Constructii-cladiri cu deschideri mari

7/21/2019 Constructii-cladiri cu deschideri mari

1/60

CONSTRUCTII METALICE CONSTRUCTII CU DESCHIDERE MARE

CONSTRUCTII CU DESCHIDERE MARE.

CONSTRUCTII MULTIETAJATE

ACOPERISURI CU STRUCTURI DE REZISTENTA PLANE

1.GENERALITATI

Constructiile cu deschidere mare folosesc cu deosebita eficienta metalul in realizarea

lor. In aceasta categorie intra atat cladirile social-culturale (pavilioane de expozitii, auditorii,

teatre, sali de sport, tribune acoperite etc.), cat si cladirile cu caracter industrial sau cu diverse

destinatii (garaje. hale de montaj naval, hangare si ateliere de reparatii de avioane, depozite cu

diferite destinatii.

In majoritatea cazurilor sistemele structurale folosite sunt cu o singura deschidere

rezultand din necesitatea eliminarii stilpilor interiori. Forma plana a cladirilor de deschidere

mare este foarte variata in functie de destinatia constructiei. In general cladirile social-

culturale pot avea forme care difera de cea clasica, dreptunghiulara.

Constructiile de mare deschidere constituie de regula unicate atat ca destinatie, cit si

ca rezolvare constructive cat si arhitectonica. In ansamblu ele nu se preteaza unei tipizari, cu

exceptia unor elemente secundare cum sunt panele, panourile de invelitoare etc,ca atare


2/60


In cazul hangarelor si al atelierelor de reparat si montat avioane, apare necesara

prevederea unor porti de inaltime si deschidere mare, dispuse pe una din laturile constructiei,

ceea ce impune unele masuri constructive speciale.

2. STRUCTURI CU FERME SAU GRINZI

Fermele sau grinzile cu sectiune plina sunt rezemate articulat pe stalpi din metal sau beton

armat. Incarcarile gravitationale se transmit de ferme la stalpi predominant sub forma de forte

axiale verticale. Executia si montajul devin mai simple decat in cazul altor solutii constructive.

Pentru deschiderile mari de 45.75 m sau chiar mai mult, se folosesc de regula ferme care

conduc in conditii normale de proiectare la solutii cu un consum mai redus de metal. In cazul a

doua deschideri se pot folosi grinzi continue cu sectiuni pline cu inimi suple.

Barele sunt realizate cu sectiuni puternice din cate doua profile U sau sectiuni inchise

realizate prin sudare (fig.1, a). Grinzile cu sectiune plina se pot realiza cu perete simplu sau

dublu sub forma de grinda cu sectiune inchisa (fig. 1 .b).

Alcatuirea constructiva, forma geometrica si asezarea barelor sunt in functie de tipul de

invelitoare sau de existenta planseului care de multe ori alcatuieste podul tehnic. De cele mai

multe ori inaltimile rezultate din calcul (1/61/10 din deschidere) fac ca ferma sa fie


3/60


4/60


5/60


Cadrele se pot realiza incastrate sau articulate in fundatie, functie si de capacitatea

portanta a terenului.

Cadrele, cu zabrele se pot executa pina la deschideri de 100.. .120 m (mai rar pina la 160

m), fiind prevazute cu reazeme incastrate sau articulate. Alegerea unei solutii sau a alteia este

functie de teren si de alte conditii constructive. Cadrele incastrate pot avea stilpi de aceeasi

latime cu inaltimea riglei, ceea ce le confera o mare rigiditate si o reducere importanta a

momentelor de pe grinda. In acest caz inaltimea riglei rezulta de 1/12.. .1/20 din deschidere

(fig. 4).

Alcatuirea sectiunii barelor este diferita functie de deschidere si solicitari. Cadrele cu

sectiune plina la deschideri mari pot folosi grinzi cu perete dublu (sectiuni inchise). Cadrele cu

zabrele de deschideri foarte mari se pot realiza si ele cu perete dublu. La deschideri moderate

se pot realiza solutiile curente cu perete simplu.

Contravantuirile generale ale halelor pe cadre cu deschidere mare nu difera principial de

solutiile structurilor obisnuite.

La calculul structurilor de mare deschidere se tine seama si de efectul deformatiilor asupra

eforturilor, efectuindu-se un calcul de rezistenta de ordinul II.


6/60


In cazul grinzilor si cadrelor cu zabrele se va tine seama de momentele suplimentare care

apar la noduri datorita legaturii rigide a barelor (fig.5).

Fig.5. Eforturi N si M in barele unei grinzi cu zabrele cu deschidere de 60 m (hala din figura 2,c)

4. STRUCTURI IN FORMA DE ARC

Structurile in forma de arc se folosesc la acoperirea salilor de sport, hangarelor, a

depozitelor acoperite etc. Din punctul de vedere al consumului de otel arcele apar mai

avantajoase decat structurile in cadre. De regula se folosesc arce cu doua articulatii si mai rar

cu trei articulatii. Arcele cu doua articultii sunt suficient de elastice pentru a permite, fara

li i i li i i l l d f ii d i iil d


7/60


g

Forma constructiva a arcelor se alege de regula o parabola care reprezinta curba de

Fig. 6. Constructii in forma de arc : a ... h diferite solutii constructive


8/60


Arcele cu sectiune plina se realizeaza de regula cu sectiune dublu T. La deschideri foarte

mari se pot realiza si arce cu sectiunea inchisa (chesonata); in acest caz este necesar casectiunea sa fie suficient de mare pentru ca sa se poata realiza imbinari cu suruburi de inalta

rezistenta care impun lucrul din interior ; in caz contrar imbinarile trebuie realizate cu sudura

numai din exterior.

Arcele cu zabrele se realizeaza de regula in acelasi mod ca si grinzile cu zabrele plane cu

unul sau doi pereti. Se folosesc de asemenea arce cu trei talpi realizate din tevi care sint

deosebit de avantajoase la montaj si in exploatare, avind o rigiditate sporita in raport cu

solicitarile care produc fenomene de pierdere a stabilitatii.

Ca solicitari de regula predomina fortele axiale ; la anumite incarcari (in special

antisimetrice) apar si momente incovoietoare importante. Fortele taietoare au valori mici si in

consecinta eforturile in diagonale sunt reduse, ceea ce conduce la zabrele cu sectiuni mici.

Montantii se executa fie normal pe axa, fie verticali; aceeasi dispozitie constructiva se adopta

si la nervurile de rigidizare ale arcelor cu sectiune plina. Alegerea solutiei depinde de pozitia

panelor care in functie de modul de asezare a invelitorii se prevad perpendiculare pe axa sau

verticale.

Articulatiile de la reazem se pot executa sub forma de genunchi sau sub forma de dispozitrv
http://art.iculat.iile/http://art.iculat.iile/


9/60


Panele care se asaza perpendicular pe axa arcului sunt supuse si la solicitari transversale

provenind din componentele incarcarilor in planul acoperisului si care devin mari sprereazemele arcului. Pentru a micsora acest efect se prevad tiranti din otel rotund. Daca

invelitoarea se realizeaza din tabla cutata sau din placi de beton care sunt in mod

corespunzator legate intre ele si respectiv de pane, dupa montare acestea constituie o saiba

care poate transmite toate fortele din planul acoperisului la contravantuirile de margine ; in

acest caz tirantii se prevad numai in scopul de a mentine panele in pozitie corespunzatoare

pina la montarea invelitorii.

In cazul unor invelitori care nu asigura formarea unei saibe (placi ondulate de azbociment)

panele pot fi proiectate legate intre ele doua cate doua prin diagonale care asigura formarea

unor grinzi cu zabrele ce preiau componentele incarcarii in planul invelitorii (fig..9).


10/60


invelitoare, din elementele suspendate in interior de arce (instalatii, dispozitive de ridicat

etc.), din incarcari climatice (zapada, vant si variatii de temperatura) ; daca este cazul se ia inconsiderare efectul actiunilor seismic.In cazul terenurilor slabc se verifica si la efectul

tasarilor diferentiate ale reazemelor.

Incarcarile din zapada se iau dupa scheme care prevad aglomerari pe unul din versanti

(fig.12), ceea ce duce la aparitia de momente incovoietoare mai mari decit cele produse de

incarcarca cu zapada uniform repartizata (v. ST AS 10101/21-78).


11/60


vede o grinda orizontala rigida care preia fortele din vint la nivelul ei si le

transmite sistemului general de contravintuiri ale frontoanelor.

5. EXEMPLE DE ACOPERISURI CU STRUCTURA DE MARE DESCHIDERE

In figurile 16,17,18 si 19 se prezinta exemple de acoperisuri de mare deschidere realizate in

tara si peste hotare.


12/60


Fig 17. Vedere in plan si sectiune longitudinala si transversala a hangarului de avioane

ROISSY(Franta)

1 cabluri; 2 tiranti; 3 consola-grinda cu zabrele; 4 stalp; 5 pilon; 6 contravantuire

verticala.


13/60

STRUCTURI

PERFORMANTE

A. Structuri pentru cladiri cu un

nivel si deschideri mariB. Structuri pentru cladiri etajate

inalte


14/60

Structuri cu deschideri mari

alcatuire generalaA.Sisteme separate

* Structura acoperisului

* Structura verticala

B. Sistem integrat

C. Infrastructura


15/60


16/60

I. Structura acoperisului

Incarcari de proiectare:

1. Greutate proprie

2. Zapada

3. Vant

4. Cutremur vertical5. Incarcari din instalatii/tehnologice


17/60

1.Greutatea proprie

1. Acoperisuri grele :

* din beton armat/ precomprimat

(200 - 400kg/mp)

2. Acoperisuri usoare

* din otel, lemn, materiale plastice(50 100 kg/mp)


18/60

2.Incarcare din zapada

Depinde de:

1. Conditiile de amplasament

2. Geometria acoperisului

3. Greutatea proprie a acoperisului


19/60

2.1. Conditiile de amplasament

a. Zona climatica : patru zone climatice cu

incarcare de referinta intre 90-180 kg/mp; pentru

Bucuresti incarcarea de referinta 150kg/mp.

b. Efectul de adapostire:

* reducere 20% pentru conditii normale de

expunere si acoperis plat;

* crestere de 10% pentru forme de acoperis careimpiedica spulberarea


20/60

2.2.Geometria acoperisului

< 30 ..... c = 1.0 > 60...... c = 0.0


21/60

2.2.Geometria acoperisului

0 < (med) < 30

c1=1 ; c2 = (30+)/30

(med) > 60

c1 = 0 c2 = 2


22/60


23/60

2.4. Incarcare de calcul cu

zapada (exemplu) Amplasament : Bucuresti zona C

incarcarea de referinta gz = 150 kg/mp

Conditii normale de expunere Ce = 0.8 Greutate proprie acoperis 50 kg/mp

Coeficient de siguranta = 2.0

Incarcare de calcul :pz = 150 x 0.8x 2.0 = 240 kg/mp


24/60

3. Incarcare din vant

Depinde de:

Conditiile de amplasament

* zona climatica(Bucuresti, zona B, gv = 42 kg/mp)

* conditii de microrelief (amplasamente

adapostite/expuse)*mediu construit

Forma cladirii/acoperisului


25/60

3.Incarcare din vant. Efectul

formei acoperisului(a) Presiune/suctiune pe

o cupola sferica

inalta (3/4 din sfera)(b) Suctiune o o cupola

plata (putin inalta)

(c) Suctiune/presiune pe

un acoperis cilindric

cu cabluri paralele


26/60

4. Cutremur vertical

Acoperisurile siconsolele cu deschiderimari se calculeaza la

actiunea componenteiverticale a cutremurului Forta seismica

verticala:

Fv = 1.5KsG Pentru Bucuresti

Fv = 0.3G


27/60

Structura acoperisului


transmite incarcarile aferente acoperisului la

structura verticala


28/60

Acoperisul

- cerinte de performanta

structurala-

Stabilitate

Rezistenta

Rigiditate


29/60

II. Structura verticala

-incarcari de proiectare-* greutatea acoperisului (inclusiv zapada);

* greutatea proprie a structurii verticale

* greutatea inchiderilor

* forta seismica

* forta din vant

* efectele variatiilor de temperatura


30/60

Structura verticala- cerinte de

performanta structurala

Stabilitate

Rezistenta

Ductilitate

Rigiditate


31/60

Structuri pentru cladiri cu

deschideri mari


Elemente si subansambluri structurale


32/60

Elemente structurale

fundamentale1.Cablu

- intindere axiala

2.Grinda

- incovoiere

3.Arc- compresiune


33/60

7/

n

.,a/

a

s7/2

u


34/60

*

lJcN7

Cot/.{7/2uc7)ve

.,/(U/n//J47

L

47u

/24L,

/

LAze.n-+


35/60

ripuni

a

2^

Z/4

. srtcpt

-

ft'z-e

-

?p.7i

s7Q

ocTuP4L/

"

7(,/,3

u

/z;

SC/l/\/

s

7P

e

c7

u

A.A'/.e

1+

;

t ' /

cciaat

-2-'


36/60

@

s7pr),

r.7,,D,

. . , DE-E/-

. /-7,r 'r i+

;-

) :^"- /

i )

S7 ' i ' ^ /

Vliv..

Faa

aB.-7'.-za

f

/Z--/

^"a,ae

ctft

tA)

t,

4

7

1,n

r/

.t-4+7e a,'.t42e-

-z

0/N rizt'


37/60

/N

a^-r"c,ta)

o7N

co7aerlo

E

e.EN7/+aE

/Ev

7/>u

bi

Matgbup4pn

j . r

'

(A

4aaPR)suP'l

qAE.:

C,+ o:A,tiP-)

Lu,4(Q/'

;

. 6-gJ-Oa

,..+7u

D,l

r

- /

Z

:-v /

o

A


38/60

jl

^/aN7--

- :-

_.-- - - '__-

?t').pc,-l'+c.::

7,?

4,..sv-F'

t4

(


39/60

CO

?A-bAC

(

&eN)cz

4

07/42'1?-.

Q.dttaa

-duB4xa,\raatc'

4cj, "4r2,+iet-

-r

ic;

:,


40/60

/Po7t24

E;

r'.77t h.a

7c,/2tXt

^?ata,+7c

Ma4Lt/ ; R':.7)A

L e.?

fi

c,ll=c^a.;

(4,

.s."e

t.tc

ct

E.it\

a4 ryO6Ap/

',1/

/w

84Aa

NAtr+r';=ae-Ul:t

4\t ' . : :

l

"

zlrtr*ot."..'

:

.

Gt i rP-J. /cr^,c- .

/

\.

=1. . - t )D. ;N t l

-'

-

,/

;aA7 C.^.,.pt a"--3-1las

-

L-l

)--1

a

A-'

;

.,/> a.2-..:a4;

:

YaLA..- t

) :

-

Documents

Constructii-cladiri cu deschideri mari