RO-Curs 5-A [Compatibility Mode]

download RO-Curs 5-A [Compatibility Mode]

of 34

description

mixte

Transcript of RO-Curs 5-A [Compatibility Mode]

  • CONSTRUCII MIXTE OEL - BETON

    Conf.dr.ing Adrian CIUTINA

    - CURS 5-a -

    Stlpi cu seciune compus oel-beton (2)

    Notele de curs pot fi descrcate de pe pagina de webhttp://www.ct.upt.ro/users/AdrianCiutina/

    Universitatea Politehnica TimioaraFacultatea de ConstruciiDepartamentul de Construcii Metalice i Mecanica Construciilor

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Determinarea rezistenei plastice la ncovoiere se bazeaz pe ipoteza c seciunea este supus la for axial nul i corespunde punctului cheie B de pe diagrama de interaciune M-N. Se consider figura de mai jos i poziia axei neutre plastice (ANP) a seciunii compuse solicitate la moment ncovoietor pur. Se presupune c partea inferioar ANP este ntins iar cea superioar comprimat.

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

    Rezistena plastic la ncovoiere

    Fa3=Fa1

    Fs1

    Fs3=Fs1

    da1

    fy/ a

    da3=da1 ds3=ds1

    Steel incompression

    zone 1

    Steel incompression

    zone 2

    Steel incompression

    zone 3

    Reinforcement intension / compression

    zone 1 / zone 3

    fy/ a fsk/ s

    B

    fck/ c

    Mpl,Rdhnhn 2hn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Concrete incompression

    zone 1

    Fc1

    dc1

    Fa1

    fy/ a

    Fa2

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    trebuie s fie deasupra axei de simetrie CC. Se presupune c aceasta se afl la distana hn fa de axa de simetrie, n poziia BB. Dac seciunea compus este divizat n trei pri, ca n figur, forele din sectoarele respective sunt compuse din patru componente:

    betonul comprimat din zona 1, deasupra ANP (Fc1), oelul comprimat din zona 1, deasupra ANP (Fa1), oelul ntins din zona 2 pe o nlime hn (Fa2) , oelul ntins din zona 3 (Fs3), armtura ntins n zona 1 (Fs1), reinforcement in tension in zone 3 (Fs3).

    3.3 Compresiune cu ncovoiereCURBA DE INTERACIUNE NM

    Fa3=Fa1

    Fs1

    Fs3=Fs1

    da1

    fy/ a

    da3=da1 ds3=ds1

    Steel incompression

    zone 1

    Steel incompression

    zone 2

    Steel incompression

    zone 3

    Reinforcement intension / compression

    zone 1 / zone 3

    fy/ a fsk/ s

    B

    fck/ c

    Mpl,Rdhnhn 2hn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Concrete incompression

    zone 1

    Fc1

    dc1

    Fa1

    fy/ a

    Fa2

    Datorit faptului c betonul nu preia fore de ntindere, ANP pentru ncovoiere

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Datorit simetriei: i Datorit faptului c rezultanta forelor normale din seciunea compus este zero la ncovoiere pur, avem: Folosind prima ecuaie vom avea: Explicitnd rezultantele Fc1 and Fa2 n funcie de ariile i rezistenele materialelor, poate fi determinat valoarea hn. Rezistena la ncovoiere a seciunii transversale compuse supuse la ncovoiere pur este calculat fa de axa de simetrie (CC) i este dat de:

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

    Rezistena plastic la ncovoiere

    Fa3=Fa1

    Fs1

    Fs3=Fs1

    da1

    fy/ a

    da3=da1 ds3=ds1

    Steel incompression

    zone 1

    Steel incompression

    zone 2

    Steel incompression

    zone 3

    Reinforcement intension / compression

    zone 1 / zone 3

    fy/ a fsk/ s

    B

    fck/ c

    Mpl,Rdhnhn 2hn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Concrete incompression

    zone 1

    Fc1

    dc1

    Fa1

    fy/ a

    Fa2

    1 3a aF F= 1 3s sF F=

    1 1 1 2 3 3c a s a a sF F F F F F+ + = + +

    1 2c aF F=

    , 1 1 1 1 1 12 2pl Rd c c a a s sM F d F d F d= + + dc1 i da1 se gsesc n funcie de distana hn.

  • 3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

    Rezistena plastic la ncovoiere Considernd cazul n care ANP este mutat din poziia BB la DD, atunci forele din zona 2 se vor modifica din ntindere n compresiune.

    fy/ a fsk/ s

    B

    fck/ c

    Mpl,Rdhnhn 2hn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Concrete incompression

    zone 1

    Fc1

    dc1

    Fa1

    fy/ a

    Fa2

    Fa3=Fa1

    Fs1

    Fs3=Fs1

    da1

    fy/ a

    da3=da1 ds3=ds1

    Steel incompression

    zone 1

    Steel intensionzone 2

    Steel incompression

    zone 3

    Reinforcement intension / compression

    zone 1 / zone 3

    Fc2

    fck/ c

    Concrete incompression

    zone 2

    Datorit faptului c centrul acestor fore este n axa de simetrie, contribuia acestora la momentul de ncovoiere este 0. n acest fel, schimbnd ANP din poziia B-B n D-D, momentul de ncovoiere din seciunea compus rmne acelai, dei n acest ultim caz exist o for de compresiune net n seciune. Aceast for ND este dat de:

    1 2 1 2 3 1 2 1 2 2D c c a a a s s c c aN F F F F F F F F F F= + + + + = + +Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

  • 3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

    Rezistena plastic la ncovoiere fy/ a fsk/ s

    B

    fck/ c

    Mpl,Rdhnhn 2hn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Concrete incompression

    zone 1

    Fc1

    dc1

    Fa1

    fy/ a

    Fa2

    Fa3=Fa1

    Fs1

    Fs3=Fs1

    da1

    fy/ a

    da3=da1 ds3=ds1

    Steel incompression

    zone 1

    Steel intensionzone 2

    Steel incompression

    zone 3

    Reinforcement intension / compression

    zone 1 / zone 3

    Fc2

    fck/ c

    Concrete incompression

    zone 2

    Reamintind c Fc1=Fc3 , atunci Fa2 =Fc3 . Prin urmare:

    unde Npm,Rd reprezint rezistena la compresiune a ariei de beton din seciunea compus.

    1 2 3 ,D c c c pm RdN F F F N= + + =

    Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

  • NAC

    Forces forMmax

    compression

    tensionForces for

    changed NA position

    compression

    tensionDifference in forces

    and resulting moment

    Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Momentul maxim la ncovoiere se obine prin plasarea axei neutre plastice n axa de simetrie a seciunii compuse. Aceast concluzie se poate obine i prin examinarea modificrii valorii momentului ncovoietor a seciunii compuse prin efectuarea unei modificri minore n poziia ANP. Pentru figura din dreapta, se presupune c momentul pozitiv este n sens invers acelor de ceasornic i produce ntinderen partea inferioar, respectiv compresiune deasupra ANP.

    Compresiune Compresiune

    ntinderea: seciune compus

    b: eforturi pentru Mmax

    c: eforturi pentru modificarea ANP

    d: diferena de eforturi (c-b) i rezultanta momentelor ncovoietoare

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

    Rezistena maxim la ncovoiere

    ntindere

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Aceast for de ntindere acioneaz deasupra axei de simetrie, cauznd un moment de ncovoiere negativ fa de aceast ax, care va reduce per total momentul ncovoietor total al seciunii compuse. n mod similar, dac ANP este mutat n partea inferioar a axei de simetrie, se va obine o for net de compresiune care acioneaz sub axa de compresiune. i aceast for va crea un moment negativ fa de axa de simetrie i prin urmare o reducere a momentului global al seciunii compuse.

    Se consider c ANP este mutat spre partea superioar fa de axa de simetrie. Fa de cazul n care ANP este n axa de simetrie, aceast modificare va conduce la o cretere net a forelor de ntindere.

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Momentul ncovoietor maxim al seciunii compuse oel-beton este calculat prin:

    compuse este redus, implicnd faptul c momentul ncovoietor este maxim dac ANP este plasat n axa de simetrie.

    unde Wpa, Wpc i Wps sunt modulele plastice de rezisten ale oelului, betonului i armturii, fa de axa de simetrie a seciunii compuse.

    max,

    1/ 0.85 / /2Rd pa y a pc ck c ps s s

    M W f W f W f= + +

    n acest mod, schimbnd poziia ANP a seciunii compuse fie deasupra sau dedesubtul axei de simetrie, momentul ncovoietor al seciunii

    Rezistena maxim la ncovoiere

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

  • Bhnhn

    NAZone 1

    Zone 2

    Zone 3DC

    Fc1Fa1

    Fa2

    Fa3Fs3

    Fs1 Fc1Fa1

    1/2Fa2Fa3Fs3

    Fs1

    1/2Fc2 1/2Fa2 1/2Fc2 Fa2

    compression

    tension

    compression

    tension

    compression

    Forces forMpl,Rd

    Forces forMmax,Rd

    Differences betweenforces Mmax,Rd - Mpl,Rd

    Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Coeficientul 1/2 din relaia de mai sus este rezultatul ipotezei conform creia betonul nu are rezisten la ntindere i doar rezistena la compresiune contribuie la momentul ncovoietor maxim.

    Zona 1

    Zona 2

    Zona 3

    a: seciunea compus

    b: eforturi pentru Mpl,Rd

    c: eforturi pentru Mmax

    d: diferena de eforturi dintre cazurile Mmax i Mpl,Rd

    Compresiune

    ntindere

    Compresiune Compresiune

    ntindere

    Mpl,Rd. Comparnd diagramele eforturilor pentru seciunea compus la moment ncovoietor maxim (figura c de mai jos) cu diagrama de eforturi pentru ncovoiere pur (for axial nul) din figura b, diagrama diferenelor de eforturi (figura d) are rezultanta eforturilor de 1/2Fc2pentru beton, respectiv Fs2 pentru oelul pe nlimea hn deasupra axei de simetrie.

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

  • , max,

    1/ 0.85 / /2pl Rd Rd pan y a pcn ck c psn s s

    M M W f W f W f = + +

    Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Astfel, rezistena plastic la ncovoiere a seciunii transversale compuse la ncovoiere pur se evalueaz prin relaia:

    unde Wpan, Wpcn i Wpsn sunt modulele plastice de rezisten ale oelului, betonului i armturii din interiorul zonei 2. Pentru obinerea valorilor acestor mrimi, trebuie determinat nti nlimea hn.Efortul axial corespunztor momentului maxim NC Considering above figure, the axial load corresponding to maximum design value of the resistance moment can be evaluated by:

    2 2 1 2 1 2 3 ,1 1 1 1( )2 2 2 2C s c c c c c c pm Rd

    N F F F F F F F N= + = + = + + =

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    EN 1994-1 nu impune considerarea unui punct adiional n afar de punctele A, B, C i D, ns datorit modului n care curba de interaciune NM este folosit pentru calculul rezistenei stlpului, forma poligonal a curbei va supraestima n anumite cazuri rezistena stlpului n comparaie cu diagrama real NM. Pentru a reduce aceast supraestimare, inginerii proiectani definesc n mod uzual un punct adiional (punctul E), corespunztor cazului n care ANP este situat la jumtatea distanei dintre poziiile A i D.

    Punctul Adiional E

    Efck/ c

    MEhnhn 2hn

    fy/ a fsk/ s

    NE

    NAhn hE

    3.3 Metoda simplificat de calculDIAGRAMA N-M, METODA SIMPLIFICAT

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Pentru determinarea eforturilor interne, rigiditatea eficace la ncovoiere se calculeaz cu:

    Condiii pentru calculul elementelor

    , ,( ) ( )eff II o a a s s e II cm cEI K E I E I K E I= + +

    unde: Ke,II este un factor de corecie care se ia egal cu 0.5;Ko este un factor de calibrare care se ia egal cu 0.9.

    Efectele de lung durat (contracia, curgerea lent) vor fi considerate. Influena imperfeciunilor geometrice poate fi considerat prin intermediul imperfeciunilor geometrice echivalente. Efectele de ordinul 2 nu vor fi considerate dac forele interne cauzate de ctre efectele de ordinul 1 sunt mai mici de 10%, iar fora critic de flambaj este determinat cu rigiditatea eficace (EI)eff,II.

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Stlpii cu seciune compus supui la eforturi axiale se verific cu:Elemente supuse la eforturi axiale

    unde: Npl,Rd este rezistena plastic la compresiune; este factorul de reducere datorit flambajului

    ,

    1.0Edpl Rd

    NN

    Relaia dintre factorul de reducere al rezistenei i zvelteea elementului este dat de curbele de flambaj. Figura de mai jos arat curbele de flambaj folosite n cadrul Eurocode 4. Alegerea unei curbe de flambaj depinde de tipul seciunii transversale a stlpului i de axa pe care acesta flambeaz. Bazat pe teste de calibrare, curba de flambaj a poate fi folosit pentru evi metalice umplute cu beton, iar curbele b i c pentru profile metalice nglobate n beton, ncovoiate dup axa maxim, respectiv axa minim de inerie a seciunii metalice.

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Curbele de flambaj

    Elemente supuse la eforturi axiale

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Rezistena unei seciuni transversale la compresiune cu ncovoiere uniaxial se calculeaz considernd o distribuie rectangular de eforturi (ignornd betonul ntins) i se calculeaz considernd curba de interaciune N-M: Urmtoarea verificare trebuie satisfcut:unde: Med este valoarea cea mai mare a momentelor ncovoietoare pe lungimea elementului, incluznd dac este nevoie imperfeciunile i efectele de ordinul doi;

    Mpl,N,Rd este rezistena plastic la ncovoiere, considernd efortul axial NEd, dat de ;

    M este un coeficient de verificare, luat ca 0.9 pentru S235 i S355 respectiv 0.8 pentru S420. M

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Valoarea d = dy (sau dz), se refer la rezistena plastic de calcul la ncovoiere Mpl,Rd pentru planul de ncovoiere considerat. Valoarea ddepinde direct de aciunea efortului axial NEd.

    NEd / Npl,Rd

    MEd / Mpl,Rd1

    1

    Ed

    Calculul stlpilor cu seciune compus oel-beton este condus pentru nivelul efortului axial, ca n figur. Evaluarea efortului de ncovoiere este realizat pentru nivelul NEd a efortului axial.

    Evaluarea valorii la nivelul efortului axial NEd pentru stlpi cu seciune compus supui la compresiune cu ncovoiere

    Elemente supuse compresiune i ncovoiere

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Pentru a realiza verificarea capacitii unui stlp cu seciune compus la compresiune cu ncovoiere biaxial, curba de interaciune NM a seciunii compuse trebuie evaluat fa de ambele axe principale. Considernd cele dou diagrame de interaciune (N-My i N-Mz), se vor obine separat rezistenele la ncovoiere pentru efortul axial dat NEd(vezi figura de mai jos). Pentru nivelul efortului axial NEd poate fi construit o curb de interaciune My-Mz ca n figura din dreapta. Imperfeciunile i efectele de ordinul doi vor fi considerate doar n planul de flambaj. Daca nu este evident care este planul critic, atunci se vor face verificri n ambele planuri.

    Elemente supuse compresiune i ncovoiere biaxial

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    NEd / Npl,Rd

    My,Ed / Mpl,Rd1

    1

    dy

    Ed

    NEd / Npl,Rd

    Mz,Ed / Mpl,Rd1

    1

    dz

    Ed

    Mz,Ed / Mpl,Rd

    My,Ed / Mpl,Rd

    dz

    dy

    dz

    dyNormalised interaction N-My diagram Normalised interaction N-My diagram Normalised interaction My-Mz diagram

    Pentru elemente supuse compresiune i ncovoiere biaxialurmtoarele condiii trebuie satisfcute la calculul de stabilitate:

    verificri individuale la ncovoiere:

    verificare combinat ncovoiere:

    ,

    ,

    , ,

    y EdM y

    dy pl y Rd

    MM

    i

    ,

    ,

    , ,

    z EdM z

    dz pl z Rd

    MM

    , ,

    , , , ,

    1.0y Ed z Eddy pl y Rd dz pl z Rd

    M MM M

    +

    Elemente supuse compresiune i ncovoiere biaxial

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

    a: axa z-z de ncovoiere b: axa secundar y-y de ncovoierec: ncovoiere biaxial

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    unde: Mpl,y,Rd i Mpl,z,Rd sunt rezistenele plastice la ncovoiere pentru planurile de ncovoiere relevante;

    My,Rd i Mz,Rd valorile de calcul ale momentelor, consdiernd efectele de ordinul doi i imperfeciunile;

    M,y i M,z sunt coeficienii de verificare;dy i dz sunt factorii de reducere pentru calculul plastic.

    Elemente supuse compresiune i ncovoiere biaxial

    3.3 Metoda simplificat de calculVERIFICRI DE PROIECTARE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Atunci cnd un stlp este supus la aciunea compus de compresiune cu ncovoiere, momentul ncovoietor poate fi considerat ca fiind format din trei componente, ca n figura de mai jos:

    momentul de ncovoiere principal (figura b), momentul de ncovoiere secundar, dat de imperfeciunile iniiale (fig. c) i momentul de ncovoiere secundar, dat de efectele P (figura d).

    n calculele de proiectare trebuie considerate toate cele trei momente, pentru a evalua ncrcarea maxim a stlpului provenit din ncovoiere.

    Efectul imperfeciunilor Atunci cnd sunt calculate momentele de ncovoiere secundare, se presupune cel mai adesea faptul c un stlp are o form semi-sinusoidal datorit imperfeciunilor iniiale. Pentru o analiz de ordinul 1, imperfeciunile vor fi considerate doar dac conduc la creteri semnificative ale efectelor aciunilor sau dac modific comportamentul structural. Imperfeciunile pot fi neglijate n cazul calculului global dac:

    3.3 Metoda simplificat de calculEFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE

    ,0.5 /pl Rk EdN N

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    M1

    M2

    N 0 N

    b. Primary bending c. Bending moments

    NM1

    N

    M2

    0

    3.3 Metoda simplificat de calcul

    a) ncrcrile stlpilor i deformaii.b) Distribuia momentelor ncovoietoare principalec) Distribuia momentelor ncovoietoare datorate deformaiilor iniialed) Distribuia momentelor ncovoietoare datorate deformaiilor

    MOMENTELE NCOVOIETOARE ALE STLPILOR

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Efectul acestei forme sub fore de compresiune este un moment ncovoietor adiional avnd forma imperfeciunilor: zero pe reazeme i maxim (N0) la mijlocul stlpului. Aceste momente sunt adugate direct momentelor principale:

    atunci cnd momentele de la capetele stlpului sunt egale, momentul maxim secundar se adaug direct la momentul ncovoietor principal;

    pentru alte tipuri de distribuii ale momentelor ncovoietoare, datorit faptului c momentul ncovoietor de ordinul II maxim nu se afl n aceeai poziie cu momentul maxim principal, efectul momentului ncovoietor secundar este mai puin sever.

    Evaluarea imperfeciunilor n forma real este greu de utilizat n procesul de proiectare.

    Efectul imperfeciunilor

    3.3 Metoda simplificat de calculEFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Pentru figura de mai sus: dac distribuia momentului ncovoietor principal este uniform, efectul momentului ncovoietor secundar este imediat, iar rezistena la ncovoiere este redus nc de la nceputul ncrcrii, aa cum arat segmentul OA.

    Figura: efectul distribuiei momentului ncovoietor asupra diagramei de interaciune NM

    Efectul imperfeciunilor

    3.3 Metoda simplificat de calculEFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE

    O alternativ este prin considerarea momentului adiional datorat imperfeciunilor pe curba de interaciune N-M:

    NEd / Npl,Rd

    My,Ed / Mpl,Rd1

    1

    0

    Ed

    0

    A

    n

    Bn

    Bending momentdiagram on column

    r=-1 n=0.5

    r=0 n=0.25

    r=1 n=0

    k

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Atunci cnd distribuia momentelor ncovoietoare primare este neuniform, efectul momentelor ncovoietoare secundare este atenuat fa de ncrcarea maxim, astfel nct rezistena la ncovoiere este mai mare. Aceasta este ilustrat n figura de mai sus prin segmentul BA. n consecin, rezistena la moment ncovoietor este n, fa de 0.Poziia B pe axa de compresiune axial - n, depinde de raportul momentelor ncovoietoare de la capetele stlpului. n Eurocode 4, neste dat de:

    Figura: efectul distribuiei momentului ncovoietor asupra diagramei de interaciune NM

    cu

    Efectul imperfeciunilor

    EFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE 3.3 Metoda simplificat de calcul

    NEd / Npl,Rd

    My,Ed / Mpl,Rd1

    1

    0

    Ed

    0

    A

    n

    Bn

    Bending momentdiagram on column

    r=-1 n=0.5

    r=0 n=0.25

    r=1 n=0

    k

    14n

    r = 1 1r

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    unde r este raportul dintre momentele ncovoietoare de la capetele stlpilor (cel mai mic la cel mai mare).

    Datorit efectelor de ordinul 2 (P), momentele n stlpi vor fi mai mari dect cele obinute din analiza de ordinul 1. Stlpii cu seciune compus trebuie s considere efectele de ordinul 2 datorate:

    deformaiilor mari cauzate de ncrcrile orizontale i verticale efectelor de lung durat specifice betonului, de contracie i curgere

    lent Dezvoltarea efectelor de ordinul 2 depinde de zvelteea stlpilor. Aceast cretere este mai mare pentru stlpii zveli sau stlpii puternic solicitai.

    Obs: Figura anterioar prezint valorile n pentru trei cazuri uzuale ale diagramei de momente pentru stlpi. Evident c n este mai mare pentru un unghi mai mare al distribuiei de moment. Aceasta va conduce la o valoare mai mare a lui n.

    Efectul imperfeciunilor

    EFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE 3.3 Metoda simplificat de calcul

    Efectele de ordinul 2 (P)

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Importana momentelor ncovoietoare de ordinul II depinde de mrimea momentelor ncovoietoare principale: atunci cnd momentele ncovoietoare sunt minore, momentele ncovoietoare secundare sunt relativ importante, iar efectele P induse de contracie i curgerea lent trebuie considerate. n schimb, atunci cnd momentele ncovoietoare principale sunt importante, momentele ncovoietoare secundare induse de curgerea lent sunt mici i pot fi ignorate. Efectele de ordinul 2 nu vor fi considerate atunci cnd eforturile interne sau momentele cauzate de deformaii cauzate de efectele de ordinul 1 sunt mai mici de 10%, iar rigiditatea efectiv elastic este calculat considernd (EI)eff,II. Aceast condiie se consider ndeplinit dac este satisfcut criteriul:

    ,

    0.1Edcr eff

    NN

    Efectele de ordinul 2 (P)

    EFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE 3.3 Metoda simplificat de calcul

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Pentru celelalte cazuri trebuie efectuat o analiza de ordinul 2, pentru a obine valoarea mrit a momentului ncovoietor. n absena unei analize precise, valoarea mrit a momentului ncovoietor poate fi obinut n mod aproximativ prin amplificarea momentului de ordinul 1:

    M (momentul de calcul) = k M (momentul de calcul de ordinul 1)

    n care factorul de amplificare k depinde de distribuia momentelor ncovoietoare pe element, prin:

    n aceast ecuaie, valorile lui sunt date n tabelul alturat:

    Stlpi cu ncrcare transversal

    =1.0

    Momente diferite la capete

    =0.66+0.44r 0.44

    Efectele de ordinul 2 (P)

    EFECTELE DE ORDINUL 2 I IMPERFECIUNILE 3.3 Metoda simplificat de calcul

    unde Ncr,eff este fora critic (efortul lui Euler) pentru axa considerat, considernd lungimea egal cu cea a elementului

    ,

    1.01 Ed

    cr eff

    k NN

    =

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    3.4 Efectul forelor de forfecare

    Datorit faptului c un stlp este solicitat preponderent la compresiune, efectul forei de forfecare va fi mic i se poate neglija adesea. Pentru cazurile (rare) n care trebuie considerat efectul forelor de forfecare, se presupune c forele de forfecare sunt preluate de aria de forfecare a componentei din metal a seciunii compuse. Aria de forfecare a unei seciuni compuse este aceeai cu aria de forfecare a elementului metalic iar calculul se efectueaz n conformitate cu regulile Eurocode 3. Ca n cazul grinzilor, n cazurile (rare) n care Va,Ed > 0,5Vpl,a,Rd , se va considera influena forfecrii asupra rezistenei la ncovoiere cu compresiune prin reducerea rezistenei ariei de forfecare Av a elementului metalic.

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Se presupune c ncrcarea aplicat este transferat att oelului ct i betonului pentru a obine o aciune compus. Aceasta se realizeaz prin asigurarea ca n regiunea de introducere a ncrcrilor, rezistena la forfecare longitudinal de la interfaa oel-beton s nu fie depit. n proiectare trebuie adoptate detalii constructive pentru eliminarea acestei probleme, dac ea exist.

    3.5 Introducerea ncrcrilor

    N

    Gravitational loads

    Regions ofload introduction

    Forele de lunecare se determin din variaia rezultantelor eforturilor unitare ale seciunii de oel sau beton armat pe zona de transfer a ncrcrilor. Dac ncrcrile sunt introduse doar n seciunile din beton, atunci valorile rezultate din calculul elastic vor considera efectele de contracie i curgere lent.

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Lungimea de transfer a ncrcrilor nu depete 2d sau L/3 , n care d este dimensiunea transversal minim a seciunii stlpului i L este lungimea stlpului. n condiiile n care suprafaa de oel n contact cu betonul nu este vopsit, acoperit cu ulei, grsime i nu este acoperit cu rugin sau cruste, se pot adopta valorile din tabelul de mai jos pentru rezistena la lunecare Rd.

    3.5 Introducerea ncrcrilor

    n zonele de transfer a ncrcrilor i n zonele de schimbare a seciunii, sunt prevzui conectori de lunecare dac rezistena la forfecare la interfaa ntre oel i beton - Rd este depit.

    Tipul seciunii transversale

    ( N / mm2)

    Seciuni de oel cu nglobare total n beton

    evi de oel circulare umplute cu beton

    evi de oel rectangulare umplute cu beton

    Tlpi ale seciunilor cu nglobare parial n beton

    Inimi ale seciunilor cu nglobare parial n beton

    0,30

    0,55

    0,40

    0,20

    0,00

    Rd

    OBS. Se va asigura o acoperire cu beton de minim 40mm, iar armturile longitudinale i transversale vor fi detaliate n conformitate cu cerinele EN 1994-1.

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    3.5 Introducerea ncrcrilor

    n cazurile n care conectori de lunecare sunt sudai de inima seciunii I sau a unei seciuni similare total sau parial nglobate n beton, se poate ine seama de forele de frecare care se dezvolt din mpiedicarea expansiunii laterale a betonului de ctre tlpile adiacente ale seciunii de oel. Aceast rezisten poate fi considerat adiional rezistenei conectorilor. Rezistena adiional va fi PRd/2 pentru fiecare talp i fiecare rnd orizontal de conectori, unde PRd este reyistena unui singur conector. Pentru seciuni din oel nevopsite, valoarea lui poate fi considerat de 0.5. n afara zonei de introducere a ncrcrilor, forfecarea longitudinal la interfaa dintre oel i beton trebuie verificat atunci cnd este cauzat de ncrcri transversale i/sau momente de capt.

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    Distana liber dintre tlpile elementelor metalice nu trebuie s depeasc valorile date n figura de mai jos:

    3.5 Introducerea ncrcrilor

    Fore de frecare suplimentare la stlpii compui, prin folosirea conectorilor de tip gujon cu cap

  • Adrian Ciutina, Construcii mixte oel-beton

    3.6 Prevederi constructive

    Pentru o comportare adecvat a stlpilor cu seciune compus, se vor considera urmtoarele prevederi constructive: seciunile din oel nglobate trebuie s aib o acoperire din beton minim de (b limea tlpii): armtura longitudinal a stlpilor total nglobai care contribuie la momentul rezistent la ncovoiere trebuie s fie mai mare de 0,3% din aria betonului; n seciunile de evi umplute cu beton nu este necesar o armtur longitudinal dac nu se cere asigurarea rezistenei la foc; armtura longitudinal i transversal din stlpii total sau parial nglobai n beton se proiecteaz conform EN 1992-1; distana dintre barele de armare longitudinal i seciunea de oel se poate reduce la 0 fa de cea impus. n acest caz perimetrul de aderen este afectat pentru elemente cu nglobare parial sau total n beton, n cazul unor condiii de mediu X20, conform EN 1992-1, se prevede o armtur minim de 8 mm la o distan de 250 mm, i o armtur transversal de 6 mm la o distan de 200 mm.

    min (40 ; / 6)a mm b