Upload
zubovschi-ciprian
View
302
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
DAAAAAAAAAAAAAAAAAAAADDDDDDDDDDDDDDDDDDDADDDDSSSSSSSSSFFFFFFFFFFFFFFFFF
Citation preview
CADRUL TRANSVERSAL
1
ROLUL CONTRAVÂNTUIRILOR
Sistemul de CV este destinat să
transmită încărcările orizontale la
fundaţii şi să reducă deplasările
laterale ale cadrelor transversale.
STABILITATEA CADRELOR ARTICULATESTABILITATEA CADRELOR RIGIDE
CADRUL TRANSVERSAL
2
ROLUL CONTRAVÂNTUIRILOR
CONTRAVÂNTUIRI ÎN PLAN ORIZONTAL
(LA NIVEL ACOPERIŞ)
CONTRAVÂNTUIRI VERTICALE
Transmit încărcările din planul clădirii la
contravântuirile verticale ;
Asigurară conlucrarea spaţială a cadrelor
transversale;
Asigură stabilitatea structurii pe durata
montajului
Constituie reazeme pentru pane, care la
rândul lor creează puncte fixe de rezemare
ale tălpii comprimate a grinzii cadrului, pentru
asigurarea stabilităţii laterale);
Reducerea deformaţiilor din acţiuni
orizontale transversale.
transmit încărcările orizontale de la
nivel acoperiş şi încărcări orizontale
transmise la nivelul stâlpilor (pod rulant;
seism), la fundaţii;
asigură stabilitatea cadrelor
longitudinale
CADRUL TRANSVERSAL
3
CONTRAVÂNTUIRI ROLUL CONTRAVÂNTUIRILOR
2. Stabilitate cadru longitudinal
Stabilitate în plan
transversal stâlp
crează
puncte fixe
pană
riglă
perete
STABILITATE ÎN PLAN NORMAL CADRULUI TRANSVERSAL
CADRUL TRANSVERSAL
4
TIPURI
CONTRAVÂNTUIRI LA NIVEL ACOPERIŞ
CONTRAVÂNTUIRI PE ŞIRURI LONGITUDINALE DE STÂLPI
Contravântuiri verticale stâlpi (CV-S)
CO -T
CV -S
CO -L
SECTIUNI CONTRAVANTUIRI
CADRUL TRANSVERSAL
5
CONTRAVÂNTUIRI PENTRU CADRE CU
GRINZI CU ZĂBRELE
COT – TS – F – Contravântuire Orizontală Transversală de la talpa superioară a fermei
COT – TI – F – Contravântuire Orizontală Transversală de la talpa inferioară a fermei
(dacă legătura dintre stâlp şi fermă este încastrată, sau la
halele cu mijloace de transport prevăzute la nivelul fermelor)
COL – TS – F – Contravântuire Longitudinală de la talpa superioară a fermei
COL – TI – F – Contravântuire Longitudinală de la talpa inferioară a fermei
CV – MC – Contravântuire Verticală a montantului central al fermei
CV – MM – Contravântuire Verticală a montantului marginal al fermei
COT – TS – F
COT – TI – F COL – TI – F CV – MM – F
CV – MC – F
CADRUL TRANSVERSAL
6
CONTRAVÂNTUIRI PENTRU CADRE CU
GRINZI CU ZĂBRELE
COT – TS – F – se dispun la extremităţile halei şi intermediar la 40 - 60m în lungul halei
COT – TI – F – se dispun în aceleaşi travei cu COT – TS – F
CV – MM – se dispun în aceleaşi travei cu COT – TS – F şi intermediar la 3-5 travei (pentru a
asigura stabilitatea
CV – MC – se dispun în aceleaşi travei cu CV – MM - F
CV – M – F leagă COT – TS de COT – TI pentru a se uniformiza încărcările
şi pentru a crea o “cutie rigidă”.
CADRUL TRANSVERSAL
7
CONTRAVÂNTUIRI PENTRU CADRE CU
GRINZI CU ZĂBRELE
COL – TS – F – se dispun în lungul halei în panourile extreme
COL – TI – F
1. lăţimea contravântuirii LT/10 2m
2. preiau reacţiunea orizontală de la stâlpii scheletului
de rezistenţă
3. la legăturile încastrate grindă – stâlp, se
dispun pentru împiedicarea flambajului
porţiunii comprimate a tălpii inferioare; se
dispun în panoul al doilea
CADRUL TRANSVERSAL
8
CONTRAVÂNTUIRI ORIZONTALE
Detalii prindere contravântuire orizontală
de rigla de cadru cu inimă plinăPrindere cu tevi
Prindere cu bare din oţel rotund
CADRUL TRANSVERSAL
9
2. Contravantuiri multiple din bare flexibile (hale fara pod rulant)
Utilizate în ţări cu variaţii medii de temperatură (-5o …+
30o). Nu se recomandă dispunerea contravântuirilor la
capete, deoarece împiedică deformaţiile din
temperatură ale elementelor longitudinale ale halelor
(pane, antretoaze, grinzi de rulare, riglele scheletului
peretelui longitudinal).
Se dispune la partea superioară a stâlpilor numai cate
o bară flexibilă (contrafişă).
1. Contravantuiri in travele marginale
CONTRAVÂNTUIRI STÂLPI
CADRUL TRANSVERSAL
10
CONTRAVÂNTUIRI STÂLPI
1. La halele obisnuite CV – S se amplaseaza in
treveele de mijloc
2. La halele cu lungimi mari, CV – S se introduc doua
contravantuiri la cca Lt / 3.
3. La halele cu poduri rulante grele, se realizează o
structură independentă pentru susţinerea căii de
rulare
CADRUL TRANSVERSAL
11
CONLUCRAREA SPAŢIALĂ ÎNTRE CADRE
Acoperiş cu contravântuiri orizontale
>> 1
>> 2
Acoperiş fără
contravântuiri orizontale
Încărcare locală
Încărcare preluată numai de elementul încărcat
Încărcare locală
Încărcare locală repartizată mai multor elemente
11
Conlucrarea intervine atunci când cadrele sunt încărcate diferit. Constă în participarea cadrelor
transversale la preluarea încărcărilor orizontale (în special la frânarea cărucioarelor).
CADRUL TRANSVERSAL
12
CONLUCRAREA SPAŢIALĂ
CV
C, i
kρ
kiCOEFICIENT DE CONLUCRARE
KC - rigiditatea cadrului transversal “ i ”
KCV - rigiditatea contravântuirii
C
C, i 3
3E Ik
l
CV
CV 3
T
3EIk
L
panăpană
15tw
2 2
CV 1 1 2 2I 0,75(A z A z )
A1 A2
0,75 – ţine seama de elasticitatea zăbrelelor
Legătura Gr-stâlpConlucrarea între
cadre
grad de
conlucrare
Nr. cadre care se iau în
considerare
articulată redusă 3 … 5 5 ( > 3)
încastrată mare 1… 3 3 ( 3)
LT – traveea (deschiderea contravântuirii)
CADRUL TRANSVERSAL
13
CONLUCRAREA SPAŢIALĂ
+
4
1μ
2 ρi
i
GRAD DE CONLUCRARE SPAŢIALĂ Forţa care revine cadrului
transversal “j” când asupra cadrului
transversal “i” acţionează o forţă
unitară
Fi
1F1i
2F2i
3F3i
4F4i
5F5i
1
2
3 (= i)
4
5
Dacă se ţine seama de efectul conlucrării, se
reduce consumul de oţel cu cca 30% (la
halele prevăzute cu poduri rulante).
ji iF F
; 1j i j
j j
F FNeluarea în considerare a conlucrării
spaţiale conduce la:
subdimensionarea contravântuirilor;
supradimensionarea stâlpilor.
CADRUL TRANSVERSAL
14
CLASIFICAREA CADRELOR
funcţie de deplasările din planul cadrului
CADRE CONTRAVÂNTUITE ŞI
CADRE NECONTRAVÂNTUITE
CADRE CU NODURI RIGIDE ŞI
CADRE CU NODURI FLEXIBILE
+ o structură metalică de rezistenţă
poate să fie considerată
contravântuită dacă sistemele de CV
verticale reduc deplasările orizontale
cu cel puţin 80% ale aceleiaşi
structuri necontravântuite.
+ Dacă deplasările şi rotirile nodurilor structurii
sunt mari, iar efectele deformaţiei geometrice
(efecte de ordin II) măresc efectele acţiunilor
sau modifică comportarea structurii în mod
semnificativ, atunci structura poate fi clasificată
ca fiind cu noduri deplasabile.
+ Dacă sistemul de CV
nu este eficace (CV
flexibile), structura
contravântuită poate fi
clasificată ca fiind cu
noduri deplasabile.
CADRUL TRANSVERSAL
15
modificarea secţiunii> adm
< adm
contravântuiri
CLASIFICAREA CADRELOR
funcţie de deplasările din planul cadrului
deplasare structură contravântuită deplasare structură necontravântuită
CT_cv 0,2 CT_nv
CONTRAVÂNTUIRI EFICACE: Reduc deplasărilor orizontale cu cel puţin 80% :
CADRUL TRANSVERSAL
16
N H
N
M 0
Ed
Ed
N
M
Ed
Ed
N2
H
Dacă contravântuirea este eficace ( CT_cv 0,2 CT_nv ), se calculează SEPARAT:
CALCULUL CADRULUI, rezemat lateral, solicitat doar la încărcări verticale
CALCULUL CONTRAVÂNTUIRILOR sub acţiunea:
+ încărcărilor verticale aplicate direct sistemului de contravântuiri
+ încărcări orizontale aplicate cadrului după direcţia planului contravântuirilor (CO - T şi CO -L)
+ efectul imperfecţiunilor
H
H
CV (kCv = )
EFORTURI ÎN CADRU NECONTRAVÂNTUIT
EFORTURI ÎN CADRU CONTRAVÂNTUIT
CALCULUL CONTRAVÂNTUIRILOR
CADRUL TRANSVERSAL
17
N
M
Ed
Ed
N2
H
Dacă contravântuirea nu este eficace ( CT_cv > 0,2 CT_nv ):
o CALCULUL CADRULUI (inclusiv contravântuirea) ca un sistem unic,
sub acţiunea tuturor încărcărilor (orizontale, verticale, imperfecţiuni…)
H
HCV (kCv 0)
EFORTURI ÎN CADRU NECONTRAVÂNTUIT
CALCULUL CONTRAVÂNTUIRILOR
CADRUL TRANSVERSAL
18
IMPERFECŢIUNI GEOMETRICE ALE
STRUCTURILOR REALE
imperfecţiuni globale
ale structurii (cadrului
transversal)
imperfecţiuni locale
ale elementelor
imperfecţiuni ale sistemului de
contravântuiri
(SR EN 1993 -5.3.3. Imperfecţiuni pentru calculul
sistemului de contravântuiri).
TIPURI DE IMPERFECŢIUNI
CADRUL TRANSVERSAL
19
IMPERFECŢIUNI ALE SISTEMULUI DE CONTRAVÂNTUIRI
(SR EN 1993 -5.3.3.)
sub forma unei curburi iniţiale în arc: (e0)
transformate în forţe transversale echivalente (q)
pentru CV care stabilizează tălpile comprimate ale grinzilor
TIPURI DE IMPERFECŢIUNI
CADRUL TRANSVERSAL
20
IMPERFECŢIUNI ALE SISTEMULUI DE CONTRAVÂNTUIRI
(SR EN 1993 -5.3.3.)
0 m
Le α
500
m
1α 0,5 1
m
0
2q 8
q
Ed
eN
L
L = deschiderea contravântuirii
m = numărul de elemente stabilizate
= săgeata CV sub încărcarea q +
acţiuni exterioare
q
Ed
Ed
MN
hh = înălţimea grinzii (cadrului transversal)
TIPURI DE IMPERFECŢIUNI
CADRUL TRANSVERSAL
21
Ai – suprafeţe
aferenteCând sistemul de contravântuiri
stabilizează tălpile comprimate
ale grinzilor, trebuie să se ia în
considerare şi efectele
imperfecţiunilor datorate
abaterilor de la axe.
+
CALCULUL CONTRAVÂNTUIRILOR
Încărcări provenite
din imperfecţiuni
Încărcări provenite
din acţiuni aplicate direct (vânt)+
CADRUL TRANSVERSAL
22
BARĂ COMPRIMATĂ (FLAMBAJ)
Se consideră că lucrează doar bara întinsă:
W+Fp W+Fp
hi
Lt
Lt
cos pN W F
BARĂ ÎNTINSĂ
=30o …60o
CALCULUL CONTRAVÂNTUIRILOR
CADRUL TRANSVERSAL
23
CADRUL TRANSVERSAL
24
CADRE CU GRINZI CU ZĂBRELE
SCHEME STATICE
stâlpi articulaţi elemente încastrateriglă articulată
CADRUL TRANSVERSAL
25
PARTICULARITĂŢI DE CALCUL ALE
GRINZILOR CU ZĂBRELE
1
1
1
1
STABILIREA LUNGIMILOR
DE FLAMBAJ
flambaj ┴ pe planul fermei:
Lungime flambaj
= distanţa dintre 2 puncte fixe
(CONTRAVÂNTUIRI)
flambaj în planul fermei:
Lungime flambaj
= distanţa dintre 2 NODURI
Lcr, y = l
Lcr, z = 2l
puncte fixe
noduri ale CVPana = punct fix dacă este
prinsă de CV (dificil de realizat pe şantier)
CADRUL TRANSVERSAL
26
PARTICULARITĂŢI DE CALCUL ALE
GRINZILOR CU ZĂBRELE
1
STABILIREA LUNGIMILOR
DE FLAMBAJ
Sau se pot lega de CONTRAVÂNTUIRILE ORIZONTALE PRIN CV VERTICALE PROPRII
ALE PANELOR.
Lcr, z = l
contravântuiri pane
flambaj ┴ pe planul fermei:
Lungime flambaj
= distanţa dintre 2 puncte fixe (PANE)
CADRUL TRANSVERSAL
27
Cadre
STÂLPI ÎNCASTRAŢI
CU ZĂBRELE
consolă
stâlp cu treaptă şi
CADRUL TRANSVERSAL
28
BAZE DE STÂLPI
a - BAZĂ ARTICULATĂ
b, c - BAZE ÎNCASTRATE
CADRUL TRANSVERSAL
29
STÂLPI
LUNGIMI DE FLAMBAJ
rupere din flambaj (instabilitate) –> rupere cu efecte catastrofale
necesită o estimare a lungimilor de flambaj, astfel încât acest fenomen să fie evitat
- prin lungimi echivalente estimative acoperitoare
- prin analiză de ordin 2 neliniară
CADRUL TRANSVERSAL
30
STÂLPI
LUNGIMI DE FLAMBAJ
(BS 5950, tab. 24)
teoreticLcr = L
Lcr = Lpractic
Lcr = 0,5L
Lcr = 0,65L
http://en.wikipedia.org
Lcr = 0,7L
Lcr = 0,85L
Lcr = 2,0L
Lcr = 2,1L
Lcr = L
Lcr = 1,2L
Lcr = 2L
Lcr = 2L
CADRUL TRANSVERSAL
31
STÂLPI
LUNGIMI DE FLAMBAJ
TEORETICE
Cadre cu noduri
deplasabile
Cadre cu noduri
fixe
CADRUL TRANSVERSAL
32
CADRUL TRANSVERSAL
STÂLPI ÎNCASTRAŢI - ARTICULAŢI
LUNGIMI DE FLAMBAJ
(STAS 10108/0-78)
Lcr = L
CADRUL TRANSVERSAL
33
Cadre cu noduri
deplasabile
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
Cadre cu noduri
fixe
LUNGIMI DE FLAMBAJ
(CURBE WOOD)
Coeficienţii de distribuţie ai rigidităţii, η1 şi η2 sunt determinaţi funcţie de rigidităţile
stâlpilor şi ale riglelor adiacente:
Kc, K1, K2 rigidităţi I/L ale tronsoanelor de stâlp
Kij rigiditatea riglei ij, i, j =1, 2
CADRUL TRANSVERSAL
34
CADRE-PORTAL
Se justifică utilizarea cadrelor-portal când:
Criteriul de consum de material şi/sau manoperă funcţie de
dechidere
•sunt necesare spaţii pentru circulaţia vehiculelor
•evitarea diagonalelor pe criterii estetice
•posibilitatea modificării structurii datorită schimbării destinaţiei
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
CADRUL TRANSVERSAL
35
Consum oţel tipuri de cadre
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
Cadre portal
Cadre cu grinzi
cu zăbrele
deschidere (metri)
gre
uta
te
CADRUL TRANSVERSAL
36
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
SOLUŢII PENTRU CADRE-PORTAL
Cadru cu pod rulant:1.-consolă
Cadru cu stâlp pendular:1.-înălţime liberă interioară
2.-stâlp pendular
Cadru mansardat
CADRUL TRANSVERSAL
37
CADRE PORTAL
SOLUŢII PENTRU CADRE-PORTAL
Cadru cu traversă
ajurată
CADRUL TRANSVERSAL
38
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
SOLUŢII PENTRU CADRE-PORTAL
CADRE CU DESCHIDERI MULTIPLE
CADRUL TRANSVERSAL
39
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
SOLUŢII PENTRU CADRE-PORTAL
Cadre cu mezanin
CADRUL TRANSVERSAL
40
CADRUL TRANSVERSALCADRE PORTAL
SOLUŢII PENTRU CADRE-PORTAL
CADRUL TRANSVERSAL
41
CADRUL TRANSVERSALCADRU PORTAL
SCHEME STATICE PENTRU CADRE CU
SECŢIUNE PLINĂ
2 articulaţii încastrat 3 articulaţii
CADRUL TRANSVERSAL
42
CADRUL TRANSVERSAL
CADRE PORTAL
NODURI ARTICULATE
NOD DE COAMĂCOLŢ DE CADRU
CADRUL TRANSVERSAL
43
CADRE PORTALCADRU TRANSVERSAL CADRE PORTAL
RIGIDIZAREA
COLŢURILOR DE CADRU
3
4
inimă stâlp
întinsă
compresiune forfecareîntindere
talpa comprimată a
grinzii
inimă stâlp
comprimată
inimă stâlp
forfecată
placă de capăt
întinsă
inimă grindă
forfecată
talpă stâlp întinsă
CADRUL TRANSVERSAL
44
CADRE PORTAL
RIGIDIZAREA
COLŢURILOR DE CADRU
RIGIDIZARE ROL
1. RIGIDIZARE INIMĂ STÂLP
ÎN ZONA COMPRIMATĂrezistenţa la compresiune
2. RIGIDIZARE ÎN ZONA
ÎNTINSĂ rezistenţa la încovoiere
3. PLACA “DE CAPITEL” rezistenţa la încovoiere a tălpii;
rezistenţa la compresiune (la
inversarea momentului sub actiuni
reversibile)
4. RIGIDIZARE ÎN ZONA
FORFECATĂ A PANOULUI
DE INIMĂ
rezistenţa la forfecare a inimii
stâlpului;
rezistenţa in zona întinsă a tălpii
5. PLĂCI DE CONSOLIDARE
A INIMII STÂLPULUI
rezistenţa inimii stâlpului la
forfecare şi la compresiune
6. RIGIDIZAREA PLĂCII DE
CAPĂT DINTRE GRINDĂ ŞI
STÂLP
rezistenţa secţiunii la încovoiere
a plăcii de capăt
3
6
2
4
1
1
CADRUL TRANSVERSAL
45
CADRE PORTAL
COLŢURI DE CADRU CU
RACORD CURB
La colţurile cu racordare curbă, în zona comprimată se prevăd
nervuri scurte, duse până în zona de tensiuni nule.
CADRUL TRANSVERSAL
46
CADRE PORTAL
CARE LUCREAZĂ ÎN DOMENIUL PLASTICCOLŢURI DE CADRU - DREPTE
CADRUL TRANSVERSAL
47
CADRE PORTAL
COLŢURI DE CADRU CU VUTE
CADRUL TRANSVERSAL
48
CADRE PORTAL
trebuie prevăzute rigidizări
transversale complete la cele
două capete şi la mijloc (în
dreptul bisectoarei)
CADRUL TRANSVERSAL
49
CADRE PORTAL
NOD DE COAMĂ - NODURI RIGIDE
compresiune
întindere
forfecare
SIMILAR CA LA COLŢURI
compresiune
întindere
forfecare
CADRUL TRANSVERSAL
50
CADRUL TRANSVERSAL
CADRE PORTAL
NOD DE COAMĂ - NODURI RIGIDE
SIMILAR CA LA COLŢURI
CADRUL TRANSVERSAL
51
CADRUL TRANSVERSAL
CADRE PORTAL
CALCUL IN DOMENIUL PLASTIC
Racordarea facă într-o zonă cu
momente suficient de reduse
pentru a se evita plastifierea
nodului.
CADRUL TRANSVERSAL
52
CADRE PORTAL
CALCUL ÎN DOMENIUL PLASTIC
Mp
Mp
zonă plastică zonă plastică
elastic plastic elastic
Talpă superioară
Talpă inferioară
Legături laterale
Lm
pane
articulaţie plastică
Lm Lm LmLmLm
= lungime stabilă
între două legături
transversale
zonă elastică
asigurarea
stabilităţii tălpii
comprimate !!!
CADRUL TRANSVERSAL
53
CADRE PORTAL
STABILITATEA ZONEI PLASTICE
(zonă cu rigiditate redusă)
contrafişă
legarea tălpii grinzii în zona
comprimată plastică
legături (reazeme) laterale
rigidizarea zonei pentru prevenirea
răsucirii
antretoază sau
grindă transversală
riglă
schelet
pereţi
CADRUL TRANSVERSAL
54
ANALIZA GLOBALĂ
Analiza de ordinul I
Echilibrul se exprimă pe structura nedeformată ;
Analiza globală elastică de ordinul I a unei structuri in cadre conduce la
un răspuns liniar forţă-deplasare;
Utilizarea unei analize elastice nu implică nici un fel de condiţii în ceea
ce priveşte ductilitatea elementelor si îmbinărilor;
Această metodă poate să fie folosită în toate cazurile.
CADRUL TRANSVERSAL
55
ANALIZA GLOBALĂ
Analiza de ordinul II
Ecuaţiile de echilibru se exprimă pe structura deformată (efectul P-Δ)
iar dacă eforturile axiale sunt mari (efectul P-δ), poate fi luată in calcul o
reducere a rigidităţii elementelor.
Cu cât elementele comprimate sunt mai zvelte, cu atât efectele P-δ
devin mai importante. Forţa critică elastică de flambaj este o valoare de
referinţă pentru că reprezintă valoarea maximă teoretică a încărcării ce poate
fi suportată de structură, in absenţa curgerii materialului.
CADRUL TRANSVERSAL
56
ANALIZA GLOBALĂ
Analiza globală plastică
Metodele de analiză plastică a structurilor in cadre se pot utiliza doar
atunci când sunt întrunite câteva condiţii minime:
ductilitatea materialului, ductilitatea elementelor si îmbinărilor;
este împiedicată deplasarea în afara planului a elementelor în
dreptul secţiunilor în care se pot forma articulaţii plastice;
secţiunile şi/sau îmbinările în care pot să apară articulaţii plastice
trebuie să aibă suficientă capacitate de rotire, adică să fie de clasa 1
sau 2.
CADRUL TRANSVERSAL
57
rigiditate suport: rigiditate suport:
ANALIZA GLOBALĂ
DETERMINARE CR
CADRE CU NODURI
DEPLASABILECADRE CU NODURI FIXE
flambaj
Eulerflambaj cu
deplasare
Ecuaţia de echilibru:
Conform definiţiei:
Relaţie simplificată: 10: cadre cu
noduri fixe
10: cadre cu
noduri deplasabile
CADRUL TRANSVERSAL
58
ANALIZA GLOBALĂ
sau
cu
cu Lcr pentru
structuri cu
noduri fixe
Imperfecţiunile
pot fi neglijate
dacă:
HEd 0,15 VEd