placi curbe - 1

download placi curbe - 1

of 17

Transcript of placi curbe - 1

Universitatea Politehnica Timioara Facultatea de Construcii Departamentul de Construcii Metalice i Mecanica Construciilor

PLCI CURBE SUBIRI - CURS 1 Introducere

Conf.dr.ing Conf dr ing Adrian CIUTINA

INTRODUCERE

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREPlcile curbe subiri se regsesc n mod uzual n natur dar i n arhitectur. Eficiena acestor tipuri de structuri este bazat pe curbura (simpl sau dubl) care permite o multitudine de alternative de descrcare a eforturilor la elementele de reazem. n funcie de dispoziia elementelor de reazem i a distribuiei eforturilor se poate gsi forma optim a structurii. Cele mai multe structuri din plci curbe subiri au fost utilizate pentru scopuri industriale, cum ar fi: ii d t i l fi(elemente cu curbur simpl) bazine de stocare a produselor petroliere, partea central a cisternelor, structuri de stocare de tip siloz, couri industriale sau structuri de importan redus stlpi de iluminat.

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCERECurbura simpl a structurilor ofer baza unor construcii relativ simple i o eficien bun la anumite tipuri de ncrcri. n anumite cazuri ns, este mai bine s fie folosit curbura dubl, care este ideal pentru anumite tipuri de construcii:Rezervoare sferice de gaz, acoperiuri, vehicule, turnuri de ap, structuri suspendate etc.

O parte important a proiectrii este reprezentat de transmiterea eforturilor la fundaii Plcile curbe subiri sunt foarte eficiente n preluarea ncrcrilor distribuite, ns sunt deficiente n preluarea ncrcrilor concentrate. De p p aceea o rezemare continu este de preferat reazemelor punctuale (radier, inele de rezemare sau reazeme discrete).Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREn general ncrcrile distribuite datorate presiunii interne din bazinele de stocare, vaselor sub presiune, presiunii externe datorate vntului, curenilor marini sau presiunii hidrostatice sunt preluate n mod corespunztor de comportamentul n-plan al structurilor din plci curbe subiri.

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREPe de alt parte, ncrcrile concentrate pot introduce eforturi locale importante de ncovoiere, care trebuie considerate foarte atent n proiectare. Aceste ncrcri se pot datora reazemelor, sau a ncrcrilor foarte mari din impact impact.(n proiectarea curent, cldirile centralelor nucleare sunt calculate inclusiv la impact cu o rachet sau avion de mic dimensiuni)

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREn practica curent structurile din plci curbe subiri au nevoie de ranforsri pentru a prentmpina probleme locale de lips a rezistenei. Una din cele mai uzuale locaii care necesit ntriri locale este la trecerea de la o suprafa la alta (ntre capetele sferice ale cisternelor i corpul cilindru sau schimbarea seciunii de la cilindru la con n cazul silozurilor). n aceste cazuri, exist o discontinuitate pe direcia n plan a eforturilor. Soluia const utilizarea unor i l d rigidizare pentru f t il S l i t n tili inele de i idi t reducerea momentelor ncovoietoare concentrate.

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREStructurile de stocare necesit guri de acces pentru introducerea i extragerea acestora dup depozitare. Guri de acces sunt necesare de asemenea n cazul stlpilor de iluminat pentru introducerea cablurilor electrice. i n aceste cazuri sunt necesare trebuie adugate elemente de rigidizare pentru a prentmpina voalarea local i pentru a minimiza perturbarea strii normale de eforturi.

ntriri locale ale seciunilor sunt necesare de asemenea n cazul interseciilor mai multor structuri din p plci curbe subiri ( (cum ar fi cazul evilor) n care este nevoie de plcue suplimentare de rigidizare.Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

INTRODUCEREPe lng problemele locale, structurile din plci curbe subiri au nevoie de rigidizri globale pentru mbuntirea comportamentului global. Datorit modului eficient de susinere a ncrcrilor, o anumit reducere a grosimii pereilor se poate realiza dac se realizeaz o rigidizare eficient a pereilor pereilor.

Pentru structurile din plci curbe subiri ax simetrice, locaia logic a g rigidizrilor este de-alungul meridianelor i a liniilor paralele (crend n acest fel o structur reticulat de rezemare). n alte cazuri sunt alese structuri reticulate complicate din motive complicate, estetice sau chiar pentru mbuntirea rspunsului structural.Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

COMPORTAMENTUL STRUCTURILOR DIN PLCI CURBE SUBIRI Exist dou mecanisme principale prin care o structur din plci curbe subiri poate susine ncrcri:Structuri n care exist numai fore n plan, caz n care structura acioneaz ca o membran. Aceasta este o situaie ideal dezirabil, n special dac eforturile sunt de ntindere. Materialul poate fi utilizat n acest caz la ntreaga capacitate de rezisten.

Efectul de membran

Comportament la ncovoiere

n practica uzual, structurile reale au arii locale n care echilibrul sau compatibilitatea deformaiilor i a deplasrilor nu este posibil fr introducerea eforturilor de ncovoiere. d f iil i d l il t ibil f i t d f t il d i Eforturile de ncovoiere pot aprea att datorit ncrcrilor care acioneaz perpendicular pe suprafee (care introduc deformaii transversale) sau datorit efectelor secundare datorate ncrcrilor n plan. Exist cazuri n care o membran poate rezista ncrcrilor transversale daca acestea sun aplicate n colurile structurilor.Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

COMPORTAMENTUL STRUCTURILOR DIN PLCI CURBE SUBIRI n comportamentului structurilor din plci curbe subiri trebuie s se fac o distincie ntre comportamentul global i cel local, datorit faptului c de multe ori structura poate aciona ca un element distinct. Exemplu: Un stlp de electricitate tubular:Tronsonul AB este supus la eforturi axiale i de forfecare dar i la forfecare, ncovoiere cu torsiune. Comportamentul global este evaluat pentru elementul complet, prin teoria b t i barelor. l

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

COMPORTAMENTUL STRUCTURILOR DIN PLCI CURBE SUBIRI De cele mai multe ori, comportamentul local este critic n dimensionarea structural. Deformarea cupolelor sau dezvoltarea aa-numitelor moduri Yoshimura n cilindrii comprimai sunt fenomene corespunztoare voalrii locale a structurilor n plci curbe subiri subiri.

Aceste moduri de cedare introduc noi nivele de complexitate n studiul plcilor curbe subiri:Comportamentul neliniar datorat deformaiilor mari i comportamentului plastic al materialului trebuie considerat Extensiile teoriei liniilor de curgere pot fi utilizate pentru analizarea diferitelor moduri de E t iil t i i li iil d t tili t t li dif it l d id cedare.Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

COMPORTAMENTUL STRUCTURILOR DIN PLCI CURBE SUBIRI Comportamentul global al structurilor rigidizate din plci curbe subiri se bazeaz pe:Capacitatea de disipare a eforturilor dat de suprafa Rigidizarea datorat elementelor de ranforsare, care mparte suprafaa n panouri, care previn apariia voalrii suprafeei i conduc la grosimi de perei mai mici. ii l ii f i i d l i id i i i i

Un cilindru rigidizat longitudinal se comport ca un sistem de tipul plac i montani, n mod similar cu plcile rigidizate. Rigidizrile transversale se comport n mod similar cu diafragmele n grinzile cheson i ajut la distribuia ncrcrilor exterioare i la meninerea formei iniiale a seciunii transversale (care poate conduce n final la instabiliti locale).

Adrian Ciutina, Plci curbe subiri

DEFINIREA FORMEIPlcile curbe subiri (cunoscute i sub denumirea de nvelitori, pnze membrane) sunt structuri spaiale definite de o suprafa median curb i o grosime (constant sau variabil) mic fa de celelalte dou dimensiuni. Suprafaa median este definit de locul punctelor situate la jumtatea distanelor celor mai scurte dintre cele dou fee ale plcii curbe. n mod uzual, rapoartele dintre deschiderea maxim L, respectiv razele principale de curbur r1, r2 i grosimea g sunt cuprinse ntre urmtoarele valori:

100