MINISTERULAPRRII NAIONALE ACADEMIA TEHNIC MILITAR CONTRIBUII LA ANALIZA DUCTILIZRII STRUCTURILOR NALTE TEZ DE DOCTORAT Conductor tiinific Autor Col.(r)prof.univ.dr.ing.Cpt.lect.univ.ing. NICOLAE STOICAEFTIMIE FLORIN BUCURETI 2010 CAPITOL 1. INTRODUCERE. SCOP. OBIECTIVE 1.1.Introducere Dezvoltarea rapid a oraelor, fenomen aprut la nceputul secolului XX i caresedesfoariastzintr-unritmaccelerataduslalrgireafondului construit i la apariia n perimetrul actual al oraelor a cldirilor multietajate, n specialpentruinstituiicucaracteradministrativ,comercial,bancar,hotelurii chiar pentru locuine. Structuraderezistenacldirilorcumulteetaje,poatesfieexecutat dinbetonarmatsaudinoel.Osoluierecentfolositnspeciallarealizarea planeelor n cldirile cu multe etaje este soluia mixt oel-betn. Structurileincadremultietajatesuntfolositeinprezentpescaralargala realizareacldirilorcivilesauindustriale.Sistemulstructuralesteeconomicsi poatefiuorconfiguratpentruandepliniovarietatedecerinefuncionalesi arhitecturale.Folosirea oelului la realizarea structurilor de rezisten are urmtoarele justificri: dincostultotalaluneicldiricumulteetajestructuriiderezisteni revin8-13%nct,chiardacstructuradinbetoncost1-2%maipuin, avantajele pe care structura metalic le are fa de cea din beton, precumpnesc n comparaia tehnico-economic dintre cele dou soluii; prinintroducereaunortehnologiideexecuienatelierparial automatizate cu conducere computerizat i aplicarea pe antier a unor soluii de montajdemarerandament,pelng reducereamanopereipetonadeprodus i mbuntireacalitii,seobineoreducereatermenuluidedarenfolosina investiiei; printoleranelefoartestrnsecucareseexecutconfeciametalic, montareacelorlalteelementecomponentealecldirii:instalaiiimaiales elementedenchiderealefaadelor,potfiprefabricatecudimensiunimarii montatecuuurinpescheletulmetalicfiindeliminatemultedinoperaiile costisitoare de corectare la faa locului a nepotrivirilor; construciilecuscheletulderezistendinoelauosiguranmarela ncrcri dinamice, seismice, fiind capabile s nmagazineze o mare cantitate de energiedatoritcalitilordeductilitatealeoeluluiiambinrilordintre elementele componente ale structurii; structuraderezistendinoel,datoritrezisteneidecalculmult superioarefadeceleadmiselaceadinbetonarmat,areelementele componente, stlpii i riglele cu dimensiuni i seciuni mult mai reduse, ceea ce conduceevidentlaogreutatealormultmaimiccomparativcuacelordin beton-armat. Reducerea greutii structurii din oel implic urmtoarele avantaje tehnico-economice: -cheltuieli de transport mai reduse; -cheltuieli de manipulare a materialelor pe antier mai mici; -o extensie a antierului mai redus i cheltuieli de organizare de antier mai mici; -reducereagreutiistructuriiconducelamicorareaeforturilordin aciunea seismic i la reducerea ncrcrilor pe fundaii.Comportarea buna a acestor structuri la aciunea cutremurelor puternice dar siexperienancercrilorexperimentaleefectuateauconstituitunaltargument in favoarea utilizrii acestor sisteme structurale.Primamaresurprizas-aprodusodatcucutremureledinStateleUnite (Northridge 1994) si Japonia (Kobe 1995), cnd pentru prima data a fost scoasa inevidentavulnerabilitateaacestorconstruciilaaciuneaseismica.Avariile suferite dembinrilerigla-stlpdarsidealtecategoriideelementestructurale au condus la derularea unor ample programe de cercetare, att in Statele Unite si Japonia,catsiinEuropasiinalteregiuniafectatedecutremureputernice. Aceste programe de cercetare au ncercat pe de o parte sa determine factorii care au contribuit la producerea avariilor menionate, iar pe de alta parte sa gseasc soluii pentru mbuntirea comportrii structurilor in cadre metalice.InStateleUnitecercetrilecelemaiimportantes-audesfasuratincadrul programuluidecercetareSAC.Consoriulformatacuprins3organizaii profesionale de prestigiu din Statele Unite:-SEAOC (Structural Engineers Association of California)-ATC (Applied Technology Council)-CURE (California Universities for Research in Earthquake Engineering)Programul,destinatinprincipalreduceriirisculuiseismicreprezentatde structurileincadremetalice,s-adesfasuratincolaborarecuFEMA(Federal EmergencyManagementAgency)siacuprinsattcercetrireferitoarela dezvoltareademetodesitehnologiinoipentruconstruciilemetalicedarsi procedeedeinspecie,repararesireabilitareacldirilorexistente.Rezultatele obinute in urma cercetrilor au constituit un mare pas nainte in ceea ce privete imbunatatireacomportriistructurilormetaliceinzoneseismice.Suntamintite aicirecomandrileprivindevaluareasireparareacldirilorexistente(FEMA 267, FEMA 351, FEMA 352, FEMA 356) sau proiectarea cldirilor noi (FEMA 302, FEMA 350, FEMA 353) dar si normele de proiectare antiseismica (UBC97, AISC1997, AISC2002).InJaponiaefectelecutremuruluidelaKobedin1995aufostcumultmai puternice dect cele din Statele Unite, att din punct de vedere al pagubelor (de circa10orimairidicate)darmaialesalnumruluifoartemaredevictime(o descriereamanuntitaacelordouacutremureestedataincapitolul3).Dup cutremuraufostdemarateampleprogramedecercetarepentrudeterminarea cauzelor care au stat la baza acestui adevrat dezastru. Cercetrile au condus la modificri importanteatt in ceeaceprivetesoluiilestructuralefolositecat si inmoduldedefinireaaciuniiseismice,modificricareaustatlabazanoilor normejaponezedeproiectare-TheBuildingStandardLawofJapan(2000). Aceastaaaprutiniunie2000,cumodificrisemnificativefadeversiunea precedent, revizuit n 1998, prin introducerea unor criterii de proiectare bazate pe conceptul de performan.Tezadedoctoratarecascopstudiulcomportriistructurilormetalicein cadremultietajatesupuseaciuniiseismice,tinandseamadeductilitatea mbinrilor rigla-stlp. Teza cuprinde studii teoretice, numerice i experimentale i este structurat pe 8 capitole:Capitolul1:Introducere.Structurinalteexistenteievoluialorlanivel internaional i naional. Comportarea structurilor nalte la aciuni seismice. Capitolul2:Criteriideproiectarepentrustructurilenalte,ductilitatea acestora tipuri de structuri i tipuri de ductilitate. Capitolul3:Proiectareambinrilorductilelastructurimetalicenalte amplasate n zone seismice Capitolul4:Factoricareinflueneazductilitatealocalaastructurilorin cadre metalice Capitolul5:Introducereaproiectriibazatepeperformantainnormele actuale de calcul seismic cu luarea n considerare a ductilitii mbinrilor rigl-stlp ale structurilor metalice multietajate Capitolul6:Aplicareametodologieideproiectarebazatepeperforman laproiectareasiverificareauneistructurinalteprecumiuneleconcluziicu privirelametodelederealizareadispriienergieipentrudiferitetipuride structuri.Capitolul 7 Studiu experimental demsurare prinmetodamicrovibraiilor a caracteristicilor dinamice ale unei structuri de rezisten a unei cldiri nalte. Capitolul 8 : Concluzii finale i contribuii personale. Capitolul1realizeazointroducerenuniversulstructurilornalteprin prezentareastructurilormetalicenalteexistentenprezent,oevoluiea structurilornaltelanivelinternaionalinaionalicomportareaacestorala aciunea unor seisme puternice.Totncadrulacestuicapitolseprezintcomportareaunorstructuri metalicemultietajatelaaciuneaunorcutremureputernice.Suntprezentate miscarile seismice importante care au marcat istoria seismica din ultimii 100 de ani, ncepnd cu miscari seismice mai vechi (San Francisco 1906, Tokyo 1923) siterminndcuunelededatrecent(Northridge1994,Kobe1995,Chi-Chi 1999).Inparalelcudescriereacutremurelorsuntprezentatecercetrilecareau avutlocdupproducereafiecruicutremur,prescripiiledecalculaflatein vigoare la acea data si modificrile care au aprut dup cutremur. In concluziile studiului se remarc necesitatea dezvoltrii normelor moderne prin introducerea proiectrii bazate pe performan si, totodat, prin imbunatatirea reglementrilor de calcul al mbinrilor rigl-stlp. Capitolul2prezintdiferitelecriteriideproiectareastructuriide rezistenfolositelarealizareastructurilormetalicenaltecuavantajelei dezavantajelefiecruia,realizndu-seoprezentareafenomenuluideductilitate i o clasificare a acesteia n funcie de diferite criterii. Capitolul 3 prezint metodele actuale de calcul al mbinrilor grind-stlp ductilefolositelarealizareaconstruciilormetalicenaltedinoel.Seprezint criteriigeneraledealctuirealenodurilorstructurilormetalice,nconcordan cu normele actuale de proiectare antiseismic din Romnia. Se prezint i unele criterii preluate din normele Eurocode 3, Eurocode 8 i norma american AISC 2002. Capitolul4prezintstudiilentreprinsedeautorindomeniulductilitii locale a structurilor metalice si a factorilor care contribuie la reducerea acesteia. In cadrulmetodei deproiectare la maimulte nivelede performan, parametrul celmaiimportantlreprezintductilitatealocalaambinrilorexprimatde regulasubformacapacitiiderotire.Intradevr,distrugerilesuferitede structurilemetalicesubaciuneaultimelorcutremureputernice,s-audatoratn maremsuraavarieriimbinrilorrigl-stlplanivelefoartereduseale deplasrilordenivel,datoritductilitiiinsuficiente.Deasemenea,colapsul unorcldiricustructurmetalic,s-adatoratdinnoudepiriicapacitiide rotire.Ductilitatealocalaambinrilordevineinacestfelelementulcheiein asigurareauneicomportricorespunztoarelaaciuneaseismic.Acumularea deformaiilorplasticeestedescriscaunfenomendeobosealplasticsieste introdusometodoriginalpentrucalcululrezisteneilaobosealplastic. Concluziile studiului sunt prezentate pe larg in finalul capitolului. Capitolul5prezintinprimaparteistoriaapariieisidezvoltrii conceptuluideperformaninproiectareastructurilormetalicenaltesi tendineleactualedinacestdomeniu.Suntprezentatecomparativprevederile FEMA267,FEMA350 si SEAOCVISION2000.Inpartea adouaacapitolului esteprezentatmetodologiapropusdeautorpentruproiectareastructurilor metalicelamaimulteniveledeperformanprecumsimodalitateade implementare in normele actuale de proiectare antiseismic. Pentru aceasta sunt introduse 3 nivele de performan, referitoare la satisfacerea condiiilor de drift, drift remanent si capacitate de rotire: - starea limit de serviciu; - starea limit de avarie; - starea limit ultim. Pentru fiecare din cele trei stri limit sunt determinai factorii de comportare q, denumii si factori q pariali. Capitolul6prezintmodalitateapracticdeimplementareaconceptului deperformaninnormeleactuale.Seexemplificaplicareametodeiattla proiectareastructurilornoi,ctsilaverificareacelorexistente.Pentru determinareafactorilorqpariali,s-arealizatunstudiuparametricpeofamilie decadremetalicemultietajatecunoduririgidesisemirigide,supuseaciunii unorcutremurecucaracteristicidiferite.Pentrualuainconsiderareinfluena configuraiei geometrice si a perioadelor proprii ale structurii asupra rspunsului seismic,aufostalesecadrecunlimidiferite.Valorileparametrilorfolosii pentru definirea nivelelor de performan au fost definite in cadrul capitolelor 4 si 5. In final se prezint valorile factorilor q pariali corespunztori fiecrei stri limit. Aplicarea metodei la verificarea unei cldiri existente s-a exemplificat pe ostructurmetalicnalt,amplasatinBucuretiisupusaccelerogramelor micriiVrancea,martie1977,august1986imai1990.Infinalseprezint valorilefactorilorqparialipentruceletreistrilimitiserealizezeazo comparaie cu valorile din Codul de proiectare seismic P100-1/2006-vol 1. Capitolul 7 prezint partea experimental a tezei de doctorat n care s-au determinat caracteristicile modale ale cldirii Hotelului Alexander din Bucureti cu ajutorul unui echipament de realizare a msurtorilor de tip Microlog GX-M carecolecteazdatelentraseualevibraiilor.Sistemuldecolectareadatelor estealctuitdintr-unsenzordevibraie,undispozitivdeachiziiea msurtorilor i un soft care lucreaz pe platform Windows. Cu ajutorul acestor dispozitiveaufostmsuratefrecveneleprincipalealestructuriiiimplicit perioadeleacesteia(primeletreiperioadeprincipale).nparalelcuaceste msurtoriafostefectuatioanalizdinamicastructuriicuajutorul programuluiEtabs.Realizareaacesteianalizedinamiceapermisverificarea msurtorilorefectuate prin comparareaperioadelor de vibraieobinute ncele dou cazuri.Capitolul8conineconcluziilefinalealecercetrilordesfuratein cadrul tezei, contribuiile autorului in domeniul temei studiate si posibilitile de continuare a cercetrilor. 1.2. Comportarea structurilor metalice multietajate existente la aciunea unor micri seismice puternice 1.2.1 Scurt istoric ncdelaapariialor,normeledecalculantiseismicauavutcascop proiectareacldirilorastfelnctsubaciuneaunuicutremurmajorsafieevitat colapsul structurii, acceptndu-se astfel un anumit nivel de degradare al acesteia.Pentruaseasiguraacestdezideratestenecesarautilizareaacelorsoluii structurale,materialesaudetaliidealctuirecareconduclaoctmaibun ductilitate a structurii. 1.2.1 Cutremurul din Romnia de la 10 noiembrie 1940 Anul1940s-acaracterizatprintr-oactivitateseismicafoarteridicatn Vrancea, nu doar din cauza cutremurului din 10 noiembrie i a replicilor sale, ci, n realitate, pe tot parcursul acelui an s-au produsmulte cutremure. Astfel, nc din primele luni ale anului 1940 s-au produs cutremure vrncene care, conform cataloagelor, au avut magnitudini de 4,5-5 i au a avut loc la adncimimari, de 130-160 km. Pe la mijlocul anului, mai exact in ziua de 24 iunie 1940 s-a produs un cutremur vrncean de magnitudine 5,5 la 115 km adncime, resimit uor n Muntenia i Moldova. A urmat o perioada de linite relativ pn la nceputul lui octombrie, mai exact pe 3 octombrie 1940, cnd s-a produs un seism de 4,7-5,0 la 150 km adncime. n seara zilei de 21 octombrie 1940 s-au produs mai multe cutremure vrncene, dintre care cel mai important a avut loc pe la miezul nopii laadncimeade100km(M=4,5).ndimineaazileide22octombrie1940,la ora8h37min,inzonaVranceas-aprodusuncutremurmaiputernic,de magnitudine Mw=6,5 i intensitate maxima VII spre VII1/2 pe scara Mercalli, la oadncimede122-125km;acestseismafostdestuldeputernicresimitn specialnMunteniaiMoldova(cuintensiticarepe oariedestuldelarg au fostdeVIIgradepescaraMercalli).Rupereaafost,separe,cumvantre125-140kmadancime.S-ausemnalatdoarstricciuniusoare,crpturinperei, geamurisparte,darfrvictime.Interesantestecacestcutremurdin22 octombrie nu a avut imediat replici (notabile, adica de cel putin 4,0). Lanceputulluniinoiembries-auprodus,ns,maimultecutremurede peste4,0gradecamla140-150kmadncime.nziuade8noiembrie1940,la ora14h00min,cumaiputinde2zilenaintedecutremurulcatastrofal,s-a produs un alt cutremur vrncean de 5,5 grade la 145 km adncime, seism care a fost resimtit i la Bucuresti. O zi mai tarziu, in dup-amiaza de 9 noiembrie 1940 s-aunregistratctevacutremureslabe,locale,nzonaorauluiPanciu,micri care au trecut aproape neobservate de populatie (II-III grade pe scara Mercalli). Insfarsit,indimineatazileide10noiembrie1940,laora3h39mintimp local,s-adeclanatmarelecutremurlaadancimeade140-150km,avndo magnitudine Mw=7,6 si intensitate maxima Io=IX i 1/2. Urmrile cele mai grave s-ausemnalatnsudulicentrulMoldovei,darinnord-estulMunteniei. Oraul Panciu a fost distrus in proportie de 90%, dei majoritatea cldirilor erau dinlemn.Deasemenea,oraeleFocani,Galai,Mreti,TecuciiIaiau suferitdistrugerimari.InBucuresti,principaladistrugereafostceaablocului Carlton (figura 1.11), dei au existat avarii serioase i la alte edificii. Figura 1.11 Vedere de ansamblu a blocului Carlton - cea mai nalt cldire existent n Bucuretin anul 1940 Cutremuruldin10noiembrie1940aavutmaimultereplici,ncdin primele momente, dintre care 6 au atins magnitudini de peste 5,0 grade. Cea mai puternicreplics-anregistratndimineaazileide11noiembrie1940,laora 8h34min,avndmagnitudinea5,5grade,intensitateamaximVI,adncimea focala 150 km, replica ce a fost, se pare, resimit uor i la Bucuresti. Seria de repliciacontinuatpnlanceputulluniidecembrie1940,dupacares-astins treptat.Studiileulterioareauajunslaconcluziacmarelecutremurdin noiembrie 1940 a rupt segmentul inferior, cel mai profund, al blocului litosferic, undeva intre 135-160 km adncime. DezastrulprovocatdeprbuireabloculuiCarltondarsideteriorarea gravamultoraltecldiridelocuit dinBucuretiauaduspentruprimadatn atenieproblemasiguraneiconstruciilorsinspecialaceeaasiguranei antiseismice.naintedeanul1940cldirileerauproiectatesrezistedoarla sarcinilegravitaionale.Subimpulsuldistrugerilorprovocatedecutremuruldin anul1940,auaprutnaranoastrprimelepreocuprindomeniulingineriei seismice,preocupricareaucondusilaprimeleprevederidecalculseismic. Acesteprescripiinuaupututfinsaplicatepescaralargdectdup ncheierea rzboiului. 1.2.2 Cutremurul din Romnia de la 4 martie 1977 Cutremuruldela4martie1977afostunuldincelemaiputernice cutremurecareauafectataranoastr,avndomagnitudinemairedusdect ceaacutremuruluidinanul1940.Acestcutremurfacepartedincategoriade cutremuresubcrustaledinregiuneaVranceacareconstituieprincipalasurs seismicdepeteritoriulRomniei.Cutremurulaprovocatmaripierderi materialesidevieiomeneti.Conformdatelorcareaufostfurnizatelaacea vremes-aunregistratpeste1500devictime,peste11000depersoaneaufost rnite si s-au prbuit sau avariat grav peste 32 000 de locuine. Pagubele au fost estimatelapeste2miliardeUSD(conformstatisticiloroficiale).Amploarea pierderilorafostdatattdeintensitateamareacutremuruluictsidearia extins a zonelor afectate. Caracterizareamicriiseismice.Cutremuruldin1977senscriein clasa cutremurelor de adncime medie, adncimea focarului fiind aproximat la 109 km (cu circa 40 km mai aproape de suprafa dect cutremurul din 1940) iar magnitudineaGutenberg-RichterafostM=7,2.Distanaepicentralfade Bucuretiafostde105km.Cutremurulaavutcatrsturidistinctecaracterul multioc si directivitatea accentuat a propagrii micrii pe direcia NE-SV. Inregistrarea componentei N-S a cutremurului din 4 martie 1977 la statia seismica INCERC-2,5-2-1,5-1-0,500,511,522,50 5 10 15 20 25 30 35 40t (s)acceleratia (m/s 2)AcceleraiadevrfaterenuluilanregistrareaINCERC,direciaN-Sa avut valoarea de 194,93 cm/sec2, viteza de vrf a avut valoarea de 71,94 cm/sec iar deplasarea de vrf a terenului 16.31 cm (Figura 1.14). Figura 1.14 Inregistrarea cutremurului din 4 martie 1977 la staia seismic INCERC S-au constatat de asemenea amplificri mari in intervalul 1,0 1,6sec, cu unmaximla1,6sec.Datoritanumruluifoartemicdenregistrriale cutremurului(primanregistrareseismicauneimicriseismiceintaras-a obinutlacutremuruldin4martie1977,lasubsolulsediuluiINCERCdin Bucureti),caracteristiciledeamplificarealeterenuluicorespunztoare nregistrrii INCERC N-S au fost eronat atribuite unei zone mari din ar. Spectrele de calcul care vorfimaitrziu nglobate in norma seismicP100/78, P100/81,P100/90siP100/92aveausaconindomeniifoartelargide amplificare dinamic chiar si pentru zone in care acest fenomen nu era prezent. Caracterizareaavariilorproduse de cutremur.Intara noastrdeis-anregistratooarecaredezvoltareindomeniulconstruciilorncdelanceputul secoluluiXX,darmaialesintreceledouarzboaiemondiale,preocuprilein domeniulinginerieiseismiceaunceputdeabiadupcutremuruldin1940. naintedeanul1940cldirileerauproiectatesrezistedoarlasarcinile gravitaionale.Subimpulsuldistrugerilorprovocatedecutremuruldinanul 1940,auaprutsiprimeleprevederidecalculseismic.Celmaimultdesuferit de pe urma cutremurului din martie 1977 au avut cldirile cu structur flexibil datoritcompoziieispectraleamicriiseismiceaterenului(amplificri dinamiceindomeniulperioadelor1,0...1,6sec).Incazulunordeformaiimari corelatecuoductilitatedeansamblunecorespunztoare,s-auprodusdistrugeri generalizate urmate uneori de prbuiri complete. Inproiectareaantiseismicestedemarensemntateadoptareaunui compromisraionalinjoculrezisten-ductilitate,princompensarealipseide rezistencarearfinecesarpentruocomportareelasticacuocreterea ductilitii,darfradepianumitelimitedictatedenecesitateaevitrii deformaiilor prea mari. In cazul realizrii unor construcii lipsite de ductilitate (sau cu ductilitate redus),pentruobinereauneiasigurriseismicecomparabilecuceaaunor construciiductile,estenecesarocreterecorespunztoareacapacitii portante la aciunea solicitrilor considerate ca aplicate static, ceea ce implic, de obicei, sporiri de consumuri de materiale. Obinereauneiductilitiadecvateinstadiuldesolicitarepostelastic (respectivevitarearuperiicasante,fragile)aconstruciilortrebuieasigurat, attprintr-oconcepieadecvatastructuriisielementelorsalectiprin adoptarea unorsistemeconstructivegenerale,careauomareimportan. [27]. 1.3.Metoda de proiectare bazat pe performan Incadrulmetodeibazatepeperforman,aufostfolositedouanivelede performan definite astfel: prevenireacolapsului:ostructurcareatingeacestnivelprezint avariiextinsealeelementelorstructuralesinestructurale,iarrezervelede rezisten si rigiditate sunt reduse. Avariile pot conine cedri locale ale elementelor sau mbinrilor si deplasri de nivelremanentemari,structuraestecapabilssusinncrcrile gravitaionale.Datoritavariilorextinse,reparareacldiriipoatefinefezabil din punct de vedere economic sau tehnic. ocupareimediatstructuraipstreazaproapeintacte caracteristicilederezistensirigiditate.Structuraprezintctevaavariilocale inspoatefifolositimediatdupcutremur,nefiindnecesareinspeciisau reparaii. Pentru evaluarea comportrii cldirii au fost introduse mai multe obiective deperforman,obinuteprincombinaiadintreniveleledeperformani intensitilemicriiseismicelacareseverificperformana(unexemplude obiectivlconstituieatingereaniveluluideperformandeprevenirea colapsului pentru o micare seismica cu perioada de revenire de 2475 de ani).Pentrudescriereafiecruiniveldeperformans-aufolositdiveri parametri,celmaiutilizatfiinddriftuldenivel.Obiectiveledeperformanau fostdefinitepebazprobabilistic,pebazaunuiniveldencredere.Dacaeste consideratunnivelridicatdencredere,deexemplu90%sau95%,estefoarte probabilcaperformaneleanticipatevorfindeplinite,darnuexistgarania acestui fapt. Dac este considerat un nivel de ncredere redus, de exemplu 50%, este posibil ca performanele anticipate sa nu fie ndeplinite. In cazul unui nivel dencrederesimairedus,deexemplu30%,estefoarteprobabilca performanele nu vor putea fi ndeplinite. Folosind metoda descris mai sus, s-a calculat probabilitatea de depire a nivelelordeperformandefiniteanterior,dectreostructurnousau existent,intr-oanumitperioaddetimp,infunciedeintensitateaseismica zonei.Pentrustudiuaufostselectatetreizonedeintensitateseismic.Pentru fiecaredincele3zoneaufostidentificatenregistrrileseismice corespunztoareunorperioadederevenirediferite(2500,475si72deani). Pentru fiecare zon seismic s-au dimensionat trei structuri, avnd 3, 9 si 20 de niveluri in conformitate cu prevederile existente nainte de 1994 si s-au estimat costurile corespunztoare. 1.4. Analiza comportrii materialelor si a modului de rupere Studiul a cuprins examinarea proprietilor de material (limita de curgere, rezistenalantindere,reziliena)pentrudiferiteletipurideseciuni.Aufost studiate si unele mbinri sudate, pentru a urmri influena diferiilor factori cum arfi:vitezadedeformare,rezilienamaterialuluidebaz,detaliiledesudur. Cercetrile ntreprinse au cuprins: caracterizarea proprietilor de material ale seciunilor laminate; evaluarea proprietilor mbinrilor sudate; evaluareamodeleloranaliticepentrucomportareamaterialuluide baz si a sudurii; identificareaproprietilornecesarepentrumaterialuldebazsi sudur. a)Pentrustudiulcomportriimbinrilorsudates-arealizatunampluprogram de ncercri experimentale, care a cuprins: influena rezistenei materialului de baz si a materialului de adaos asupra comportrii mbinrilor sudate; influena tenacitii materialului de baz si a materialului de adaos asupra comportrii mbinrilor sudate; influenavitezeidedeformaresiatemperaturiimaterialuluidebazsia materialului de adaos asupra comportrii mbinrilor sudate; influena procedeului de sudare asupra comportrii mbinrilor sudate; influenazoneiafectatetermic(ZAT)asupracomportriimbinrilor sudate; evaluarea siguranei controlului ultrasonic al mbinrilor sudate; metode noi de ncercare nedistructiv a mbinrilor sudate; criteriipentrucontrolulcalitiimaterialuluidebaz(rezisten, tenacitate) si a defectelor. 1.5.Comportareambinriloracuprinsattstudiinumericectsi experimentale. Acesteaauvizatfactoriicareinflueneazcomportareambinrilori metodedecalculalecaracteristicilorderezistensirigiditate.Programul experimentalacuprinssiinfluenatipuluidemicareseismic,prinutilizarea unornregistrriseismicecorespunztoareunormicrideprtatesauapropiate desurs.Incazulmbinrilorsudateaufostpropusemaimultesoluiide mbuntire a comportrii acestora (Figura 1.24): ntrireambinriiprinutilizareadeeclisesuplimentarepe tlpisauvute pe inim; slbireaseciuniigrinziilaoanumitdistandembinare(grinzicu seciune redus); Figura 1.24 Procedee de mbuntire a comportrii mbinrilor: a) eclise suplimentare pe tlpi; b) reducerea seciunii grinzii Afoststudiatdeasemeneacomportareambinrilorinconlucrarecu planeuldebeton.Rezultateleastfelobinuteaufostfolositepentrurealizarea unei proceduri de calcul care permite folosirea unor anumite tipuri de mbinri la cldiri de importan normal fr obligaia de a valida rezultatele prin ncercri experimentale.Aceastmetodconinemoduldecalculsiderealizarea detaliilor, modul de inspecie si condiiile in care pot fi folosite. 1.6. Rezultatele si concluziile programului de cercetare FEMA/SAC ProgramuldecercetareFEMA/SACaavutcaobiectivprincipal elucidareacauzelorcareaustatlabazacomportriinesatisfctoarea structurilorincadremetalice,inspecialambinrilorsudate.Programulde cercetareacuprinsdomeniidiferite:studiiasupracompoziieimaterialelor, metode privind evaluarea siguranei structurilor si studii economice. Pebazarezultatelorobinute,s-auelaboratrecomandricareaufost incluse in ultimele ediii ale normelor de calcul seismic (AISC 2002). Unul din elementelecheiealeprogramuluil-aconstituitdezvoltareauneimetodede calculbazatepeperforman.Aceastnoumetodpoatefifolositapentru calcululstructurilornoisaulaevaluareacelorexistentefolosind pentruaceasta mai multe obiective de performan. 1.7. Cutremurul din Kobe, Japonia 1995 La exact un an dup cutremurul de la Northridge, Japonia a fost afectat la 17 ianuarie 1995 de cel mai distrugtor cutremur de la cel din 1923. Cutremurul a fost foarte asemntor celui de la Northridge, numai dac ar fi s amintim c el s-aprodusintr-ozonafoartedezvoltateconomicsiintenspopulat.S-a nregistratunnumrmaredevictime,peste6000,iarpagubelematerialeau depit 200 miliarde USD. In lunga list a cutremurelor care au afectat Japonia, cutremurulKobeafostprimulcareacauzatdistrugeriimportantestructurilor metalice considerate moderne. Este cu att mai interesant de remarcat c zona a fost reconstruit din temelii in ultimii 50 de ani, datorit distrugerilor din timpul celui de-al doilea rzboi mondial. Care au fost cauzele care au condus la acest lucru? Unul din factori ar putea fi intensitateadeosebitacutremurului(M=7,2),multmaimaredecta cutremurelor anterioare (Figura 1.25). Figura 1.25 Valorile PGA pentru nregistrrile maxime Multe dintre nregistrrile efectuate au artat acceleraii mai mari de 0.5g, cu un maxim de 0,818g si viteze de peste 175cm/sec. In plus, in regiune se afla un mare numr de construcii metalice vechi, construite dup 1950, proiectate in conformitate cu norme considerate nesatisfctoare in prezent. Cutremurul de la Kobeafost,deasemenea,primulcutremurdinepocamoderncareaavut epicentrulchiarsubunmareora,acestlucruconducndlaamplificarea efectelor cutremurului. Figura 1.26 Spectrul de rspuns elastic pentru cutremurul Kobe, Japonia, 1995 1.7.1. Comportarea cldirilor metalice la aciunea cutremurului Kobe OtelulesteunmaterialutilizatpescarlarginJaponia,attpentru cldirile de locuit ct si pentru alte destinaii. Utilizarea lui a cunoscut o cretere semnificativ in special dup 1950, odat cu introducerea elementelor formate la rece.Unaltpas important l-aconstituitintroducereaprofilelorlaminate inanul 1961.Dezvoltareatehnologiilordesudareauduslaintroducereaseciunilor sudate in anul 1969. Inzileleimediaturmtoarecutremuruluiaufostidentificatepeste4500 cldirimetaliceafectate,dincarepeste1000erauprbuitesaufoartegrav avariate.Celemaiafectateaufostcldirilemetaliceconstruitepninanul 1981.InFigura2.23seprezintcomparativniveluldistrugerilorinfunciede vechimeaconstruciilor.Sepoateobservaoconcentrareadistrugerilorla cldirile proiectate si realizate pn in 1971. Cldirile metalice foloseau diferite sistemestructuralecumarfi:cadrecontravntuitepeodirecie,cadre contravntuite pe ambele direcii si cadre necontrvantuite. Din cele 988 cldiri moderneinvestigate,90eraucompletprbuite,332prezentauavariimajore, 266 avarii moderate iar 300 avarii minore. Dintreaceste988decldiri,134aveaucontravntuiripeosingur direcie, 34 aveau contravntuiri pe ambele direcii, 432 erau fr contravntuiri. Sepoateobservacapeste 70%dincldirileinvestigateeraucldirimetalicein cadre necontravntuite. Figura 1.27 Nivelul pagubelor raportat la vechimea construciilor Aufostdeasemeneadifereneinceprivetecomportareacldirilorin funciedenumruldenivele.InFigura1.28seprezintcomparativdistribuia avariilorinfuncie denumruldenivele. Se poate observac avariilecelemai maris-aunregistratlacldirileavndintre2si5nivele.Nus-aunregistrat prbuiri la cldirile cu peste 7 nivele. Figura 1.28 Distribuia avariilor in funcie de numrul de nivele S-anregistratinsunnumrmaredecazuri incarestructurile(attcele metalicecatsiceledinbeton)deinus-auprbuit,ausuferitdistrugeri completealenivelelordelamijloculnlimii(Figura1.29),cauzelefiindatt distanamicfadeepicentrulmicriictsidiscontinuitilederigiditatepe vertical. Figura 1.29 Formarea unui mecanism de etaj la cladire metalic n Kobe Stlpii Stlpiiausuferitavariidiferiteinfunciedesistemulconstructivside perioadadeconstrucie.Pentrucldirilemaivechilacarestlpiieraurealizai fiedinelementeformatelarecefiedintablesubiri,unuldinfactoriicareau contribuit la aceste avarii a fost coroziunea atmosferic. La stlpii cldirilor mai noi, aceste avarii au constat att in plastificri, deformri excesive si flambaj local dar si ruperi in materialul de baz. In cazul ansamblului de locuine Ashiyahama (Figura 1.30) s-au nregistrat distrugeri la un numr de peste50destlpisicontravntuiri.Stlpiifolosiiaveauseciunetubular rectangular. Ruperile s-au produs att in materialul de baz cat si in mbinarea de continuitate. Figura 1.30 Ruperi la stlpi n urma cutremurului de la Kobe, 1995 Contravntuiri Contravntuirile au fost folosite pe scara larga la construciile metalice, in special la cele mai vechi. Dei in numeroase situaii cldirile aveau si perei din zidriecarecontribuiaulapreluareasarcinilororizontaledinseism,s-au nregistrat ruperi ale contravntuirilor. Distrugerilesuferitedecontravntuiriaufostmaipronunateincazul utilizriiunorelementecuseciuniuoare(corniere,platbande,tirani)(Figura 1.31). Figura 1.31 Contravntuiri centrice avariate de cutremur Lipsapereilordinzidriesaudebetonncastraiinstructurametalicaa duslacretereadeformaiilorlaterale.Uncazfoartesugestivestecelalunei cldiricu7nivele(Figura1.32)avndcontravntuiriledinplatbandiarca elementedenchiderepanouriuoare dinbeton.Dincauzaruperiiunoradintre contravntuiri,cldireaaprezentatdeplasriremanentedenivelfoartemari. Colapsulapututfievitatdoardatoritmbinrilorrigl-stlpcuuruburi,dei acestea erau calculate sa preia doar ncrcrile gravitaionale. Figura 1.32 Deplasri remanente mari datorate distrugerilor contravntuirilor Incazulunorconstruciimainoi,contravntuirileeraurealizatecu seciunimaimari,distrugerilelocalizndu-seinspeciallambinareacuriglele sau stlpii adiaceni, insa numai in situaiile in care acestea nu au fost alctuite si dimensionate corespunztor (Figura 1.33).

Figura 1.33 Distrugeri suferite de contravntuiri mbinri rigl-stlp mbinrileausuferitdeasemeneaavariinsemnate.Inmultesituaii, mbinrile s-au rupt fr ca elementele mbinate sa sufere plasticizri, ceea ce a fcut ca energia disipat in timpul cutremurului sa fie foarte redus. In Tabel 1.4 seprezintcomparativcomportareambinrilorfolositelacldirilemetalice moderne. Tabel.1.4 Distribuia avariilor pe diferitele tipuri de mbinri Figura 1.34 mbinri rigl-stlp folosite uzual la cldirile metalice Dintreceledouatipuridembinriprezentatemaisus(Figura1.34),prima configuraieestemaidesntlnit.Pentrurealizareambinrii,stlpuleste mpritin3pri:ramurainferioar,ramurasuperioarsizonadepanou,iar apoisuntprinsecusudurceledoudiafragme.Seprindapoicusudur cupoanele de rigl de stlpi. Pe antier riglele sunt prinse de ramurile stlpilor cu ajutorul mbinrilor cu uruburi de nalt rezistenta pretensionate. Distrugerilesuferitedembinrilerigl-stlpaufostclasificateindou categorii.Inprimacategorieintrruperileinsuduriledecoldintrestlpi,riglesi panouriledestlpi,sudurirealizateinfabric,ruperiproduseinprincipaldin cauzadimensiunilorredusealecordoanelordesudur.Observaiilefcute asupraacestormbinriauscoslaivealrupereacasantaacestorafr dezvoltarea de plasticizri la nivelul stlpilor sau riglelor (Figura 1.35a). Inceade-adoua categorieintrruperilesudurilordeadncime.Ruperile au avut un caracter casant si au fost localizate att in materialul de depozit ct si inzonaafectatdesudursiinmetaluldebaz(Figura1.35b).Observaiile efectuate au scos la iveal mai multe aspecte: drifturile remanente de nivel erau neglijabile; avariile elementelor de nchidere erau minime; ruperile s-au produs in special la nivelul tlpii inferioare a grinzii; s-au observat plasticizri si voalri la nivelul tlpii inferioare a riglei; acesteplasticizris-auprodusdoaringrinzi,stlpiirmnndin majoritate in domeniul elastic. Acestdinurmaspectpoatefiexplicatinprimulrndprinutilizareain proiectareaconceptuluistlptare-riglslabsi,inaldoilearnd,prin diferenele dintre limita de curgere real si cea nominal a materialului din stlpi (ecruisarea materialului la coluri). Figura 1.35 Ruperea sudurilor de col in mbinrile rigl-stlp: a) la partea superioar a stlpului; b) la captul riglei Activitiledecercetaredesfuratedupcutremur.Caurmareaefectelor catastrofalealecutremuruluidelaKobe,aufostdemarateampleprogramede cercetare.Acesteprogrameauvizatinprincipalstudiulinflueneiurmtorilor doi factori: reevaluareasimbuntireacapacitiiderotireplasticambinrilor sudate; determinarea capacitii de rotire plastic necesar; PrimulprogramdecercetareafostfinanatdectreMinisterulEducaiei dinJaponiasis-adesfuratinperioada1996-1999.Programulavizatin principal masurile de reducere a efectelor cutremurelor in mediul urban. Un alt program important a fost cel iniiat si finanat de Ministerul Construciilor dinJaponiasubcoordonareaProf.KoichiTakanashidelaUniversitateadin Chiba (1996-1998). Programuls-aorientatasuprambuntiriicomportriistructurilorin cadremetalicesiasuprafactorilorcareinflueneazaceastacomportare: materialuldebaz,procedeuldesudare,mbinrilerigl-stlp,rotireaplastic necesar. Institutul de Arhitectura din Japonia a desfurat un program de cercetare pe o perioad de 2 ani, intre 1996-1997 asupra comportrii nodurilor rigl-stlp sudate.Incadrulprogramuluiaufostncercate86denoduririgl-stlp(Figura 2.34), parametrii luai in considerare fiind: detaliile de sudur (forma gurii de acces); procedeul de sudare; temperatura; numrul de treceri; tipul de ncrcare (static si dinamic); Principalele concluzii ale studiului au fost: specimenelecusudurexecutatintr-osingurtrecereauprezentato ductilitatemaimicdincauzaruperiicasanteinmaterialuldebazsauzona afectat termic; ncrcarea dinamic nu a condus la micorarea ductilitii. O explicaie ar puteafidatdecretereatemperaturiicucirca20Cinzonaderuperefade temperaturamediuluiambiant,faptceconducelaocreterearezilienei materialului; In perioada 1995-1997 s-a desfurat un amplu program de cercetare sub coordonareaUniversitiidinTokyo.Incadrulprogramuluiaufostncercate experimental mai multe noduririgl-stlp cu ajutorul unei mase vibrante avnd dimensiunile de 15mx15m. In afaraprogramelor de cercetare naionale,au fost realizatesiprograme decercetareincooperarecuuniversitisiinstitutedecercetaredinStatele Unite.Astfel,incadrulprogramuluidereducereadezastrelorprodusede cutremure in mediul urban US-Japan Cooperative Research Program on Urban EarthquakeDisasterMitigation,s-aufcutstudiicomparativeprivindsoluiile dembuntireacomportriinoduriloradoptateinStateleUnitesiinJaponia. DupcutremuruldelaNorthridgedin1994,inStateleUniteaufostadoptate diferite msuri privind mbuntirea comportrii nodurilor rigl-stlp, cum ar fi: ndeprtareaarticulaieiplasticedecaptulriglei,mbuntireadetaliilorde alctuiresinlocuireambinrilorsudatecumbinricuuruburi.Unadin soluiiledendeprtareaarticulaieiplasticedecaptulrigleioconstituie reducereaseciuniiriglei.OsoluieasemntoareafoststudiatsiinJaponia inseforturiles-aundreptatsprembuntireadetaliilordeexecuiesia calitii sudurii. Figura 1.36 Detaliu de execuie pentru gaura de acces: a) detaliu pre-Kobe; b) detaliu mbuntit prin reducerea dimensiunii gurii; c) detaliu fr gaur de acces Pentru a se determina care dintre cele dou soluii de noduri (Figura 1.37) auoductilitatemaibun,s-arealizatunprogramexperimentalincaretoate condiiileaufostidentice(calitateamaterialului,seciunileelementelor, introducereancrcrii,realizareanodurilordeacelaiproductor)maipuin detaliile caracteristice fiecrui nod. Figura 1.37 Soluii de mbuntire a comportrii nodurilor a) detaliu de sudur fr gaur de acces Japonia; b) reducerea seciunii grinzii - SUA Inurmaobservaiilorfcutedupcutremursiarezultatelorobinutein cadrulprogramelordecercetaredescriseanterior,aufostadusemodificrila prevederile de calcul seismic din Japonia. In anul 1997 a aprut ultima versiune anormeijaponezedecalculseismicBCJ1997,incaremaimulteprevederi referitoare la structurile metalice au fost modificate innd cont de observaiile si concluziiledesprinseinurmacutremuruluidelaKobe.Celemaiimportante modificri se refer la procedeul de calcul pentru elementele tubulare formate la rece,descriereacaracteristicilornecesarealematerialelorsiprocedeenoide calculpentruprindereastlpilorlabaz.Inanul2000aaprutTheBuilding StandardLawofJapan,cumodificrisemnificativefadeversiunea precedent,revizuitn1998,prinintroducereaunorcriteriideproiectare bazate pe conceptul de performan. 2.2. Descrierea conceptului de proiectarea bazat pe performan nStateleUnite,celemaiimportanteprevederireferitoarelaproiectarea bazatpeperformanaufostoferitedeFEMA(FederalEmergency ManagementAgency),ATC(AppliedTechnologyCouncil)iSEAOC (Structural Engineers Association of California). 5.2.1 Vision 2000 nmetodologiapropusdeSEAOCVision2000(1995),structurilesunt proiectateastfelnctssatisfacpatruniveledeperforman,nfunciede destinaiaconstrucieiidefrecvenacutremurelor(Figura5.1).Obiectivelede performancresc(adicsuntadmisemaipuinedistrugeri)odatcucreterea frecvenei cutremurului (cutremure de intensitate minor ce pot s apar de mai multeoripeperioadadeexistenauneicldiri)saucucretereagraduluide importanaconstruciei.Dinfigura5.1sepoateobservacsubaciuneaunui cutremur frecvent, structura nu va suferi nici un fel de distrugeri iar sub aciunea unui cutremur rar sau foarte rar nivelul distrugerilor va fi extins ns protejarea vieii i prevenirea colapsului vor fi asigurate. Distrugerile corespunztoare fiecrui nivel de performan depind de tipul structuriiderezistenidematerialelefolosite.Deireprezintunpas importantnproiectareaantiseismica,metodologiapropusdeVision2000are unele neajunsuri i limitri: -nuofermetodedecalculsauprocedeeanaliticepentruasigurarea siguranei structurii; - este dificil definirea cantitativ a nivelelor de performan intermediare. Figura 5.1 Definirea nivelelor de performan in funcie de frecvena cutremurelor 2.2.2 FEMA 273 UnprogresimportantnacestsensafostadusdeFEMA-273(1997). Obiectivele de performan sunt definite pe cale deterministic. Fiecare obiectiv de performan const in definirea unui stri limit de degradare, denumit nivel deperformansiauneiintensitiseismiceasociate,pentrucarenivelulde performanprecizattrebuieatins.Acestlucrugaranteazc,incazulincare micarea seismicastfeldefinit solicit structura, nivelul distrugerilornuvafi mai mare decat cel prevzut in obiectivul de performan respectiv.nmetodologiaoferitadeFEMA273,spredeosebiredeVision2000, nivelele de performan ale cldirii se obin combinnd nivelele de performan alestructuriiderezistencucelealeelementelornestructurale.Intabelul5.1 suntdefiniteceletreiniveledeperformanalestructuriiderezisten,pentru care sunt furnizate i deplasrile limit de nivel. Tabel 5.1 Nivele de performan structural pentru structuri nalte Nivel de performanDescrierea strii de degradareDrift maxim [%]Drift remanent maxim [%]ocupare continua S-1-distrugeri neglijabile ale elementelor structurale -flambaj local i distorsiuni remanente n unele elemente -plasticizri locale n anumite seciuni0,7 neglijabilprotejarea vieii S-3-articulaii plastice n anumite elemente -flambajul local n anumite elemente -distorsiuni severe i cedri n unele mbinri -ruperi locale n unele elemente2,5 1,0colaps iminent S-5-distorsiuni severe att n grinzi cat i n stlpi -numeroase cedri n mbinri5,0 5,0 Pentrucutremuredeintensitateredus,deplasrilelateralevorfireduse iar structura de rezisten va fi n stadiul elastic. n stadiul elastic n structur nu se produc distrugeri. Pentru seisme de intensitate mare, deplasrile laterale vor fi mari iar unele elemente structurale vor suferi plasticizri. n afar de aceste trei niveledeperforman,FEMA273prevedeidoudomeniideperformani anume: -domeniuldeperformancaracterizatdeniveluldedegradare,este delimitat de nivelele de performan de ocupare continu i protejarea vieii (S-2); - domeniul de performan caracterizat de o siguran limitat a vieii, este delimitat de nivelele de performan de siguran a vieii i de colaps iminent (S-4). Pentru elementele nestructurale, FEMA definete urmtoarele patru nivele de performan: - operaional (N-A); - ocupare imediat (N-B); - protejarea vieii (N-C); - risc redus(N-D). Princombinareanivelelordeperformancorespunztoareelementelor structurale i celor nestructurale se obin nivelele de performan ale cldirii. n ceeaceprivetedefinireaactiuniiseismice,FEMAstabiletedounivelede intensitate i anume: - BSE-1: cutremur de siguran 1: definit cu o probabilitate de depire de 2% n 50 de ani (perioada de revenire de 2 475 ani); - BSE-2: cutremur de siguran 2: definit cu o probabilitate de depire de 10% n 50 de ani (perioada de revenire de 475 ani). n afar de aceste dou cutremure de referin, se poate adopta n anumite situaiiuncutremurcuoaltprobabilitatededepiresaudeterminatpebaza nregistrrilor seismice din amplasament. Spre deosebire de Vision 2000, FEMA 273definete,pentrufiecaredincutremureledefiniteanteriorispectrelede rspuns seismic (Figura 5.2), n care: - SS : acceleraia spectral de rspuns pentru perioade proprii scurte; - S1 : acceleraia spectral de rspuns pentru perioada proprie de 1 sec; - BS, B1 : coeficieni n funcie de amortizare. Figura 5.2 Spectrul de rspuns conform FEMA-273, pentru o amortizare de 5% FEMA 273 prevede patru metode de analiz a structurilor: - analiza static liniar - este indicat pentru structuri avnd o conformare regulat i care rspund preponderent n domeniul elastic; -analizadinamicliniar-poatefiutilizatnanalizastructurilorcu conformare neregulat, dar care rspund predominant n domeniul elastic; -analizastaticneliniar-recomandatpentrustructuricareprezint incursiunindomeniulplastic;aredezavantajulcanupoateluanconsiderare aportul efectelor dinamice, n special al modurilor superioare de vibraie; -analizdinamicneliniar-esteceamaicomplexdintremetodelede analiz propuse. 2.2.3 FEMA 350 In metoda descris anterior (FEMA 273), obiectivele de performan sunt definitepecaledeterministic.Inrealitate,estefoartedificildedeterminatcu exactitateniveluldistrugerilorpentruunniveldatalaciuniiseismice.Acest lucru este determinat att de numrulmare de factori care intervin in rspunsul structurii(rigiditateaelementelornestructurale,calitateamaterialelorsia execuiei,etc)sicarenupotfievaluaicuexactitatectsidelimitrile metodelor de analiz utilizate. Peste toate acestea se suprapune caracterul aleator almicriiseismice.Lundinconsideraretoiacetifactori,performanele cldiriinupotfiapreciatecuexactitate.Caorecunoatereaacestuifapt,in metoda adoptat de FEMA 350 obiectivele de performan sunt definite pe cale probabilistic,pebazaunuiniveldeincredere.Dacaesteconsideratunnivel ridicatdencredere,deexemplu90sau95%,estefoarteprobabilca performaneleanticipatevorfindeplinite,darnuexistgaraniaacestuifapt. Dac este considerat un nivel de ncredere redus, de exemplu 50%, este posibil ca performanele anticipate s nu fie ndeplinite. In cazul unui nivel de ncredere simairedus,deexemplu30%,estefoarteprobabilcaperformanelenuvor puteafindeplinite.Folosireaunuiniveldencredereridicatpoatefiobinut prin: - asigurarea unei rezistene seismice sporite; -eliminareasaureducereanumruluidefactorialeatoriinprocesulde evaluare a performanelor cldirii, prin utilizarea unor modele si a unor metode de analiz ct mai exacte. nmetodologiaoferitdeFEMA350,suntprevzutedounivelede performanalecldirii,obinuteprincombinareanivelelordeperformanale structurii de rezisten cu cele ale elementelor nestructurale: - prevenirea colapsului; - ocupare imediat. Lanivelulstructuriiderezistensuntdefinitedounivelede performan: -prevenireacolapsului:structuraesteaproapedepierdereastabilitii locale sau globale,distrugeri extinse in structur, deformaii remanentemari dar preluareaforelorgravitaionalenuesteafectat;structuranumaipoatefi reparat iar folosirea ei dup cutremur poate produce colapsul structurii; - ocupare imediat: distrugerile structurale sunt reduse astfel nct nu este necesarinspeciacldiriidupcutremur.Elementelecarecontribuiela preluarea sarcinilor gravitaionale si orizontale au caracteristicile de rezistenta si rigiditate aproape intacte. Cldireapoatefifolositimediatdupcutremur,utilitilesunt funcionale. 2.3 Implementarea metodei de proiectare bazat pe performan in codurile seismice actuale Incontinuaresevaprezentaonouametoddeproiectarefolosindtrei niveledeperforman,dezvoltatdeautorpeparcursulultimilorani.Avndin vederedificultateautilizriiinpracticadeproiectareauneiasemeneametode bazatepecontroluldeplasrilor,s-ancercatimplementareaacesteimetodein normele seismice actuale, mult mai uor de utilizat de ctre proiectani. Pentru a rezolva aceast problem, autorul a introdus aa numiii factori de comportare q pariali,corespunztorifiecruiniveldeperforman.Acetifactoriqpariali suntdecicorespunztoriunoranumitestridedegradarealestructurii,situaie asemntoarecuceaexistentinproiectareabazatpeperforman,lacare niveleledeperformansuntdefiniteprintr-oanumitstarededegradarea cldirii.Pentrudeterminareaacestorfactoriqpariali,metodapresupuneun calcul in doi pai: -inprimulpassedeterminacceleraiilecorespunztoareatingeriicelortrei nivele de performan si cele corespunztoare limitei elastice; -inpasulaldoileasedeterminfactoriiqparialipebazaacceleraiilor determinate in primul pas. 2.3.1 Definirea nivelelor de performan n conformitate cu normele actuale de calcul, structurile n cadre metalice suntproiectatepentrusatisfacereacondiiilorderezistenirigiditate corespunztoarestrilorlimitultimeirespectivaleexploatriinormale.n cazulstructurilorsupuselancrcriseismice,acestecondiiitrebuieextinse, avnd n vedere c n timpul cutremurelor puternice este permis plastificarea n anumiteseciuni,astfelnctopartedinenergiaindussfiedisipatprin deformaii plastice. n cercetrile efectuate au fost introduse trei stri limit. Acesteasereferlasatisfacereacondiiilordedrift,driftremanent, capacitate de rotire a elementelor i mbinrilor: Starealimitdeserviciu(criteriuderigiditate)ncazulunui cutremurfrecvent,cldireapoatefifolositfrntrerupere,elementele nestructuraleprezintavariiminoreiarstructuraseaflndomeniulelastic. Normeledeproiectareantiseismiclimiteazdriftulrelativdenivelncazul unorseismedeintensitatemoderatpentruaevitadistrugereaelementelor nestructurale i de nchidere: - pentru cldiri cu elemente nestructurale din materiale fragile ataate structurii: h dr004 , 0 (5.1.) -pentrucldiriavndelementenestructuralefixateastfelnctnuafecteaz deformaiile structurale sau avnd elemente nestructurale ductile h dr008 , 0 (5.2.) unde: dr - deplasarea relativ de nivel; h - nlimea de nivel; -factoruldereducerecareineseamadeperioadadereveniremaiscurta aciunii seismice asociat cu starea limit de serviciu; = 0,40 pentru structurile din clasa I i II; = 0,50 pentru structurile din clasa III i IV. Figura 5.3 Determinarea deplasrilor de nivel Aceast stare limit fiind caracterizat de o comportare elastic, in acelai timp cu driftul de nivelseverificsi lipsa articulaiilor plasticepe structur. In studiul parametric realizat in capitolul urmator se va utiliza o valoare a driftului de nivel egala cu 0,006h, situat intre cele doua valori prevzute in Eurocode 8 i codul de proiectare seismic P100-1/2006. Starea limit de avarie (criteriu de rezisten) n cazul unui cutremur rar,cldireaprezintavariiimportantealeelementelornestructuraleiavarii moderate ale elementelor structurale, care pot fi ns reparate dup cutremur fr costurisaudificultitehnicedeosebite.Structurarspundelacutremurn domeniul elasto-plasticicriteriul determinanteste rezistena seciunilor.Acest criteriuesteconsideratoindicaieasuprastriincareseaflcldireadupun cutremur puternic. Dei este dificil exprimarea cantitativ a valorilor limit, aufostformulatectevapropuneriinacestsens.Pentruundriftremanentde nivel mai mare de 3% structura trebuie demolat. Figura 5.4 Determinarea deplasrilor de nivel remanente InrecomandrilefurnizatedeFEMA273sespecificfaptulcincazul strii limitdeprotejareavieii(echivalentulstrii limitdeavarie dinaceast lucrare), valorile driftului de nivel remanent nu trebuie s depeasc 1% pentru structurile in cadremultietajate.Astfel,se poate considera ca undriftremanent de 1% conduce la un nivel moderat de distrugeri n cldire. Starealimitultim(criteriudeductilitate)ncazulunuicutremur foarterar(cutremurulmaximcarepoateafectaamplasamentul),cldirea prezintavariimajorealeelementelornestructuraleistructuraledarsigurana oamenilor este garantat. Distrugerile sunt extinse astfel nct structura nu poate fi reparat iar demolarea este inevitabil. Structura rspunde n domeniul elasto-plasticiarcriteriuldeterminantesteductilitatealocal(capacitateaderotirea elementelor i mbinrilor). Referitor la capacitatea de rotire a mbinrilor, norma america AISC 2002 precizeazca mbinrile folosite lacadrelemetalicenecontravntuite trebuie sa satisfac urmtoarele cerine: -driftuldenivelcapabilsafiemaimarede0,04radpentrucadrele speciale necontravantuite; -capacitateaportantambinriiestecelpuinegalacu80%din momentulplasticcapabilalgrinziiadiacentelaundriftdenivelaferentde 0,04rad. Dacaextragemdindriftultotalvaloareacorespunztoaredomeniului elasticdedeformaii,rezultorotireplasticnecesardecirca0,03rad.Este cunoscutfaptulc ductilitateaglobalestedirectasociatcapacitiiderotiren seciunileplastificate.Pentrustructurilencadremetalicesupuselacutremure, trebuieluatnconsiderarecaracterulciclicalmicrii.Pentruaceasta,afost luatncalculireducereacapacitiiderotireceapareodatcudegradarea elementelor i mbinrilor supusela solicitriciclice.Criteriul limitintrodusa fostrezistenalaobosealplastic.Rezistenalaobosealesteexprimatin termeni de rotiri plastice cu ajutorul ecuaiei urmtoare: = log log log m a N (5.3.) in care: = rotirea plastic; N = numrul de cicluri din fiecare domeniu de rotiri plastic; m=pantacurbeiderezistenlaoboseal,sedetermin experimental; loga = constant, se determin experimental. Valori dereferin pentruevaluareaoboseliise potobine dinrezultatele ncercrilorexperimentaleinregimmonoton.Astfel,ncrcareamonoton corespundeuneijumtidecicludedeformareaunuispecimenpnla valoarea = mon si apoi adus la starea iniial nedeformat. Acest lucru conduce la urmtoarele valori pentru numrul de cicluri N si valoarea rotirii plastice: 2 / 1 =monNmon = (5.4) Dindemonstraiaanterioarrezultcdacsecunoatecapacitateade rotire sub ncrcri monotone, mon, atunci numrul de cicluri pentru un anumit domeniu de rotiri plastice se obine prin relaia: mpmonN|||

\|=21(5.5) ncercrileexperimentaleauartatcavalorileuzualealepanteimsunt cuprinse intre 1si 3 iar pentru capacitatea de rotire sub ncrcri monotone valori cuprinse in general intre 0,03rad si 0,05rad. Pentru cicluri de amplitudini diferite de rotire plastic, calculul se face cu ajutorul legii cumulative Palmgren-Miner. iiNnD =(5.6) in care: ni = numrul de cicluri de amplitudine i Ni = numrul de cicluri de aceeai amplitudine care conduc la rupere Verificarealaobosealpoatefifcutprinevaluareaindiceluide distrugere D, care poate avea urmtoarele valori: 1 0 D (5.7) AtuncicndvaloareaindiceluidedistrugereatingevaloareaD=1,se consider c s-a atins rezistena la oboseal a seciunii. Metodologia de calcul a rezisteneilaobosealafostdescrispelargincapitolulanteriordintezade doctorat.Intabelul5.2suntprezentatevalorilecaracteristicesistrilede degradare pentru fiecare din cele trei stri limit. 2.3.2 Definirea intensitilor seismice asociate nivelelor de performan Pentruaputeafiutilizateinproiectare,niveleledeperformantrebuie asociate unor anumite nivele de intensitate a aciunii seismice. Aceste aciuni pot fi exprimate in dou moduri: -funciideprobabilitateaacceleraiei,determinatepentruoanumit probabilitatededepire.Cutremuruldeproiectareseobinepebazaunei probabiliti de depire exprimat la 50 de ani: - frecvent, probabilitatea de depire de 50%; - ocazional, probabilitatea de depire de 20%; - rar, probabilitatea de depire de 10%; - foarte rar, probabilitatea de depire de 5%. Tabel 5.2 Nivele de performan structural si descrierea strii de degradare pentru structuriStarea limitaDescrierea strii de degradareDrift maxim [%]Drift remanent maxim [%]Rotirea plastica [rad]IDStarea limitde serviciu- distrugeri neglijabile ale elementelor nestructurale - nu se produc plasticizri n elementele structurale 0.6 --- Starea limitde avarie- avarii moderate ale elementelor nestructurale - plasticizri in unele elemente 2,5 1,0 -- Starea limit ultima- articulaii plastice n numeroase elemente - distorsiuni n unele mbinri - este atins rezistena la oboseal --0,03 1 Figura 5.5 Funcia de probabilitate a acceleraiei -perioadederecuren.Nivelulacceleraieisedetermininfunciede perioadele de recuren ale micrii seismice. In Tabel 5.3 sunt prezentate cteva propuneri pentru perioadele de recuren. Tabel 5.3 Propuneri pentru perioadele de recuren Nivele de performanAutor Frecvent Ocazional RarFoarte rarSEAOC Vision 2000 (1995)43 72 475 970Bertero&Bertero (1996)10 30 450 900 Patru niveleBertero&Bertero (2000)30 75 475 970Trei nivele Pauley et al (1990) 10-50 50-200 150-1000Kenedy&Medhekan (1999)-50 475 - Doua niveleWen (1996) 10 -475 - Dacseconsiderpentruacceleraiadereferinaterenuluiacceleraia corespunztoarestriilimitdeavarie(SLD)-ad,pentrucelelaltestrilimit acceleraiile corespunztoare se determin cu ajutorul ecuaiei [44] : 28 . 0|||

\|=rdrdppaa(5.8) Cuvalorilepentruperioadelederevenireprecizateanterior,rezult urmtoarele valori ale acceleraiilor pentru SLS i SLU: d sa a 412 , 0 = (5.9) d ua a 22 , 1 =(5.10) nFigura5.6seprezintvariaiaraportuluidintreacceleraia corespunztoare unei anumite stri limit i acceleraia de baz a/ad cu perioada de revenire a micrii seismice. Figura 5.6 Acceleraia terenului n funcie de perioada de revenire (ATC 40) 2.3.3 Capacitatea de disipare a structurii Factorul de reducere q Inconformitatecumetodelebazatepeperforman,proiectareaunei cldiripresupunedouetape:definireanivelelordeperformanalecldiriisi definireaintensitiiseismiccorespunztoare.Definireanivelelorde performanestefcutprindescriereastriidedegradareaferente,pebaza valorilorlimitaledeplasrilordenivel.Inacestfel,sepoatespuneca proiectarea bazat pe performan se bazeaz pe controlul deplasrilor (in acest cazdeplasrilerelativedenivel,instantaneesauremanente).Inmarealor majoritate,normeleactuale de proiectareantiseismicutilizeazosingurstare limita, definit de limitarea eforturilor sub aciunea sarcinilor seismice de calcul, fr s fie necesara verificarea strii de degradare a structurii de rezisten sau a elementelornestructurale.Introducereaaciuniiseismiceinnormeleactualese facederegulaprinintermediulspectruluiderspunselastic.Capacitatea structuriidearspundelaaciuneaseismicindomeniulinelasticpermite calculul la fore mai mici dect cele corespunztoare unui rspuns elastic. Pentru a evita ins calculul structurii utiliznd o analiz inelastic, capacitatea structurii dedisipareaenergieiesteluatincalculprinutilizareauneianalizeelastice folosindunspectruderspunsinelastic,redusfatadecelelastic,numitsi spectru de calcul.Aceastareducereserealizeazcuajutorulunuifactordereducere, denumitsifactorq.Normeleactualedeproiectareofernsovaloareunic pentrufactorulq,corespunztoarestriilimitultime,astfelnctductilitatea corespunztoarestriilimitultimenumaipoatefiatinsncazulintroducerii unor nivele de performan superioare, caracterizate de o ductilitate mai redus, ductilitate care corespunde unui factor q parial.Folosireafactoruluiqparialoferdeciposibilitateaimplementrii proiectriibazatepeperformannnormeleactualedeproiectareprin verificareaindirectaastriidedegradareaelementelorpentrufiecarenivelde performan(starelimita).Implementareafactoruluiqparialnecesitns calibrareaunorvaloricorespunztoarepentrucriteriilelimitconsideratei anume:driftuldenivel,driftuldenivelremanenticapacitateaderotirea elementelor i mbinrilor. Pentru determinarea factorilor q pariali s-au adaptat relaiile propuse de Aribert&Grecea.MetodaAribert&Greceasebazeazpereducereaforei tietoare de baz datorit disiprii de energie prin articulaii plastice. Factorul q este definit in aceast metod astfel: ( )) (,inelth eVVq = (5.11) unde: -V(e,th)reprezintefortulforeitietoaredebazdupocomportare elastic teoretic; -V(inel)reprezintefortulinelasticalforeitietoaredebaz,determinat dup o analiz dinamic elastoplastic (Figura 5.7). Figura 5.7 Definirea factorilor de comportare q Dezvoltarea conceptului n ipoteza unei structuri regulate Principala formul care se ia n considerare este aceea care d valoarea forelor staticeechivalente,redusedatoritcomportriiinelasticeicareseaplic diferitelor etaje j(cu j=1n).ncazuluneistructurineregulateunderspunsul estedatdemaimultemoduridevibraie,contribuiamoduluipropriu{Xi}de componente xij i de perioad proprieTi, la foraFjinel este dat de: ) (1) (i e g u i ij jineljiT R a x mqF = (5.12) unde: -mj : masa relativ la etajul j; -||

\|||

\|= = =nkki knkki k ix m x m121/ :factoruldeparticiparealmoduluipropriu {Xi}; - Re (Ti) : rspunsul spectral elastic normalizat n pseudo-acceleraie; -ag:acceleraianominal,caracteristicaciuniiseismice,egaln practic cu acceleraia maxim a terenului ( ) ( max t a ag= ); - u: valoarea ultim a multiplicatorului acceleraiei (de interpretat ca una din valorile luate n considerare dup diferitele criterii enunate mai nainte). ngeneral,ncodurileseismice,qesteovaloareglobalconsiderat valabilpentrutoatemodurile.Dealtfel,sepoateasimilaaiciprodusulagu acceleraiei nominale aN. Oaltformulcarepoatefieventualasociatlaec.5.12este aceeacare d expresia deplasrilor maxime de etaj n raport cu baza structurii, n ipoteza n care se aplic criteriul 2, cu o bun aproximaie, definiiei lui u: ) (422) , (i e g u i iji th ejiT R a xT = (5.13) nipotezancarestructuraesteregulat,rspunsulsuglobal,attn eforturiorizontalestaticechivalentectideplasrilafiecareniveleste consideratngeneralafinmoduluifundamentaldevibraie.Totui,lanivelul distribuieieforturilor,masaparticipantM1amoduluifundamentalrmne inferioarmaseitotaleMastructurii.Preferndsnuseintroducmoduri rezidualeasupraeforturilor,sevaadoptaaiciformulareadinEurocode8,care presupunecmasaparticipantamoduluifundamentalesteegalcuM(sau altfel spus se aproximeaz M1 cu M). Vom avea astfel: ) (111 ) (i e N nkki kjjineljiT R Max mxmqF== (5.14) unde:) ( max t a ag N = Efortul de tiere la baz este deci dat de: ) (11) ( ) (i e NnjineljineliT R MaqF V = = = (5.15) ntr-o comportare elastic teoretic, pentru acelai nivel de acceleraieaN, am avea: ) () , (i e Nth eT R Ma V =(5.16) CuoanalizdinamicpermindsdeterminmeiV(e)aleformrii primei articulaii plastice, ar trebui s avem: eu e th eV V) ( ) , (= (5.17) Cudefiniialuiqdatnec.5.11,asociatcu5.15i5.17,seobine, pentru nivelul acceleraiei aN: euineleVVq) () (= (5.18) Factoruldereducereaforelorseismicedeterminatcumetoda Aribert&Greceasiexprimatprinrelaia5.18estedatoratexclusivductilitii structurii. Acesta va fi definit in continuare q . Relaia 5.18 devine astfel: euineleVVq) () (= (5.19) Structurileincadremultietajateprezintnsorezervdecapacitate portantfaderezistenadecalcul,aceastafiinddefinitcaosuprarezisten. Aceasta rezerv de rezisten este dat de mai muli factori si anume: -capacitateaderedistribuieplasticaeforturilorncazulstructurilor ductile, datorit plastificrii succesive a zonelor dissipative; -dimensionareastructuriidinaltecondiiidectrezistenalacutremur (rezistenngrupareafundamentaldencrcrisaulimitareadeplasrilor relative de nivel la starea limit de serviciu seismic); - rezistena materialelor mai mare dect cea nominal (caracteristic). Suprarezistena structurii poate fi exprimat sub urmtoarea forma [65]: ) () (dinelsVVq = (5.20) n care: Vd - fora tietoare de baz de calcul Pentruaseparacapacitateaderedistribuieplasticaeforturilordintre ceilalifactoricarecontribuielasuprarezistenaqS,rezervaderezisten (suprarezistena) se definete ca produs a doi factori si anume: sd R sq q q = (5.21) Inrelaiaanterioara,qSdefinetecapacitateaderedistribuieplastica eforturilor sau redundana, si se poate exprima sub urmtoarea forma: ) () (dinelsVVq = (5.22) Aportulcelorlalifactorilarezerva derezisten,qSd,poatefidefinitsub forma urmtoare: ) () (desdVVq = (5.23) Factorul total de reducere, folosit n proiectare, se obine prin combinarea celor trei factori de reducere pariali: ) () (deeuR sd sVVq q q q q q = = = (5.24) Dacasepstreazdinrelaiaanterioaradoarcontribuiaductilitiisia capacitii de redistribuie plastic a eforturilor, se definete factorul de reducere q1 care caracterizeaz exclusiv comportarea ductil a structurii: ) () , (1eth eeuRVVq q q = = =(5.25) 2.3.4 Calculul solicitrilor seismice Pentrudeterminareaacceleraiilorseismicecorespunztoareatingerii limiteielasticesifiecreistrilimitseutilizeazanalizadinamicneliniar incrementala(IDA),metodadezvoltatdeVamvatsikosiCornell(2002). Rspunsulstructuriiesteinfluenatdecaracterulmicriiseismicefolosite,de aceeasefolosescmaimultenregistrri.Deoarecemodelulincorporeaz caracterulneliniaralmaterialului,eforturilesideplasrileobinutesunt apropiatedeceledinstructurareal.Analizadinamicincremental(IDA) presupune utilizarea uneia sau mai multor nregistrri seismice, fiecare dintre ele scalatlamaimulteniveledeintensitate,obinndu-seinacestfelmaimulte curbederspunsinfunciedenivelulintensitiiseismice.Metodadevine similar, intr-un fel, cu metoda static neliniar (pushover), in care se majoreaz parametrul ncrcrii pn la obinerea deformaiei int sau a colapsului. Figura 5.8 Curba de rspuns pentru o singur nregistrare seismic In cazul analizei dinamice incrementale, folosirea unei singure nregistrri nu poate surprinde in totalitate modul de comportare sub aciunea unui cutremur viitor.Deaceea,estenevoiedeutilizareaunuisetdenregistrriinlocdeo singuranregistrare.Scalareamicrilorseismiceserealizeazprinscalarea acceleraiei spectral medii pe un anumit interval de perioade. Fiecare nregistrare estescalatlaacceleraiaspectralmedie,considerndoamortizarede5%,a setuluidenregistrriutilizat,peunanumitintervaldeperioadealestructurii analizate. Aceasta metod de scalare ia in considerare mrirea perioadei proprii de vibraie datorita comportrii neliniare. 3.3.Aplicareametodeideproiectarebazatpeperformanpentru structura metalic existent cu contravntuiri execentrice In paragraful anterior s-a prezentat in mod detaliat implementarea metodei bazate pe performan la proiectarea cldirilor necontravntuite. Pentru aceasta, s-auobinutfactoriiqparialipentrudiferiteniveledeperforman.Pentrua verificaaplicabilitateametodeilacldiricucontravntuiriexcentrice,seva realizaunstudiupeocldireexistentcustructurmetalicproiectatasi realizata in conformitate cu prevederile de calcul actuale. Pentru aceasta s-a ales structurametalicauneicldiri(sediudebirouri),amplasatnBucureticu urmtoarele caracteristici:3.3.1 Date generale privind construcia - Regim de nlime 3S+P+14E; - nlime parter 4,40 m; - nlime etaje curente 3,40 m; - Suprafaa construit 1089 m2; - Suprafaa desfurat 16335 m2; - Volum construit 56628 m3; - caracteristici seismice n amplasament Tc=1,60sec i ag=0,24g (conform noului Cod de proiectare seismic P100-1/2006); Structura de rezisten:- structura metalica in cadre multietajate cu contravntuiri prinse excentric la noduri i cu mbinri bulonate, planee din otel-beton, 3 deschideri de 11,00m i 3 travei de 11,00m.- stlpi tip cruce de Malta pentru stlpii centrali i stlpi din profile HEB pentru stlpii marginali; -structuraderezistenaplaneuluiesterealizatdintr-unsistemde grinziprincipaledispusepeambeledireciiigrinzisecundareamplasatela distan de 2,20m 4 grinzi secundare pe fiecare deschidere (travei) de 11,00m; - Perioada elaborrii proiectului 1998 2001; - Inaugurarea oficial mai 2001. Cldirea fiind amplasat ntr-o zon seismic cu ag=0,24g i cu nlimea depeste50micuosuprafadepeste7500m2,s-adispusideunsistemde instrumetareseismicacldiriiprinfolosireaunuisistemdeachiziiedigital i un sensor triaxial pentru acceleraie. Prinintermediulacestuisenzors-aumsuratperioadaifrecvena structurii.Cldireaesteamplasatnzonadenordacapitaleiinprezentare destinaia de hotel-Hotel Alexander. Soluia proiectat permite montajul rapid al structurii,inprimulrnd,apoilimitarealamaximaperturbriiactivitilordin zon.Aceastsituaieaimpus,inultiminstan,soluiametalic,respectiv cadrecumbinricuuruburiintrestlpiigrinziidecontinuitatelastlpi. Pentru stlpi s-au folosit seciuni in cruce dublu realizate prin sudur iar pentru grinzi seciuni dublu T realizate de asemenea prin sudur.mbinrile rigl-stlp au fost realizate cu uruburi si plac de capt extins (Figura 6.16). Figura 6.16 mbinarea rigl-stlp cu uruburi si placa de capt 3.3.2 Dimensionarea structurii de rezisten a cldiriiAnaliza static si dinamic a structurii principale de rezisten s-a realizat printr-uncalculspaialcuelementefinitedetipbar.Ladimensionarea structuriis-aavutinvedererespectareacondiieiderezistensiacondiieide stabilitatecorespunztoarestriilimitultime,respectivadeplasrilor admisibilecorespunztoarestriilimitaexploatriinormale.ncrcrileluate in calcul au fost urmtoarele: - ncrcarea permanent - placi RIGIPS pentru protecie la foc 1,5 cm: 18 daN/m2 - termoizolatie vata minerala 8 cm: 8 daN/m2 - instalaii: 30 daN/m2 - straturi de rezistenta planeu:335 daN/m2 - sapa mortar egalizare 3 cm: 63 daN/m2 - finisaj placaj piatra: 28 daN/m2 TOTAL: 482 daN/m2 - ncrcarea util Incarcari utile pe suprafaa planeului: 300 daN/m2 - ncrcarea seismic AmplasamentulconstrucieisencadreazinzonaseismicCconform normativuluiP100-92(normativexistentladataproiectriistructurii).Pentru acestamplasament,ncrcareaseismics-aintrodusincalculprinspectrul seismic determinat conform normativului in baza urmtoarelor valori: = 1,0; ks = 0,20; Tc = 1,00 s; r = conform normativului P100-92 (Figura 6.17) = 0,17; i = 1.0 Figura 6.17 Factorul de amplificare dinamica , conform P100-92 Masele structurii s-au considerat concentrate in nodurile cadrelor. In urma dimensionrii s-au obinut urmtoarele seciuni pentru elemente si mbinri: - rigle: 600x240x14x10 - stlpi: 700x700x24x12 - mbinrile rigl-stlp cu uruburi M24, gr.10.9 mbinrile rigl-stlp au fost calculate astfel nct momentul capabil al mbinrii s fie mai mare dect momentul plastic al grinzii adiacente.Laproiectareastructuriiderezistens-aoptatpentrumetodacurentde proiectare care prezint urmtoarele avantaje: Modele plane ale structurii spaiale respect criteriile de regularitate n plan i elevaie; Foreleseismiceconvenionaleseobinprinreducereaforelor asociateunuirspunselasticliniar,prinmprirelafactorulde comportare q; Prin aplicarea acestei metode se urmrete atingerea celor trei tipuri deductilitiianume:ductilitateastructural,ductilitateade subansamblu i ductilitatea de element. Verificarearspunsuluirealalstructuriiserealizeazprinmetodede calculneliniarprecumiprinmsurareainsituaperioadelordevibraieale structurii. Dintre metodele de calcul neliniar avem: metoda de calcul neliniar static (pushover); metoda de calcul neliniar dinamic (time history). 3.3.3 Metoda de calcul static neliniar (pushover) Acest tip de analiz const n determinarea strii de eforturi i deformaii pentruunsetdeforeorizontaleaplicatestaticmonotoncresctornprezena ncrcrilorgravitaionaleconsiderateconstante(preload).Suntposibiledou strategii majore de derulare a unui astfel de calcul biographic (Figura 6.18). ntr-oprimvariant(figura6.18a)ncrcrilesuntaplicatentrepte variabiledeterminatedeapariiauneinoiarticulaiiplastic.Lafiecare evenimentplasticmatriceaderigiditateastructuriiestemodificatprin nlocuirea legturii mecanice cu o articulaie mecanic. Procedeul are avantajul

Figura 6.18 Strategii de efectuare a calculului static neliniar cfurnizeazordineaapariieiarticulaiilorplasticeidetecteazcuprecizie nivelul maxim al forelor monoton cresctoare (cnd structura devine mecanism matriceaderigiditatetangentestesingular).Dezavantajelesuntns numeorase:nupoatefiabordatdectcazularticulaiilorplasticepunctualecu comportareidealelasto-plastic,efectulcombinaiilordeeforturi(curbede interaciune)poatefiincluscupreulunoriteraiisuplimentaresuplimentare doarncazurisimpleinusepotefectuascenariidesolicitriciclice(doar analize duse pn la colaps de tip pushover). naldoileaprocedeu(figura6.18.b.),generalpentrumediilecontinue, ncrcrile sunt aplicate n trepte definite de utilizator. Pentru fiecare treapt de ncrcare matricea de rigiditate tangent este reactualizat n funcie de starea de eforturiideformaiidelasfritultrepteianterioareisuntnecesareiteraii pentru eliminarea forelor neechilibrate acumulate plastificrilor dintr-un numr oarecaredeseciuni.Matriceaderigiditatetangentpoatefiactualizatdup fiecarecretereadeformaiilor(variantaNewton-Raphsonstandard)saudoar nainteaaplicriiuneinoitreptedencrcare(variantamodificat-carenecesit mai multe iteraii) (Figura 6.19)

Figura 6.19 Iteraia Newton-Raphson standard (a) i modificat (b) 3.3.4 Metoda de calcul dinamic neliniar (time-history) ncadrulacesteimetodeprocedeulconstnintegrareanumerica ecuaiilor de micare nsoit de actualizarea matricii de rigiditate tangent [KT] celpuinlafiecarepasdetimpt.Necesitateaiteraiilordeechilibrupe parcursul unei trepte de ncrcare (pas de timp) a fost relative trziu evideniat considerndu-se suficient trecerea forelor neechilibrate de la un pas de timp n membruldreptpentrupasuldetimpurmtor(variantainiialaprogramului ETABS). Pentru structurile cu incursiuni moderate n stadiul postelastic sau sau cele lacaremodurilesuperioareaupondereredus,utilizareaunuiintervaldetimp de0,02sec.,lacaresuntnmodobinuitdigitizateaccelerogramele,se dovedete suficient. naltecazurins,pentruanlturaneechilibrrilepersistente(oveshot-uri)estenecesarreducereapasuluidetimplajumtatesauchiarmaimult. Pentru structurile de mari dimensiuni se ajunge la timpi de execuie excesivi n astfel de situaii. Introducerea iteraiilor de echilibru elimin aceste incertitudini fr a semrisemnificativtimpul de rularedeoareceincursiunile pronunate n stadiulpostelasticseproducpeosecvenrelativmicdintimpultotalal accelerogramei. 3.3.5 Tipuri de accelerograme utilizate n calculul structurii Existnprezentrecomadareadeautilizamaimulteaccelerogramen analizauneistructuridincareunasfieoaccelerogramsintetic(fig.6.20). Deoarece compararea rezultatelor la nivelul ntregii structuri devine dificil este posibil i urmtoarea variant simplificat care poate furniza rezultate sintetice foarte utile: sedeterminrspunsulechivalentbiliniaralstructuriisolicitatde fore laterale aplicate static monoton cresctor conform paragrafului anterior. seutilizeazunprogramdecalculdinamicneliniarpentruo structurcuunsingurgraddelibertate.ProgramulNONLIN (Berkley),dupoastfeldeanaliz,furnizeaznumrulde macroincursiuninstadiulpostelasticinecesarulglobalde ductilitate la deplasare. Pentru calcul structurii de rezisten cu contravntuiri excentrice prinse la noduri s-a apelat la urmatoarele accelerograme: -accelerograma INCERC N-S din 1977; Figura 6.21 nregistrarea componentei N-S a cutremurului din 4 martie 1977 la staia seismic INCERC -accelerograma INCERC N-S din 1986; -accelerograma INCERC E-V din 1990. Analizeledetiptime-historyipush-overaufostefectuatecuajutorul programuluiETABSprinluareanconsiderareacelortreitipuride accelerograme prezentate mai sus i considerarea structurii cu/fr amortizare. 3.3.6 Controlul performanelor structurii multietajate cu contravntuiri excentrice la noduri Evaluarea performanelorstructurii s-aefectuat nconformitatecuCodul deproiectareseismic-P100/1-2006culuareanconsiderareaunuifactorde comportare:q=5,50carecorespundepentrustructurilecuoconformarecacea prezentat n figurile (6.22) i (6.23.):

Figura 6.22 Plan structur de Figura 6.23 Elevaie structur de rezisten nevaluareaacestorperformanealestructuriis-aoptatpentruatingerea urmtoarelor obiective:-evaluareaunuifactordecomportarecarescorespundcerinelorde ductilitate impuse structurii cu expresia: q=uu/uc (6.21.) -verificarea ductilitii la rotire a seciunilor potenial plastice; -verificarea suprarezistenei structurii prin evaluarea factorului: =Vb,u/ Vb,c (6.22.) Semnificaia acestor factori este explicat n schema de mai jos: Figura 6.24 Reprezentarea grafic a factorilor folosii la evaluarea performanelor seismice ale structurii unde:==nkk bF V1 bnkk kbVu Fu==1 cuumax= (6.23.) -evaluarea cerinei de ductilitate global prin intermediul factorului ; -distribuia n timp i localizarea articulaiilor plastice; -stabilireamecanismului de cedare prin raportarea la mecanismul ideal global; -stabilirea raportului dintre cerina de ductilitate i ductilitatea admis la proiectarea structurii. nurmaanalizeidetiptimehistoryrezultateleobinutesuntprezentate grafic n figura de mai jos (figura 6.25): a) Incerc N-S 1977b) Incerc N-S 1986 c) Incerc E-V 1990 Figura 6.25 Valorile umax obinute n urma diferitelor aciuni seismice nurmainterpretriirezultalteloraurezultaturmtoarelevaloripentru factorul (factor care evalueaz cerina de ductilitate a structurii): a)Incerc N-S 1977: 50 , 5 955 , 31051 , 041566 , 06,84sec. t la 0,41566m u6,21sec. t la 0,1051m umaxmaxc= = = = )`= == =quuc(6.24.) b)Incerc N-S 1986: 50 , 5 945 , 206161 , 018144 , 03,88sec. t la 0,18144m u2,77sec. t la 0,06161m umaxmaxc= = = = )`= == =quuc(6.25.) c)Incerc E-V 1990: 50 , 5 101 , 205235 , 010999 , 0,815sec. 9 1 t la 0,10999m usec. 81 , 0 1 t la 0,05235m umaxmaxc= = = = )`= == =quuc(6.26.) Sepoateobservacntoateceletreicazuristructurilendeplinesc cerinele de ductilitate i se poate miza pe comportarea ductil a acesteia. 4. STUDIU EXPERIMENTAL DE MSURARE PRIN METODA MICROVIBRAIILOR A STRUCTURII DE REZISTEN A UNEI CLDIRI NALTE 4.1. Introducere Bucureti,capitalaRomnieiestecelmaimarecentruculturali economicinacelaitimpcelmaimareoradinRomnia:populaiede 2,03milioane;ariaurbande 228km2.OraulesteamplasatnCmpiaRomn pe depozite aluvionare groase. Oraul Bucureti are circa 109.000 cldiri din care: 5300 cldiri nalte (peste P+7E); 7500 cldiri de nlime medie (P+2E P+6E); 95000 cldiri de nlime mic (P P+1E). Se poate nota c din numrul total de apartamente construite n Bucureti cca.30% suntconstruite nainte de 1963 (22% nainte de 1941),cca.30% sunt construite ntre anii 1963-1977 i cca. 40% sunt construite dup cutremurul din 1977. Oraul este expus hazardului seismic provenind din sursa subcrustal (60-107km.)VranceasituatnmuniiCarpai.ntimpulultimilor70deani, Bucuretiul a fost expus la 4 evenimente vrncene puternice:10noiembrie1940(magnitudineamomentMW=7,7iadncimea focarului 150km.); 4martie1977(magnitudineamomentMW=7,5iadncimea focarului 109km.); 30august1986(magnitudineamomentMW=7,2iadncimea focarului 133km.); 30mai1990(magnitudineamomentMW=7,0iadncimea focarului 91km.). n anul 1977, n timpul primului cutremur vrncean puternic nregistrat n Romnia,laBucureti,lacirca105km.deepicentrus-aobservatoaccelraie maximaterenuluide0,20gasociatcuoperioadpredominantfoartelung (1,60s) a vibraiei terenului. CldireaHoteluluiAlexander(figura7.1.)esteocldirecustructura metalicaincadremultietajatecucontravntuiriprinseexcentriclanoduriicu mbinri bulonate, planee din otel-beton, 3 deschideri de 11,00m i 3 travei de 11,00m (descrierea structurii a fost prezentat n capitolul anterior).- stlpi tip cruce de Malta pentru stlpii centrali i stlpi din profile HEB pentru stlpii marginali; -structuraderezistenaplaneuluiesterealizatdintr-unsistemde grinziprincipaledispusepeambeledireciiigrinzisecundareamplasatela distan de 2,20m 4 grinzi secundare pe fiecare deschidere (travei) de 11,00m.

Figura 7.1 Cldirile hotelului Alexander-Bucureti, oseaua Pipera-Tunari Cu toate c nlimea cldirii este impresionant, structura acesteia a fost conceputiproiectatastfelnctsaibeorigiditatemarepentruaevita amplificrilespectraleimportantecepotsaparnBucuretidatorit micrilor seismice puternice din sursa Vrancea. 4.2. Echipament folosit la realizarea msurtorilor Sistemuldeachiziieadateloresterealizatdintr-uncolectorportabilde vibraiitipanalizorFFTdenaltperforman,cudoucanaledecolectaren rut (figura 7.2.). Sistemul Microlog GX-M lucreaza dupa modelul colectarii in traseu a datelor de vibratie. Colectare dupa un traseu proiectat in PC cu ajutorul software-ul n mediul Windows (figura 7.3.). Figura 7.2 Sistem de achiziie a datelor tip Microlog GX-M MicrologseriaGXesteuncolectorportabildecolectaredateintraseu, pentru semnale de vibratii si parametri de proces, intr-o gama de la 0.16 Hz (10 rpm)la40kHz.SeriaGXutilizeazacelemainoitehnologiiinelectronica semnalelor analogice si digitale, inclusiv procesarea digitala a semnalului (DSP) si un convertor Sigma-Delta A/D de inalta rezolutie pentru a oferi atat viteza, cat sipreciziaprocesuluidecolectarededate.SeriaGXoferaunpachetportabil complet de analiza prin vibratii, atunci cand este utilizat impreuna cu familia de aplicatii software pentru cresterea fiabilitatii datelor de intrare. Figura 7.3 Soft-ul de achiziie destinat analizei, diagnozei i stocrii datelor colectate cu ajutorul aparatului Microlog Specificaii tehnice ale sistemului de achiziii a datelor tip Microlog GX-M: colectareaintraseusuitadepunctedemasurare,conceputapeunPC cuajutorulsoftuluiSKFsitransferatainaparatulGX-Mpentruoptimizarea procesului de colectare; colectareinafaratraseuluiposibilitateadeafolosiaparatulpentru colectareavibratiilorfolosindsetariledeachizitiepropriiaparatuluicu posibilitateadeanalizalocalaaspectrelorsauasemnaluluiintimpside includereaacesteicolectariintr-untraseuviitordecolectare;datoritacelor2 canalesimultane,existaposibilitateamonitorizarii/masurariilaaplicatiicu lagaredealunecareutilizindtraductoridedeplasare(orbitefiltrate1x,2x,, 8x sau nefiltrate); achizitievibratiiniveldevibratieconformISO10816-1,nivelde acceleratieinbandalargapentruanalizareductoarelor,evolutiaintimpa benzilorspectrale,evolutiadezechilibruluidinamic,aformeideoscilatie folosind doua canale simultane, a orbitelor lagarelor de alunecare, etc. Specificaii tehnice ale programului de achiziii date: ProgramulruleazaacesndbazadedatecreatadeprogramulOraclei permite: transmitereadedate:catresidinspreMicrologGXasetarilortraseului decolectarerespectivadatelorcolectate,cuoperaresimilaraaprogramului Windows Explorer; proiectarea traseelor de colectare: definirea parametrilor de colectare, a punctelordecolectare, a limitelor de alarmasipericol proprii fiecarui punct de masura,aspectrelordereferinta,inscopulsetariiautomateaGXinmomentul colectarii punctului respectiv si reducerii timpului afectat acestei operatii; functiicomplexedevizualizare:evolutiaintimp,estimareatimpului pinalaatingerealimiteidepericol,evaluareatridimensionalaaspectrelor (diagramaincascadawaterfallsaupalogram),evaluareasimultanaa spectrului,evolutieiintimpsiasemnaluluibrut,analizainbandaingusta, comparareacuspectruldereferinta,stabilireainfasuratoriilimitaaspectrului, evolutia in timp a dezechilibrului dinamic, etc; functii expert in proiectarea traseelor de colectare a datelor: sabloane de puncte de colectare pentru citeva tipuri semnificative de vibraii, auto-setarea nivelurilordepericolsialarmapentrufiecarepunctdintraseuldecolectare; copierea setarii punctelor de colectare pe fiecare vibraie in vederea simplificarii proiectarii traseelor de colectare; suportdecizionalinprogramedementenantapredictiva:filtrarea traseului colectat in baza informatiilor detinute la care vibratia a atins pragul de alarmasaupericol;redactareaderapoartereferitoarelastareadefunctionarea utilajelor; programul permite integrarea in sisteme complexe de management de mentenanta bazate de baze de date ce lucreaza sub programul Oracle. AfostutilizatunsenzortipCMSS797Ldetipaccelerometrucuseciune compact care permitemsurareaatt a vibraiilor orizontale cti transversale ale cldirii (figura 7.3.). 4.3. Descrierea msurtorilor efectuate Msurtorile au fost efectuate n data de 14.10.2009 ntre orele 16.00-19.00 de o echip format din dou persoane (figura 7.4.) i au fost efectuate trei seturi demsurtoricusenzorultipCMSS797L.Msurtorileafostefectuatela ultimul etaj al cldirii (zon unde a fost permis accesul cu aparatura specific la structura de rezisten a cldirii). Senzorul a fost amplasat pe unul dintre stlpii cldiriiiapermismsurareaattavibraiilorideplasrilorpedirecie transversal ct i pe direcie longitudinal. senzor tip CMSS 797L aparat colectare date tip Microlog GX Figura 7.4 nregistrarea datelor n amplasament Datele obinute n timpul msurtorilor au fost procesate dup metodologia descris n continuare.Msurareavibraiilorambientaleafostutilizatpentruadetermina caracteristicilemodaleelastice(ndomeniulmicroseismelor),pentruevaluarea comportriidinamiceastructurii.Aufostutilizatetehnicideidentificare structuralpentruestimareacaracteristicilordinamicealecldirii:frecvene modale. Vibraiile au fost nregistrate cu un pas de timp t=0,01sec. Frecvenele modale i modurile de vibraie pe direcie transversal i longitudinal a cldirii aufostestimateutiliznddiferitetehnicideidentificarestructuralcumarfi: analizaspectrelorFourierimetodapeak-to-peakdemsurareavibraiilor. Rezoluia n frecvene utilizat pentru spectrul Fourier estef=0,01Hzi pentru spectrul de putere este f=0,012Hz . Frecvenelemodaleivectoriipropriiaufostestimaindomeniul frecvenelor.Frecvenelemodurilorprincipalecorespundvrfurilorde amplitudine din frecvenele spectrale. Amortizareamodalestemaigreudeestimatdectfrecvenelemodale. nlimea i limea de band a vrfurilor spectrale caracterizeaz amortizarea i datorittehnicilornumericeutilizatenivelulincertitudinilorasociateacestor parametrii este destul de ridicat. 4.4. Rezultate obinute n figurile 7.5-7.7 sunt prezentate exemple reprezentative ale procesrii semnalelor nregistrate:

Figura 7.5 Setul 1de nregistrare a datelor n amplasament-direcie transversal Figura 7.6 Setul 2 de nregistrare a datelor n amplasament-direcie longitudinal Figura 7.7 Setul 3 de nregistrare a datelor n amplasament-torsiune Rezultatele procesrii msurtorilor sunt prezentate n tabelul 7.1.: Tabel 7.1Perioadele i frecvenele obinute n urma studiului experimental Modul de vibraie Descrierea modului de vibraie Frecvena, HzPerioada, sec 1Translaie- transversalsetul 1 de nregistrri 1,001,00 2Translaie- longitudinalsetul 2 de nregistrri 1,300,76 3Torsiune setul 3 de nregistrri 1,350,74 4.5. Analiza dinamic a structurii Analizadinamicastructuriiafostefectuatfolosindprogramul ETABS.Aavutcamodelanaliticunansambludeelementefiniteliniare dispuse n trei dimensiuni care descriu comportamentul stlpilor, grinzilor i contravntuirilor.Planeeleaufostconsiderateavndrigiditatefoartemare nplan,aceastaconducndlautilizareanoduluidetipMaster,careasigur compatibilitatea dintre deplasarea lateral a elementelor structurale la fiecare etaj. De asemenea pentru a simula starea real a construciei la data realizrii msurtorilor(cldireaeradatnfolosin),s-auutilizatvalorilerealeale ncrcriiutileiseciunialeelementelorcucaracteristicirealecare corespundstriidesolicitareexistenteladataefecturiimsurtorilor. Perioadele de vibraie obinute sunt indicate n tabelul 7.2.: Tabel 7.2 Perioadele i frecvenele obinute n urma calculului structurii cu programul ETABS ModePeriodUXUYSumUXSumUYRXRYRZSumRXSumRYSumRZ 11,17922.158268.5232.158268.52395.62892.96640.0595.62892.96640.05 20.9487669.76542.007371.923670.53032.867795.61860.309898.496698.5850.3597 30.6629940.31020.1772.233870.70030.13720.44673.911298.633999.03174.2709 40.1229530.783416.869173.017287.56941.02090.03020.118399.654899.061274.3892 50.099039.73060.07882.747887.647300.37836.659799.654899.439581.0489 60.0934057.7650.987790.512888.6350.10130.41378.69999.756199.853289.748 70.0563930.21495.140790.727793.77570.17990.00520.030799.93699.858489.7787 80.0504331.40750.001692.135293.777300.03793.282999.93699.896393.0615 90.0468933.06610.31595.201394.09230.0120.07891.562199.948199.975294.6237 100.0367930.40661.833695.607995.92590.02280.00150.204199.970999.976794.8278 110.0361470.2860.457595.89496.38330.00490.00191.429499.975899.978696.2573 120.0334821.1560.097397.049996.48060.00150.00760.815799.977399.986297.073

5. Contribuii personale Pe baza rezultatelor obinute in cadrul tezei de doctorat, se pot extrage mai multe contribuii personale ale autorului, dup cum urmeaz: -realizareaunuistudiucomparativcuprinztorprivitorlaistoria seismicaultimilor100deani,cuevideniereaclaradeficienelorde proiectare si execuie a structurilor nalte pentru fiecare perioad, deficiene careaustatlabazaproduceriidepagubematerialesipierderideviei omeneti.Studiulestensoitdeistoriaapariieisidezvoltriinormelorde calculseismicdinrilerespectivesidemsurilecareaufostluatedup fiecare cutremur; -analizaseismicprezentatncapitolul1aartatcproiectarea bazatpeunsingurcriteriunumaiestesuficient.Inafardecondiiade evitareacolapsului,oproiectaremodernartrebuisasigurecontinuarea activitii instituiilor cu rol in acordarea primului ajutor in caz de catastrofe, limitarearisculuiincazulcldirilorcufactormarederiscsinuinultimul rnd,limitareadistrugerilorgeneralizate,carepotaveaconsecinegrave asupra economiei unei regiuni sau chiar ri;-studiuparametricfolosindmetodacomponentelordinEurocode3 privind influena componentelor mbinrilor asupra comportrii de ansamblu a mbinrii; - a fost evideniat flexibilitatea cadrelor metalice necontravntuite i condiiilestringentedelimitareadeplasrilorrelativedenivellastarea limit a exploatrii normale din Eurocode 8 rezult ntr-o supradimensionare aacestuitipdestructuridinpunctuldevederealrezisteneinecesarela starealimitultim.ncazulcadrelorrigideomogene,suprarezistenade proiectare a avut valori cuprinse ntre 2.5 i 3.4;- a fostrealizat o paralel ntre proiectarea guvernat de condiiile de rigiditate lateral i suprarezistena cu interpretarea rezultatelor care conduc la cerine limitate de ductilitate la starea limit ultim i la cea de prevenire a colapsului; -utilizareaunornoduririgl-stlpsemi-rigidecreteflexibilitatea configuraiilor structurale omogene, n condiiile de satisfacere a condiiilor dedeformabilitatecareimpuneocompensareaacestoraprincreterea seciunii riglelor; -prezentareaavantajeloradusecadreledualecunoduririgidei articulatefolositelarealizareaconstruciilormetalicenalte,cumarfi eliminareambinrilordupaxaminimdeinerieastlpului,reducerea solicitrii excesive a panoului de inim al stlpului la nodurile interioare, i mbuntirea rapoartelor momentelor capabile rigl-stlp; -avantajulutilizriinodurilearticulatereducesimitorrigiditatea structuriiinecesitseciunimaimarialeelementelorpentruasigurarea rigiditiinecesareconcmitemtcuutilizareaacestuitipdenoduri,structura rezultcumaipuinezonedisipative,iaroptimizarearigiditiistructurii poatencurajaproiectantulsfoloseascriglemaiputernicencomparaie custructurilerigideomogene,ceeaceconducelafavorizareaunor mecanisme plastice locale i la o redundan sczut a structurii; -analizacadrelornecontravntuitecunoduririgideisemi-rigide(i parial rezistente) care ofer un compromis ntre cadrele omogene (cu noduri rigidesausemi-rigide)icelerigidarticulate.Spredeosebirede configuraiilerigid-articulate,cadreledualecunodurisemi-rigideposedo rigiditate global mult mai bun, apropiat de cea a cadrelor rigide omogene (laaceleaiseciunideelemente).Pentruoptimizarearigiditiilateralea cadrelorduale,sevaurmriasigurareaefectuluidecadrurigidpentruct maimulte deschideri, prin dispunerea nodurilor semi-rigide ntre deschideri cu noduri rigide; - analiza la nivele ridicate ale aciunii seismice, care induc cerine de deplasarerelativdenivelapropiatedecelecaredefinescstarealimit ultim(deplasrilateraledeniveldeaprox.0.03rad)saumaimari,a cadrele duale i compararea acestora cu cele omogene rigide;-realizareacombinaieidintrecadredualeinodurisemi-rigidecare s elimine sudura (pentru a putea nlocui facil elementele degradate n urma unui cutremur) i s fie ductile. mbinri care s combine aceste cerine pot fideexemplucelecucornierepetalpiinim,mbinricuT-uri,etc. Pentru asigurarea unei ductiliti corespunztoare, componenta cea mai slab a mbinrii trebuie sa aib un mod de cedare ductil (talpa cornierei sau a T-ului la ncovoiere asigur acest lucru). Configuraiile duale cu noduri rigide isemi-rigide,chiariatuncicndultimeleauorezistenrelativmic,nu asiguroizolareadeformaiilorplasticedoarnnodurilesemi-rigide.De aceea,nurmaunuicutremursever,rmneproblemaremedierii degradrilor la nodurile rigide, mai greu de realizat; -evideniereaflexibilitiiridicatacadrelornecontravntuite amplasate pe terenuri tari care are ca efect situarea perioadei fundamentale a structurii n domeniul de viteze spectrale constante; -analizambinrilorrigl-stlpalecadrelornaltecareauo comportarerealcaracterizatdevalorifinitealecapacitiiportantesi rigiditiiprin comparare cu normele moderne care permit folosirea acestor caracteristici reale in analiza si dimensionarea structurilor; -studiuldiferitelorcomponentealembinriiaartatc,in conformitatecumetodacomponentel