Construcții civile cu structură metalică

1. DESCRIEREA STRUCTURII ANALIZATE

S-a analizat o structura (fig. 1) cu regim de inaltime P + 9E care are destinatia de magazin universal, cu trama de 8,0 m x 6,0 m si incarcare utila pe planseu de 3 kN/m2.

Cladirea are 3 deschideri de 8,0 m si 7 travei de 6,0 m. {naltimea de nivel este constanta pe toata inaltimea constructiei, fiind de 4,0 m. Solutia constructiva este de tip dual, fiind alcatuita pe directie transversala din cadre contravantuite excentric si cadre necontravantuite, iar pe directie longitudinala din cadre cu contravantuiri in X si cadre necontravantuite (vezi fig. 1 b, c). Stalpii au sectiune dublu T simetrica ce variaza pe inaltime (creandu-se astfel trei tronsoane), avand rigiditatea maxima in planul cadrului transversal. Grinzile au sectiunea dublu T, fiind prinse rigid de stalpi. S-au ales doua sectiuni de grinzi pe inaltimea constructiei, profilele mai mari fiind prevazute la primele cinci nivele.

Pe directia longitudinala au fost prevazute grinzi secundare, amplasate la capetele barelor disipative in deschiderile contravantuite si la 2,0 m interax, in deschiderile fara contravantuiri (vezi fig.1 a). Contravantuirile au fost realizate din profile U laminate la cald si au trei trepte de variatie pe verticala.

Structura a fost studiata in 16 variante dimensionale si constructive, prezentate in tab. 2.

Fig. 1 – Structura P + 9E

a) vedere in plan, b) cadre transversale, c) cadre longitudinale

2. ETAPELE DE CALCUL

(1) Evaluarea incarcarilor si maselor.

(2) Predimensionarea elementelor structurii, considerata omogena, pe baza experientei de proiectare si a unor relatii simplificate de determinare a starii de eforturi si deformatii.

(3) Analiza modala pe structura spatiala omogena. Rezulta caracteristicile dinamice ale structurii:

- perioade proprii de vibratie;

- vectori si valori proprii;

- factorii de participare a maselor;

- coeficientul de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un singur grad de libertate dinamica.

Pe baza caracteristicilor dinamice, cele mai multe programe de calcul stabilesc valorile si distributia incarcarilor orizontale echivalente din actiunea seismica.

(4) Calculul static liniar considerand structura omogena. Cu incarcarile determinate la pct. (1) si (3) se face un calcul spatial in domeniul elastic pentru cel putin cinci ipoteze de incarcare pentru structurile disipative ( <1,0):

- doua ipoteze de incarcare in gruparea fundamentala: incarcari de calcul (S.L.U.), incarcari normate (S.L.E.N.), rel. (1) si (2).

• pentru verificarea starilor limita ultime

(1)

• pentru verificarea starilor limita ale exploatarii normale :

(2)

- trei ipoteze de incarcare in gruparea speciala: o ipoteza rel. (3) conform gruparii speciale din STAS 10101/0A-77 si doua ipoteze conform gruparilor suplimentare, vezi rel. (4) si (5).

• pentru verificarea starilor limita ultime :

(3)

Combinatiile suplimentare de incarcari (fata de gruparea speciala de incarcari din STAS 10101/0A-77) care contin incarcari seismice orizontale majorate sunt :

(4)

(5)

Termenul este factorul de sporire a incarcarilor din actiunea seismica.

{n cazul structurilor nedisipative ( =1,0) sunt practic necesare numai trei ipoteze de incarcari:

- doua ipoteze in gruparea fundamentala, rel. (1) si (2);

- o ipoteza in gruparea speciala (conf. STAS 10101/0A-77), rel. (3).

(5) Calculul static neliniar considerand structura omogena. {ncarcarile gravitationale din gruparea speciala sunt mentinute constante iar incarcarea seismica stabilita la pct. (3) creste monoton pana la atingerea deplasarii orizontale maxime, acceptate de norma dupa care se proiecteaza constructia. Cresterea monotona a incarcarilor seismice va continua si dupa depasirea valorii limita a deplasarii orizontale pana la atingerea coeficientului (tab. 1), amplificat cu 1,2 1,5. Aceasta crestere este necesara pentru a putea compara energia disipata de structura cu cea indusa de seism. Aceasta etapa de calcul se aplica numai structurilor disipative ( <1,0).

{n aceasta etapa de calcul sunt evidentiate urmatoarele aspecte: