Click here to load reader

1. Calculul structurilor la acţiunea seismică 1.1. Introducere

  • View
    239

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of 1. Calculul structurilor la acţiunea seismică 1.1. Introducere

  • Inginerie Seismic Laborator - 1 -

    INGINERIE SEISMIC

    SEMINAR

    Titular disciplin

    .l.ing. MARIANA POP

  • Inginerie Seismic Laborator - 2 -

    1. Calculul structurilor la aciunea seismic

    1.1. Introducere

    Aspectul dinamic al aciunii seismice i comportarea inelastic a

    structurilor afectate de cutremure puternice impun metode de proiectare

    specifice, reglementate prin norme de proiectare seismic. n Romnia,

    aceste reglementri sunt coninute n P100-1 (2006) Cod de proiectare

    seismic P100 partea I Prevederi de proiectare pentru cldiri.

    Prevederile P100 conin dou cerine fundamentale (nivele de

    performan) pe care trebuie s le ndeplineasc construciile amplasate n

    zone seismice i anume:

    - cerina de siguran a vieii construciile trebuie s fie proiectate astfel

    nct sub efectul aciunii seismice de proiectare s posede o marj suficient

    de siguran fa de prbuirea local sau global a structurilor astfel nct

    vieile oamenilor s fie protejate. Nivelul aciunii seismice asociat acestui

    nivel de performan corespunde unui interval mediu de recuren

    (IMR=100 de ani).

    - cerina de limitare a degradrilor construciile trebuie proiectate astfel

    nct pentru cutremure cu o probabilitate de apariie mai mare dect aciunea

    seismic de proiectare structurile s nu sufere degradri sau scoaterea din uz

    ale cror costuri s fie exagerate fa de costul construciei. Nivelul aciunii

    seismice asociat acestui nivel de performan corespunde unui IMR=30 de

    ani.

    ndeplinirea prin calcul a celor dou cerine fundamentale se

    realizeaz prin verificarea structurilor la dou stri limit i anume:

    - stri limite ultime (SLU) asociat colapsului structural i altor forme de

    degradare structural care pot pune viaa oamenilor n pericol. Verificare la

    SLU implic asigurarea unui echilibu ntre rezistena i ductilitatea

    structurii.

    - stri limit de serviciu (SLS) asociat apariiei unor degradri dincolo de

    care numai sunt ndeplinite cerine specifice de exploatare. Poate fi necesar

    limitarea att a degradrilor structurale ct i a celor nestructurale. n

    general, verificarea la SLS implic limitarea deplasrilor relative de nivel n

    vederea asigurrii proteciei elementelor nestructurale, echipamentelor, etc..

  • Inginerie Seismic Laborator - 3 -

    1.2. Aciunea seismic

    Teritoriul Romniei este mprit n zone seismice n funcie de

    hazardul seismic local, care luat simplificat este considerat constant n

    fiecare zon seismic. Hazardul seismic pentru proiectare se exprim prin

    valoarea de vrf a acceleraiei orizontale a terenului (ag) determinat pentru

    intervalul mediu de recuren corespunztor SLU (adic IMR=100 de ani).

    Micarea seismic ntr-un punct pe suprafat ternului este descris

    prin spectre de rspuns elastic pentru acceleraii absolute ( dou componente

    orizontale i una vertical).

    Condiiile locale de teren afecteaz forma spectrelor de rspuns elastic

    i modific att amplificarea acceeraiei de vrf a terenului, ag, ct i

    coninutul de frecven a micrii seismice.

    Condiii locale de teren sunt descrise prin valorile perioadei de control

    (de col) TC a spectrului de rspuns pentru zona amplasamentului considerat.

    Normativul P100 specific trei valori ale perioadei de control TC pe o

    hart de zonare macroseismic. Unei valori a perioadei de control TC i

    corespund o pereche de valori TB, TD.

    Perioada de control TC a spectrului de rspuns reprezint limita dintre

    zona de valori maxime n spectrul de acceleraii absolute i zona de valori

    maxime n spectrul de viteze relative.

    Perioada de control TB poate fi exprimat n funcie de perioada de

    control, TC astfel: CB TT 1.0 .

    Perioada de control TD a spectrului de rspuns reprezint limita dintre

    zona de valori maxime n spectrul de viteze relative i zona de valori

    maxime n spectrul de deplasri relative.

    Spectrul de rspuns elastic pentru componentele orizontale ale

    acceleraiei terenului n amplasament este definit astfel:

    )()( TaTSe g

    unde:

    ga acceleraia de vrf a terenului;

    )(T spectrul de rspuns normalizat la valorile de vrf a acceleraiei

    terenului.

    Formele normalizate ale spectrului de rspuns elastic pentru

    componentele orizontale ale acceleraiei terenului pentru fraciunea din

    amortizarea critic egal cu 0.05 sunt date de relaiile:

  • Inginerie Seismic Laborator - 4 -

    20

    0

    0

    0

    )(

    )(

    )(

    11)(0

    T

    TTTTT

    T

    TTTTT

    TTTT

    TT

    TTT

    DC

    D

    C

    DC

    CB

    B

    B

    unde:

    0 factorul de amplificare dinamic maxim a acceleraiei terenului de

    ctre structur;

    T perioada proprie de vibraie a unui sistem cu un grad de libertate

    dinamic cu rspuns elastic.

    Componentele verticale ale micrii seismice ale unui amplasament

    sunt date de relaiile similare celor de mai sus.

    Forele seismice de proiectare se exprim pe baza spectrului de

    proiectare a acceleraiei care este un spectru de rspuns inelastic i se obine

    cu una din urmatoarele relaii:

    q

    TaTSdTT

    TT

    qaTSdTT

    gB

    B

    gB

    )()(

    1

    1)(0

    0

    unde:

    q factorul de comportare al structurii, factor de modificare a rspunsului

    elastic n rspuns inelastic, cu valori n funcie de tipul structurii i

    capacitatea acestuia de a disipa energie.

    Perioadele de control (col) TB, TC, TD ale spectrului de rspuns pentru

    componentele orizontale ale micrii seismice.

    Intervalul mediu de recuren a

    magnitudinii cutremurului

    Valori ale perioadelor de control (col)

    IMR = 100ani,

    pentru starea limit ultim

    TB, s 0.07 0.10 0.16

    TC, s 0.7 1.0 1.6

    TD, s 3 3 2

  • Inginerie Seismic Laborator - 5 -

    Spectre normalizate de rspuns elastic pentru acceleraii pentru

    componentele orizontale ale micrii terenului, n zonele caracterizate prin

    perioadele de control (col): 0.1;7.0 CC TT i sTC 6.1 .

  • Inginerie Seismic Laborator - 6 -

    Zonarea teritoriului Romniei n termeni de valori de vrf ale acceleraiei terenului pentru

    proiectare ga pentru cutremure avnd intervalul mediu de recuren 100IMR de ani.

  • Inginerie Seismic Laborator - 7 -

    Zonarea teritoriului Romniei n termeni de perioada de control (col), CT a spectrului de

    rspuns.

  • Inginerie Seismic Laborator - 8 -

    2. Conformarea seismic a structurii

    O proiectare conceptual a structurilor situate n zone seismice care s

    asigure o comportare seismic corespunztoare este foarte important.

    Aspectele conceptuale de baz se refer la:

    - simplitatea structurii;

    - uniformitatea, simetria i redundana structurii;

    - rezistena i rigiditatea lateral n orice direcie;

    - rezistena i rigiditatea la torsiune;

    - realizarea ca diafragme a planeelor;

    - fundaii adecvate.

    Simplitatea structurii

    - presupune existena unui sistem structural continuu i suficient de rezistent

    care s asigure un traseu clar, direct i nentrerupt a forelor seismice pn la

    terenul de fundare;

    - nu trebuie s existe discontinuiti n traseul forelor seismice (exemplu: un

    gol mare n planeu sau lipsa armturilor de colectare a forelor de inerie).

    Un exemplu de conformare structural nerecomandat l constituie

    rezemarea stlpilor pe rigle.

    nu e recomandat structur cu o conformare seismic

    corect.

    Uniformitatea, simetria i redundana structurii.

    Proiectarea seismic trebuie s urmreasc realizarea unei structuri ct

    mai regulate, distriubuit ct mai uniform n plan, astfel ca forele de inerie

    aferente maselor s fie transmise direct i pe un drum ct mai scurt ctre

  • Inginerie Seismic Laborator - 9 -

    fundaii. n cazul n care este necesar o form n plan care nu este uniform

    structura poate fi mprit prin intermediul unor rosturi seismice n uniti

    independente din punct de vedere structural.

    Pe lng uniformitatea n plan este necesar i o uniformitate pe

    vertical, aceasta diminund concentrarea eforturilor i a cerinelor de

    ductilitate n zone izolate ale cldirii.

    Elementele structurale care asigur rigiditatea la fore laterale trebuie

    dispuse ct mai uniform pentru a permite excentriciti ct mai mici i o

    redundan sporit a structurii care conduc la o capacitate sporit de disipare

    a energiei seismice n ntreaga structur.

    Prin redundan se asigur c:

    - cedarea unui singur element sau a unei singure mbinri nu conduce

    la cedarea ntregii structuri;

    - se realizeaz un mecanism de plastificare cu suficiente zone plastice

    care s permit exploatarea rezervelor de rezisten a structurii i o disipare

    avantajoas a energiei seismice.

    Exemplu: o structur etajat din beton armat nu prezint redundan dac

    lungimile de nndire ale armturilor din stlpi sunt insuficiente.

  • Inginerie Seismic Laborator - 10 -

    Rezistena i rigiditatea lateral n orice direcie.

    Deoarece micarea seismic are componente pe dou direcii

    orizontale structura trebuie s posede rezistene i rigiditi laterale

    suficiente pe cele dou direcii principale ale cldirii.

    Sisteme tipice de preluare a forelor laterale sunt:

    - cadre necontravntuite (cu n

Search related