Structuri metalice multietajateMaster: Proiectarea Construciilor Civile i

Industriale n Zone Seismice(1)

Bucureti2014

1. Reguli de proiectare pentru elemente disipative Elementele disipative care lucreaz la compresiune i/sau ncovoiere trebuie s aibp p suficient ductilitate limitarea supleii pereilor seciunii clase de seciuni din Tabel F1,Anexa F , P100-1/2013. Corelaia dintre clasa de ductilitate (capacitatea global a structurii de a disipa energie) id tilit t l l l t l t t l i i l l d ti iductilitatea local a elementelor structurale se exprim prin clasele de sectiuni:

2. Cadre necontravntuite se accept formarea articulatiilor plastice la extremitile grinzilor; se accept formarea articulatiilor plastice la extremitile grinzilor;

se accept formarea articulatiilor plastice n stlpi DOAR LA:- baza stlpilor de la parter;- la partea superioar a stlpilor de la ultimul nivel al structurii;

verificri de rezisten i stabilitate general conform SR EN 1993-1-1; n zonele potenial plastice trebuie ca momentul plastic capabil i rotirea plastic s nufie diminuate de eforturile axiale i de forfecare. Aadar trebuie respectate urmtoarele condii:

2

condii:

0.1,

Rdpl

Ed

MM 5.0

,

Rdpl

Ed

VV 15.0

,

Rdpl

Ed

NN

- MEd, VEd, NEd reprezint eforturi de proiectare din gruparea de ncrcri ce conine aciunea seismic;

VVV MEdGEdEd VVV ,, VEd,G -reprezint fora tietoare din aciuni neseismice (din ncrcri de lung durat)VEd,M -reprezint fora tietoare asociat plastificrii extremitilor grinzii: MM

M V N i t f t il l ti bil

LMM

V BRdplARdplMEd,,,,

,

L - reprezint deschiderea grinzii;

- Mpl,Rd, Vpl,Rd, Npl,Rd reprezint eforturile plastic capabile ale seciunii;

yRdpl fAN ,yplRdpl fWM ,

3,y

wfRdpl

fttdV

3 verificm ca elementele disipative (grinzile) s aib clasa de sectiune 1:

- suplee talp : 10tc

(vezi SR EN 1993-1-1)

pentru dirijarea articulaiilor plastice n grind n vecintatea mbinrii grind-stlp

- suplee inim :ft

72wtc

(vezi SR EN 1993-1-1)

3

pentru dirijarea articulaiilor plastice n grind, n vecintatea mbinrii grind-stlp,se poate reduce limea tlpilor vezi reguli constructive din anexa F, capitol F.4.

stlpii se dimnesioneaz la cea mai defavorbil combinaie de for axial i moment ncovoietor:

T NNN EEdTGEdEd NNN ,, EEd

TGEdEd VVV ,,

T MMM EEdGEdEd MMM ,, - MEd,G , VEd,G , NEd,G reprezint eforturi de proiectare din ncrcri neseismice coninute n

gruparea de ncrcri ce conine aciunea seismic (adic din ncrcri de lung durat);

- MEd,E , VEd,E , NEd,E reprezint eforturi din aciunea seismic de proiectare ; - Simplificat valoarea T se alege din anexa F, tabel F1 (atenie pentru tipul de structura

primit prin tem : cadre contravntuite centric sau cadre contravntuite excentric); verificm ca stlpii s aib clasa de sectiune 1:

- suplee talp : 10ftc

(vezi SR EN 1993-1-1)

- suplee inim : 33wtc

(vezi SR EN 1993-1-1)

Fora tietoare din stlp , rezultat din calculul structurii trebuie s respecte condiia: p , p

5.0,

Rdpl

Ed

VV

n planul cadrelor n care grinzile pot forma articulaii plastice, zvelteea stlpului se

4

glimiteaz la:

Eyf

E 7.07.0 y

E fE

n planul n care nu se pot forma articulaii plastice n grinzi, zvelteea stlpului se limiteaz la:

E 3131 Eyf

E 3.13.1

mbinrile de continuitate ale stlpilor se vor amplasa la aproximativ 1/3 din nlimea de etaj,

3. Cadre contravntuite centric (diagonale n X, V i V inversat )

p p p j,cu respecatea prevederilor din SR EN 1993-1-8.

Cadrele contravntuite centric trebuie proiectate astfel nct plastificarea diagonalelor s se produc nainte de formarea articulaiilor plastice sau de pierderea stabilitii generale n grinzii stlpi. La fiecare nivel i pe fiecare direcie contravntuit, trebuie respectat urmtoarea condiie:

05.0

AAAA

AAA+ i A- -reprezint ariile proieciilor orizontale ale seciunilor transversale ale diagonalelor ntinse,cnd aciunea seismic orizontal are sensuri diferite;

P t l l l t ti li i ( f ETABS l) id Pentru calculul static liniar (ceea ce face ETABS-ul) se consider c:- la cadrele cu contravntuiri n X se iau n considerare numai diagonalele ntinse;- la cadrele cu contravntuiri n V i V inversat se iau n considerare att diagonalele

5

ntinse ct i cele comprimate dar in acest caz obligatoriu trebuie realizat un calcul staticneliniar calcul biografic (pushover);

a)Calculul diagonalelor :

- verificm contravntuirile s aib clasa de sectiune 1:

250 td

(vezi tabel 6.4, din SR EN 1993-1-1)

- la cadrele cu contravntuiri n X coeficientul de zveltee trebuie s respecte condiia:

cr

y

NfA 2

2

crcr L

EIN Lcr lungimea de flambajcr

0.23.1 - la cadrele cu contravntuiri n V sau V inversat coeficientul de zveltee trebuie s

respecte condiia:

cr

respecte condiia:0.2

- verificri de rezisten i stabilitate general conform SR EN 1993-1-1;

b) Calculul grinzilor i stlpilor

stlpii i grinzile cadrelor contravntuite centric , care au for axial se vor dimensiona n domeniul elastic de comportare la cea mai defavorabila combinaie de ncrcridomeniul elastic de comportare, la cea mai defavorabila combinaie de ncrcri.

EEdT

GEdEd NNN ,, EEd

TGEdEd MMM ,,

6

,,

- MEd,G i NEd,G reprezint eforturi de proiectare din ncrcri neseismice coninute n gruparea de ncrcri ce conine aciunea seismic (adic din ncrcri de lung durat);

- MEd,E i NEd,E reprezint eforturi din aciunea seismic de proiectare ; - Simplificat valoarea T se alege din anexa F, tabel F1 (atenie pentru tipul de structura:

cadre contravntuite centric);

- La cadre cu contravntuiri in V, grinzile trebuie proiectate pentru a prelua:* toate aciunile neseismice, fr a se lua n considerare reazemul format de diagonale; toate aciunile neseismice, fr a se lua n considerare reazemul format de diagonale;* efortul vertical din aciunea seismic neechilibrat, aplicat grinzii de ctre contravntuiri

dup flambajul diagonalei comprimate; Acest efort este calculat considernd Npl,Rd pentru diagonala ntins i 0,3Npl,Rd pentru diagonala comprimat.

- Zvelteea stlpilor n planul contravntuit se limiteaz la:

EfE 3.13.1 yf

-mbinrile de continuitate ale stlpilor se vor amplasa la aproximativ 1/3 din nlimea de etaj, cu respectarea prevederilor din SR EN 1993-1-8.

4. Cadre contravntuite excentric (cu link : scurt, intermediar sau lung) Cadrele contravntuite excentric trebuie proiectate n aa fel nct barele disipative, elemente special amplasate n structur sa fie capabile s disipe energia prin formarea deelemente special amplasate n structur, sa fie capabile s disipe energia prin formarea demecanisme plastice de ncovoiere i/sau de forfecare. Cadrele contravntuite excentric trebuie proiectate astfel nct plastificarea barelor disipative s se produc nainte de formarea articulaiilor plastice sau de pierderea stabilitii generale n

7

p p p ggrinzi adiacente barelor dispative, contravntuiri i stlpi.

a)Calculul barelor disipative :- Inima unei bare disipative trebuie sa fie realizat dintr-un singur element , fr plci dedublare i fr guri.- ATENTIE: pentru o comportare stabil a barei disipative se intezice ca pe lungimea acesteia s reazeme grinzi secundare de planeu.

B l di i ti t l ifi t 3 t ii f i d ti l i l i l ti- Barele disipative sunt clasificate n 3 categorii funcie de tipul mecanismului plastic:* bare disipative scurte: disipeaz energia prin plastificarea barei din for tietoare;* bare disipative lungi, care disip energia prin plastificarea seciunii din moment ncovoietor;* bare disipative intermediare, la care plastificarea seciunii este produs de momentncovoietor i for tietoare;

8

-Distanele dintre rigidizri se consier cele specificate la capitolul F.3. din Anexa F,P100-1/2013, pentru fiecare tip de bar dispativ n parte.-Eforturile plastice ale barei disipative sunt urmtoarele:

ffylinkpl thtbfM ,f fwylinkpl thtfV 3,

* Dac , la ambele capete trebuie respectate:15.0EdNN

,RdplN

linkplEd VV ,linkplEd MM ,

NEd ,VEd i MEd reprezint eforturi de proiectare la capetele barei disipative;

* Dac , se vor adopta urmtoarele valori:15.0,

Rdpl

Ed

NN

2,p

2

,,,, 1

Rdpl

Edlinkplrlinkpl N

NVV

Rdpl

Edlinkplrlinkpl N

NMM,

,,, 118.1

D d l i b i di i ti d t i tf l150EdN

9

-De asemenea, dac , lungimea barei disipative e se detrmin astfel:15.0,

Rdpl

Ed

N

* Dac R < 0.3 atunci :linkpl

linkpl

VM

e,

,6.1

* Dac R 0.3 atunci : linkpl

linkpl

VM

Re,

,6.15.015.1

th 2AVth

tNREd

fwEd

2

- Lungimile e definesc tipul barei disipative:Lungimile e definesc tipul barei disipative:

* Dac bar disipativ scurtlinkpl

linkpl

VM

e,

,6.1

* Dac bar disipativ scurtlinkpl

linkpl

VM

e,

,0.3MM

* Dac bar disipativ intermediarlinkpl

linkpl

linkpl

linkpl

VM

eVM

,

,

,

, 0.36.1 - verificm ca barele disipative s aib clasa de sectiune 1:

c- suplee talp :

- suplee inim :

(vezi SR EN 1993-1-1)

(vezi SR EN 1993-1-1)

10ftc

33tc

10

wt- verificri de rezisten i stabilitate general conform SR EN 1993-1-1;

b)Elemente ce nu conin bare disipative (contravntuiri, grinzi adiacente i stlpi)

- Elementele care nu conin bare disipative :stlpii, diagonalele contravntuirilor i grinzile p p , g gadiacente ,trebuie verificate n domeniul elastic, lund n considerare cea mai defavorabilcombinaie de eforturi.

EEdT

GEdEd NNN ,, EEd

TGEdEd VVV ,,

EEdT

GEdEd MMM ,, M V N i t f t i d i tMEd , VEd , NEd reprezint eforturi de proiectare;

MEd,G , VEd,G , NEd,G reprezint eforturile din stlp sau din diagonala contravntuirii din ncrcri neseismice coninute n gruparea de ncrcri ce conine aciunea seismic (adic di i d l d t)din ncrcri de lung durat);

MEd,E , VEd,E , NEd,E reprezint eforturi din aciunea seismic de proiectare ;

- verificm ca stlpii s aib clasa de sectiune 1:p

* suplee talp :

l i i

10ftc

c

(vezi SR EN 1993-1-1)

* suplee inim : 33wtc

(vezi SR EN 1993-1-1)

- verificm ca grinzile adiacente link-ului s aib clasa de sectiune 2;- zvelteea stlpilor n planul contravntuit se limiteaz la:

11

Eyf

E 3.13.1

- mbinrile de continuitate ale stlpilor se vor amplasa la aproximativ 1/3 din nlimea de etaj,Cu respectarea prevederilor din SR EN 1993-1-8.

5. Structuri duale (cadre necontravntuite+cadre contravntuite centric saucadre necontravntuite+cadre contravntuite excentric) - Structurile duale cu cadre necontravntuite i cadre contravntuite lucrnd n aceeai

direcie, trebuie proiectate folosind un singur factor de comportare q. Forele orizontale trebuie distribuite ntre diferitele cadre proporional cu rigiditatea lor elastic.

- Cadrele necontravntuite, situate pe direcia contravntuit a cldirii, vor fi astfel proiectate nct s poat prelua cel puin 25% din aciunea seismic de calcul n ipoteza n care cadrelenct s poat prelua cel puin 25% din aciunea seismic de calcul, n ipoteza n care cadrelecontravntuite au ieit din lucru. Daca nu este indeplinit aceast condiie, atunci structura seconsider cadru contravntuit.

6. Etapele calculului de dimensionare:p1) Elaborare model de calcul;2) Rularea modelului i obinerea eforturilor secionale;3) Dimensionare contravnturi;4) R l d l l i il i i l t t il4) Rularea modelului cu noile seciuni ale contravnturilor;5) Reverificarea sectiunilor contravntuirilor;6) Rularea modelului cu seciunile reverificate ale contravnturilor;7) Verificare la drift;) ;8) Verificarea pentru cadre duale;9) Dimensionarea grinzilor cadrelor necontravntuite;10) Dimensionarea grinzilor cadrelor contravntuite/ bare disipative;11) Di i tl il d l t t it i t t it

12

11) Dimensionarea stlpilor cadrelor necontravntuite i contravntuite;

SFRITSFRIT

13