reala. Mai mult, coeficientul de frecare care esteconsiderat constant in calcul, de fapt variaza, depinzand nu numai de natura suprafetelor dealunecare ci si de pregatirea acestora, de gradul de rigurozitate la care au fost aduse prin

peliculizari cu diferite materiale chimice ale caror caracteristici se pot modifica in timp.

Astazi, teoriile moderne ale frecarii iau in considerare in primul rand adevarata valoarea coeficientului de frecare dintre suprafetele de contact, mecanismele care apar la nivelulcontactului si deformatiile plastice locale care apar in punctele de contact. Daca ne referim laun contact real intre doua suprafete metalice, coeficientul de frecare poate deveni chiarsupraunitar, datorita fenomenelor de adeziune dintre suprafete generate de straturile de oxidmetalic ce se formeaza. In timpul frecarii se declanseaza si fenomene termice, care sunt in

functie de frecventa miscarii si care pot determina distrugerea peliculelor de oxid, astfel ca seafecteaza fenomenul propriu-zis de frecare si implicit procesul de disipare energetica.

Exista mai multe tipuri de amortizori cu frecare, avand diverse materiale folosite pentrusuprafetele de frecare, cum ar fi otel pe otel sau otel pe alama sau alte materiale, sau conformnumelor autorilor de brevete de inventie si anume: Pall, Sumitomi, Damptech, SERB, etc.

Amortizorul cu frecare de tip Pall este realizat dintr-un set de platbande cu gauri,tratate special pentru a produce o foarte buna frecare.Aceste platbande sunt imbinate intre elein asa fel incat la o anumita valoare a incarcarii este permisa glisarea unora peste celelalte.Dispozitivul pentru diagonale in X prezinta urmatorul mecanism: atunci cand diagonala intinsaforteaza amortizorul sa lunece, mecanismul forteaza cealalta diagonala sa se scurteze evitand

flambajul. Astfel, cealalta diagonala determina amortizorul sa actioneze in directia opusa.

Fig. 5.2.1. Amortizor cu frecare de tip Pall


27/48


27

Dispozitivul de amortizare de tip Damptecheste alcatuit din 3 placi metalice si douatampoane de frecare plasate intre acestea. Un surub de inalta rezistenta pretensionat incombinatie cu discuri resort si saibe intarite, sunt folosite pentru a mentine forta decompresiune pe suprafetele de frecare. Cantitatea de energie disipata este proportionala curezistenta la frecare rezultata din glisarea si rotirea relativa dintre placile amortizorului.

Fig. 5.2.2. Amortizor cu frecare de tip Damptech si amplasarea acestuia in structurain contravantuiri de tip V

Disipatorul de energie (EDR- Energy Dissipating Restraint): este un mecanism carepermite frecarea pe o zona de miscare, cu blocaje la capetele acestei zone. Dispozitivul aredoua particularitati care il diferentiaza de celelalte: capacitatea de auto-centrare ridicata sidirecta proportionalitate intre forta de frecare si deplasare

Fig. 5.2.3. Detalii ale unei legaturi disipatoare de energie (EDR)

Fig. 5.2.4. Curba histeretica ideala a unui amortizor cu frecare

Curba histeretica ideala a unui amortizor cu frecare e prezentata in Fig. 5.2.4 si estesimilara cu cea a unui amortizor histeretic cu rigiditatea initiala foarte mare. Amplasarea


28/48


28

acestor amortizori in structura este similara cu cea a amortizorilor histeretici, in diagonale sauin elemente orizontale.

Principalele avantaje ale amortizorilor cu frecare sunt:

o Simplitate din punct de vedere al materialelor, realizarii si implementarii;

o Eficienta in reducerea pagubelor datorate cutremurelor;

o Economie din punct de vedere al costurilor si timpului de instalare;

o Flexibilitatea aplicarii la structuri de beton, otel, zidarie si cadre de lemn;

o In lucru au deplasari limitate;

o Controlul flambajului in contravantuirile comprimate;

o Curba histeretica stabila;

o Sensibilitate scazuta la schimbari ale conditiilor de mediu;

o Valori mari ale energiei disipate raportat la valori mici ale deplasarilor;

o Posibilitate de reutilizare;

Principalele dezavantaje ale amortizorilor cu frecare sunt:

o Necesitatea unei intretineri regulate, datorata faptului ca prin utilizare, interfatade frecare poate suferi modificari si implicit rezulta modificari in comportareasistemului;

o Uzura mecanica a suprafetelor de contact dupa numeroase cicluri de incarcare;

o Dificultati in identificarea fortei de frecare dupa instalare;

o Imperfectiuni ale suprafetelor;

5.3. Amortizori vascosiAmortizorii vascosi sunt considerati in prezent cei mai eficienti in preluarea unei mari

parti din energia indusa de seism. Acestia au capacitatea de a disipa aproape intreaga energieseismica, permitand structurii sa lucreze in domeniul elastic in timpul seismului.

Sistemele de disipare a energiei seismice prin amortizare vascoasa sunt adecvate pentrustructuri relativ flexibile. Pretabilitatea structurilor flexibile la echiparea cu sisteme de

amortizori cu fluid vascos rezulta din faptul ca amortizarea vascoasa este proportionala cuviteza relativa intre capetela amortizorilor, viteza relativa ce creste odata cu crestereaflexibilitatii structurii. Amortizorii cu fluid vascos se pot introduce diagonal in ochiurile decadru ale structurii de rezistenta, sau in contravantuiri de tip chevron.


29/48


29

Fig. 5.3.1. Moduri de amplasarea a amortizorilor in structura ( P100-3/2008)

Disiparea energiei are loc prin transformarea energiei cinetice in caldura. Amortizoriivascosi functioneaza prin rezistenta opusa la miscarea unui piston perforat intr-un fluidcontinut intr-un cilindru metalic, absorbind in acest fel socurile.

Fig. 5.3.1. Alcatuirea unui amortizor cu fluid vascos ( P100-3/2008)

Atunci cand disipatorul este solicitat la compresiune, fluidul vascos este impins dincamera 2 a cilindrului in camera 1, iar la solicitarea de intindere, curgerea are loc in sens invers.Presiunea foarte mare care actioneaza la nivelul orificiilor din piston, produce o diferenta de

presiune pe intreaga sectiune a capatului pistonului care determina forta de amortizare.

Fortele ce se produc in elementele de disipare a energiei de tip vascos sunt dependentede viteza relativa pe directie axiala intre cele doua capete ale elementelor. Forta dezvoltata inelementele de disipare a energiei de tip vascos se calculeaza cu relatia:

F = C v (cf. P100-3/2008)

unde:

F - fora de amortizare

v - viteza relativ pe direcie axial ntre capetele elementului de disipare a energiei

Cconstanta de amortizare


30/48


30

- constanta exponenial care, pentru aplicaii seismice uzuale, are valori cuprinse ntre0,3 i 1,0. Pentru cazul =1 se consider o amortizare liniar (element disipativ liniar) n timpce pentru 1 se consider o amortizare neliniar (element disipativ neliniar).

Curba histeretica pentru un amortizor liniar este o elipsa pura. Cu cat exponentul deamortizare scade, forma curbei histeretice se apropie de o forma dreptunghiulara. ParametrulC produce o marire a ariei din interiorul ciclului histeretic rezultand o crestere a energieidisipate, dar si o crestere a fortei in amortizor. Uzual amortizorii structurali au coeficientul cu valori intre 0.3 si 1.0 - orice valoare a lui peste 1.0 aducand slabe performante pentruamortizor(Fig 5.3.2.)

Eficacitatea amortizorului este o functie de gradul de deformatie, de aceea, amortizoriivor trebui amplasati intre punctele cu deformatiile relative cele mai mari.

Fig. 5.3.2. Relatia forta-deplasare pentru amortizori vascosi

Avantajele utilizarii amortizorilor vascosi se datoreaza unei curbe histeretice stabile,prezinta o stabilitate si o durata de viata ridicata, sunt usor de implementat. Au o sensibilitatelimitata la schimbarea conditiilor de mediu. Au o dependenta moderata de temperatura. Potdisipa cantitati mari de energie.

Printre dezavantajele utilizarii se numara necesitatea unei viteze mari pentru ocomportare optima, fluidul din interiorul amortizorului se uzeaza si are o durata devalabilitate limitata, mult mai mica decat structura. Este necesara o forta de revenire.Disipatorii vascosi nu aduc rigiditate structurii, ci doar amortizare. Costul este mai ridicat cala celelalte sisteme.


31/48


31

6. Studii de caz6.1. Descrierea structurilor

In vederea realizarii studiului de caz s-au considerat cladiri cu structura in cadre dinbeton armat cu diferite regimuri de inaltime: 5 niveluri (P+4), 10 niveluri (P+9), 15 niveluri(P+14), 20 niveluri (P+19), 30 niveluri (P+29) si 40 niveluri (P+39), amplasate in Bucuresti.Forma in plan a cladirilor este simetrica cu deschideri de 6 metri pe cele doua directii, iarinaltimea de nivel a fost considerata de 3m.

Fig 6.1.1 Schita etaj curent

Incarcari:

Permanente: 1.835 kN/m2 :

Tencuiala pe placa: 0.285 kN/m2;

Pardoseala: 1.05 kN/m2;

Perete despartitor: 0.5 kN/m2;

Utila: 1.5 kN/m2

6.2. Etape:I. Analiza structurilor conform P13-63;

II.

Analiza structurilor conform P100-2006;III. Analiza structurilor echipate cu disipatori de energie


32/48


32

6.2.1.Etapa I : Analiza structurilor conform P13-63In prima etapa s-a considerat ca cele 6 cladiri au fost realizate si proiectate conform

normativului P13-63 cu un coeficient seismic de baza CB=5%.

a. Predimensionarea elementelor structurale:

Nivel Nb

[kN]

fcd

[kN/m2]

As,nec

[m2]

Dimensiuni

stalpi [cm]

Dimensiuni

grinzi [cm]

Grosime

placa[cm]

5 1980 20000 0.33 60x60 25x60 15

10 3960 20000 0.66 80x80 25x60 15

15 5940 20000 0.99 100x100 25x60 15

20 7920 20000 1.32 120x120 25x60 15

30 11880 20000 1.98 140x140 25x60 15

40 15840 20000 2.64 160x160 25x60 15

b. Periode fundamentale de vibratie:

In urma analizei realizate cu ajutorul programului ETABS au rezultat urmatoarele perioade

de vibratie, cu translatie in primele 2 moduri de vibratie si torsiune in modul 3 de vibratie.

Perioada de vibratie

P+4 P+9 P+14 P+19 P+29 P+39

T1 0.614126 1.16745 1.70851 2.247298 3.44232 4.685634

T2 0.614126 1.16745 1.70851 2.247298 3.44232 4.685634

T3 0.54784 1.032182 1.49208 1.929241 2.862054 3.72865

6.2.2.Etapa II : Analiza structurilor conform P100-2006

In cea de-a doua etapa, pentru fiecare din cele 6 modele s-a facut cate un calcul cucoeficientul seismic de baza calculat conform P100-2006, pentru a arata cum se comportacladirea in acest moment.

CB=

.=

12.750.240.85

2.5=22.44%

S-au realizat comparatii privind deplasarile relative de nivel si eforturile in elementelestructurale, intre structura realizata conform P13-63 si cea proiectata conform P100-2006:

A. Deplasari relative de nivelVerificarea de rigiditate s-a realizat conform codului de proiectare seismic P100-

1/2006, anexa E, care prevede ca deplasarea relativa maxima a sistemului structural pentru cele


33/48


33

doua directii principale, dr.SLS i dr.SLU, sa nu depaseasca valoarea admisibil stabilit pentruStarea Limita de Serviciu (SLS) ca fiind dr.adm.SLS=0.008* hnivel=0.024m i valoareaadmisibila pentru Starea Limita Ultim (SLU) ca fiind dr.adm.SLU=0.025* hnivel=0.075m.

In continuare se prezinta grafice de comparatie a deplasarilor relative de nivel pentrutoate regimurile de inaltime considerate, atat pentru structura considerata conform normativuluiP13, cat si cea conform P100-2006.

Cladire 5 niveluri

Fig.6.2.2.1 Verificare la starea limita de serviciu si la starea limita ultima cladire 5 niveluri

Cladire 10 niveluri


Cladire 15 niveluri


0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr sls P13

dr sls P100

dr adm[m]

0 0.01 0.02 0.03

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr slu P13

dr slu P100

dr adm[m]

0 0.005 0.01

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr sls P13

dr sls P100

dr adm[m]

0 0.01 0.02 0.03

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr slu P13

dr slu P100

dr adm[m]

0 0.005 0.01

STORY15

STORY13

STORY11

STORY9

STORY7

STORY5

STORY3

STORY1

dr sls P13

dr sls P100

dr adm[m]

0 0.01 0.02 0.03

STORY15

STORY13

STORY11

STORY9

STORY7

STORY5

STORY3

STORY1

dr slu P13

dr slu P100

dr adm


34/48


34

Cladire 20 niveluri


Cladire 30 niveluri


0 0.0005 0.001 0.0015 0.002

STORY20

STORY19

STORY18

STORY17

STORY16

STORY15

STORY14

STORY13

STORY12

STORY11

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr sls P13

dr sls P100

0 0.001 0.002 0.003 0.004

STORY20

STORY19

STORY18

STORY17

STORY16

STORY15

STORY14

STORY13

STORY12

STORY11

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr slu P13

dr slu P100

0 0.0005 0.001 0.0015

STORY30

STORY28

STORY26

STORY24

STORY22

STORY20

STORY18

STORY16

STORY14

STORY12

STORY10

STORY8

STORY6

STORY4

STORY2

dr sls P13

dr sls P100

0 0.001 0.002 0.003

STORY30

STORY28

STORY26

STORY24

STORY22

STORY20

STORY18

STORY16

STORY14

STORY12

STORY10

STORY8

STORY6

STORY4

STORY2

dr slu P13

dr slu P100


35/48


35

Cladire 40 niveluri


In fiecare caz s-au verificat deplasarile la starea limita de serviciu si la starea limitaultima, atat pentru cladirile proiectate conform P13-63 cat si pentru cele proiectate conformP100-2006.

In cazurile analizate deplasarile nu depasesc valorile admisibile stabilite de actualul

normativ dar se observa cresteri ale deplasarilor relative de nivel in cazul cladirilor calculatecu coeficientul seismic de baza conform P100-2006 de 1.154.75 ori.

B. Eforturi in elementele structuraleIn vederea analizei comportarii in prezent a structurilor s-au realizat comparatii privind

forta axiala, forta taietoare si momentul incovoietor din grinzi si stalpi, eforturi obtinute cu

ajutorul programului Etabs.Structura a fost dimensionata pentru niste solicitari seismice mult mai mici n comparatie

cu actualul cod seismic, eforturile din elementele structurale in prezent fiind, in mod evident,mult mai mari in comparatie cu ce s-a considerat in momentul proiectarii. Este necesara astfelcresterea rezistentei si rigiditatii structurii prin amplasarea elementelor de tip amortizor inochiurile de cadru.

0 0.0005 0.001 0.0015

STORY40

STORY38

STORY36

STORY34

STORY32

STORY30

STORY28

STORY26

STORY24

STORY22

STORY20

STORY18

STORY16

STORY14

STORY12

STORY10

STORY8

STORY6

STORY4

STORY2

dr sls P13

dr sls P100

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025

STORY40

STORY38

STORY36

STORY34

STORY32

STORY30

STORY28

STORY26

STORY24

STORY22

STORY20

STORY18

STORY16

STORY14

STORY12

STORY10

STORY8

STORY6

STORY4

STORY2

dr slu P13

dr slu P100


36/48


36

Fig.6.2.2.7 Diagrama de forta axiala-P13-63

Fig.6.2.2.8 Diagrama de forta axiala-P100-2006


37/48


37

Fig.6.2.2.9 Diagrama de forta taietoare-P13-63

Fig.6.2.2.10 Diagrama de forta taietoare-P100-2006


38/48


38

Fig.6.2.2.11 Diagrama de moment incovoietor-P13-63

Fig.6.2.2.12 Diagrama de moment incovoietor-P100-2006


39/48


39

6.2.3.Etapa III : Analiza structurilor echipate cu disipatori de energieAvarierea structurala si nestructurala indusa de cutremurele puternice este o consecinta

directa a deformatiilor elementelor cladirii. Pentru limitarea starii de avariere, si implicit apierderilor directe produse de cutremurele puternice, este necesara limitarea deformatiilor princontrolul deplasarilor laterale ale cladirii. Acest control al deplasarilor laterale se poate face fie

prin marirea rigiditatii structurii, fie prin limitarea deplasarilor laterale ca urmare a amortizariivascoase suplimentare introduse in cladire. Aceasta amortizare suplimentara se poate obtine

prin introducerea de amortizori cu fluid vascos in structura de rezistenta a cladirii, acestesisteme de disipare a energiei seismice fiind adecvate pentru structuri relativ flexibile ( P100-3-2008) .

In studiul realizat s-a ales ca si metoda de consolidare a cladirilor in cadre din beton armatintroducerea de amortizori cu fluid vascos in ochiurile de cadru externe (perimetrale). Acestiaau fost amplasati structurile prezentate in diagonale centrice (Fig. 6.2.3.1), avand diferite pozitiinotate cu DAMP1, DAMP2, DAMP3, DAMP4 si DAMP5 (Fig. 6.2.3.2) .S-a considerat un tipde amortizor vascos cu caracteristica de amortizare c=10kN*s/mm si rigiditatea de

1000kN/mm.

Fig.6.2.3.1 Amortizor inclus intr-o contravantuire diagonala

a) b)


40/48


40

c) d) e)

Fig.6.2.3.2 Dispunerea amortizorilor in cadrele perimetrale(a-DAMP1 b-DAMP2 c-DAMP3 d-DAMP4 e-DAMP5)

Tabel 6.2.3.1 Rezultatele analizei modale

NRNIVELURI

STRUCTURANECONSOLIDATA

DAMP1 DAMP2 DAMP3 DAMP4 DAMP5

5

Mod Perioade de vibratie

1 0.614126 0.447872 0.370014 0.374134 0.371172 0.373876

2 0.614126 0.447872 0.370014 0.374134 0.371172 0.373876

3 0.54784 0.32168 0.249468 0.241799 0.255079 0.24943

10


1 1.16745 0.901465 0.76278 0.770311 0.764162 0.773939

2 1.16745 0.901465 0.76278 0.770311 0.764162 0.773939

3 1.032182 0.66296 0.52616 0.499256 0.535958 0.516854

15


1 1.70851 1.364821 1.173676 1.188327 1.175119 1.19421

2 1.70851 1.364821 1.173676 1.188327 1.175119 1.19421

3 1.49208 1.015255 0.819732 0.776656 0.832802 0.801073

20


1 2.247298 1.834769 1.595092 1.618631 1.596607 1.626083

2 2.247298 1.834769 1.595092 1.618631 1.596607 1.626083

3 1.929241 1.368635 1.119942 1.063977 1.135774 1.093217

30


1 3.44232 2.891705 2.553132 2.605107 2.554179 2.614706

2 3.44232 2.891705 2.553132 2.605107 2.554179 2.614706

3 2.862054 2.146942 1.791765 1.71879 1.811676 1.755993

40


1 4.685634 4.006355 3.57231 3.655459 3.573071 3.666717

2 4.685634 4.006355 3.57231 3.655459 3.573071 3.666717

3 3.72865 2.921009 2.478792 2.397776 2.501677 2.439427

In tabelul 6.3.2.1 sunt prezentate primele 3 moduri de vibratie cu perioadele proprii, iar

efectul de rigidizare e vizibil din micsorarea valorilor perioadelor de vibratie cu pana la 40%.


41/48


41

Comparatii ale deplasarilor relative de nivel intre structura neconsolidata si cele

consolidate cu amortizori vascosi:

a. Cladire 5 niveluri

Fig.6.2.3.3 Deplasari relative de nivel lastarea limita de serviciu

Fig.6.2.3.4 Deplasari relative de nivel lastarea limita ultima

b. Cladire 10 niveluri



0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

STORY5STORY4STORY3STORY2STORY1

dr sls neconsolid dr sls damp 1

dr sls damp 2 dr sls damp 3


0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

STORY5STORY4STORY3STORY2STORY1

dr slu neconsolid dr slu damp 1

dr slu damp 2 dr slu damp 3


0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

dr sls neconsolid

dr sls damp 1

dr sls damp 2

dr sls damp 3

dr sls damp 4

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007





42/48


42

c. Cladire 15 niveluri



d. Cladire 20 niveluri



e. Cladire 30 niveluri



0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

STORY15

STORY14

STORY13

STORY12

STORY11

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1

dr sls neconsolid dr sls damp 1



0

0.0010.002

0.003

0.004

0.005

0.006

STORY15

STORY14

STORY13

STORY12

STORY11

STORY10

STORY9

STORY8

STORY7

STORY6

STORY5

STORY4

STORY3

STORY2

STORY1




0

0.0002

0.0004

0.0006

0.0008

0.001

0.0012

0

Cursul 9 - Constructii Civile - Utilizarea Dispozitivelor de Amortizare La Cladiri

Documents

Transcript of Cursul 9 - Constructii Civile - Utilizarea Dispozitivelor de Amortizare La Cladiri