Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite

5/27/2018 Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite

1/20

Sef Lucrari Dr. Ing. Cristian Rusanu

Cursul 9Stalpi compoziti II

Noduri compozite


2/20

Zonele de aplicare (introducere) a fortei

axiale In zonele in care se aplica (se introduc) fortele axiale sau apar variatii geometrice ale sectiunii

stalpilor compoziti, trebuie asigurat transferul de eforturi intre cele doua componente alestalpilor: profilul de otel si componeneta de beton armat.

In cazul in care eforturile de aderenta intre cele doua componente nu sunt suficiente pentru

asigurarea conlucrarii trebuie dispusi conectori.

Lungimea zonei de transfer Lea eforturilor intre cele doua componente se considera egala cu

Le=min{2d; L/3}

d cea mai mica dimensiunea a

sectiunii stalpului

L-lungimea stalpului L


3/20

Determinarea numarului de conectori in zona de

introducere a incarcarilor solicitare de compresiune

centrica

Determinarea numarului de conectori dispusi in zona de introducere a incarcarilor se face punand

conditia ca fortele transmise de conectori sa fie egale cu forta axiala care trebuie preluata de beton

si armatura flexibila in cazul comportarii compozite.

Nd,= NdNpl,Npl,d

Nd,= NdNpl,Npl,d

Nd,= NdNpl,Npl,d

Npl,= Afd Npl,= A0.85fd Npl,= AfdNpl,d= Afd A0.85fd AfdForta care trebuie transmisa betonului si armaturii flexibile este egala cu suma

dintre NEd,c

si NEd,s

V,d= Nd, Nd,= Nd 1 Npl,Npl,d

Forta capabila a conectorilor pe lungimea zonei de transmitere este egala cu

numarul de conectori ori capacitatea conectorulu:V,d= nPdV,d V,d


4/20



excentrica

Determinarea numarului de conectori dispusi in zona de introducere a incarcarilor se face punand

conditia ca fortele care se dezvolta in conectori sa echilibreze momentul si forta axiala care

trebuie preluate de beton si armatura flexibila in cazul comportarii compozite.

=

,,=

,,=

,,=

,,

Ed= ,

,

Rd= , ,


5/20



excentrica

Determinarea eforturilor din conectori poate face folosind un calcul elastic sau un calcul plastic.

Pd,mx= , ,

, yi

Calculul elastic pentru determinarea fortelordin conectori.

Calculul plastic pentru determinarea fortelordin conectori.

Pd,mx=Nd,+n Md,+0 .5 eh

Nd,+= N Md,+= Nz


6/20

Verificarea fortelor longitudinale de forfecare din

beton in cazul sectiunilor inglobate complet

In cazul stalpilor compoziti cu sectiuni complet inglobate, in zonele de introducere a fortelor

trebuie dispusa o armatura transversala care sa permita transferul de forte de la zonele conectate(incarcate) direct la celelalte zone.

Determinarea armaturii transversale trebuie facuta folosind un model de grinda cu zabrele.

Forta care trebuie transmisa zonei care nu estt conectata

direct este egala cu raportul intre capcitatea ei si

capacitatea sectiunii totale de beton si armatura la

compresiune si aria totala inmultita cu forta care trebuie

preluata de beton si armatura:

V,d= Nd,+Nd,+(A)

Nd,+

V,d= Npld 1 Npl,Npl,d

A0.85fd AfdA0.85fd Afd

Rezistenta bielelor de beton este:

V,d,mx= 4c0.85fdcottan L

Forta capabila din armatura este:

V,d,= 4Awswfwd cotL


7/20

Includerea eforturilor de frecare in transmiterea

fortelor axiale in zonele de introducere

In cazul stalpilor compoziti cu profile partial sau complet inglobate, atunci cand conectorii sunt dispusi

pe inima profilului, se poate tine cont de fortele de frecare datorate bielelor comprimate care se

dezvolta in beton. Aceste biele se apar datorita faptului ca talpile impiedica dilatarea laterala a betonului.

Coeficientul de frecare dintre beton si profilul metalic nevopsit se poate considera egal cu 0.5

V,d= , V,d=

Distanta maxima intre talpi pentru care sepoate conta pe fortele de frecare


8/20

Cazul aplicarii partiale a fortelor I -

Daca sectiunea este incarcata partial, printr-un guseu sau prin doua gusee dispuse perependicular care

reazema pe o placa de capat, se considera ca transmiterea fortelor catre beton se face cu o panta de 1:2.5pe grosimea te a placii de capat.

In cazul tevilor circulare sau patrate, eforturile din beton din aria efectiv incarcata trebuie limtate pentrua preveni zdrobirea betonului.

d= fd 1 t

- coeficient care tine cont de forma profilului(= 4.9 pentru tevi circulare si = 3.5pentrutevi patrate

adiametrul tevii circulare sau latimea tevii patrate

tgrosimea tevii

Ac

Aria sectiunii de beton

Raportul Ac/A1nu trebuie sa depaseasca 20


9/20

Cazul aplicarii partiale a fortelor II -

Formula care da rezistenta betonului in zona de transmitere a incarcarii a fost determinata

experimental si tine cont de doi factori care influenteaza rezistenta la compresiune a betonului:

Confinarea produsa de teava in care se toarna betonul ( termenul 1 )

Rezistenta mai mare la compresiune a betonului in cazul incarcarilor punctuale ( )


10/20

Lunecarea longitudinala in afara zonelor de transfer

In afara zonelor de transfer ale incarcarilor, se verifica forta longitudinala la interfata intre beton si otel cauzata

de forta taietoare si de momente. Conectorii se dispun pe baza distributiei eforturilor unitare de lunecarelongitudinala cand aceste eforturi depasesc rezistenta la lunecare tRd.

In cazul sectiunilor cu profile inglobate total se poate considera o rezistenta la lunecare sporita bctRd.

= 1 0.02 1 ,

2.5

,= 40


11/20

Noduri compozite I

Definitie

Nodul compozit este nodul intre un element compozit si un alt element compozit, element de

metal sau de beton armat, pentru care armatura este luat in considerare la evaluarea rezistenteisi rigiditatii

Terminologie

Componenta de baza (a nodului) - este acea parte a nodului care contribuie la una dinproprietatile structurale ale acestuia

Elemente conectate (legate)elemente structurale care legate intre ele printr-un nod

Configuratia noduluitipul sau modul de alcatuire al unui nod

Proprietati structurale

rezistenta, rigiditatea si capacitatea de rotire sunt proprietatilestructurale ale unui nod

Nod stalp -grinda Nod grinda -grinda Nod de continutate


12/20

Clasificarea nodurilor dupa rigiditatea initiala I-

Nodurile se pot clasifica in functie de rigiditatea lor in: Noduri articulatenodurile care nu au sau o rigiditate la rotire foarte mica Noduri rigide

nodurile cu rigiditate foarte mare la rotire, care pot transmitemomente

Noduri semi-rigidenodurile care nu sunt nici articulatii nici nu sunt noduririgide

Nod articulat Nod rigid Nod semi-rigid


13/20

Clasificarea nodurilor dupa rigiditatea initiala II-

In general sunt rare cazurile in care nodurile sunt perfect articulate sau perfect

rigide. Clasificarea nodurilor in noduri rigide, articulate sau semi-rigide se face in

functie de rigiditatea lor initiala Sj,ini:

Pentru clasificarea nodurilor EC4 face trimitere la EN 1993-1-8, care

delimiteaza tipurile de noduri prin compararea rigiditatii acestora cu rigiditatea

grinzilor pe care le conecteaza. Noduri rigide (domeniul 1)

, 8 Noduri articulate (domeniul 3)

, 0.5 Noduri semirigide (domeniul 2)

0.5 < ,< 8


14/20

Clasificarea nodurilor dupa rezistenta

Nodurile se pot clasifica in functie de rezistenta lor la incovoiere in:

Noduri cu rezistenta completa

nodurile la care rezistenta lor este mai mare

decat rezistenta elementelor pe care le conecteaza

Noduri cu rezistenta partiala nodurile care au rezistenta inferioara rezistentei

elementelor pe care le conecteaza

,

, ,

2,

Noduri cu rezistenta completa


15/20

Clasificarea nodurilor dupa capacitatea de rotire

Nodurile se pot clasifica in functie de capacitate lor la rotire in:

Noduri ductile

Noduri cu ductilitate limitata

Noduri neductile


16/20

Modelarea nodurilor pentru evaluarea rigiditatii,

rezistentei si capacitatii de rotire a nodurilor folosind

componentele de baza I - Determinarea relatiei M-fnecesara pentru clasificarea unui nod despinde de

identificarea zonelor care au o influenta directa asupra rigiditatii si rezistentei nodului.

Daca sunt identificate zonele care sunt solicitate la un anumit tip de solicitare si care au oinfluenta directa asupra rigiditatii si rezistentei nodului se poate dezvolta un modelanalitic pentru zona de nod care sa permita evaluarea caracteristilor de ansamblu alenodului.

Componentele baza ale unui nod care se intalnesc cel mai des in practica de proiecatesunt date in EN 1993-1-8, iar in raport cu aceste componente, la nodurile compozitemai trebuie tinut cont si de armatura intinsa din placa.

Panoul inimii stalpului

solicitat la forfecare

Inima stalpului solicitata la

compresiune transversala

Inima stalpului

solicitata la intindere

transversala

Talpa stalpului

solicitata la

incovoiere

Placa de capat

solicitata la

incovoiere

Talpa de cornier

solicitata la

incovoiere


17/20



componentele de baza II -

Talpa si inima de grinda

solicitata la compresiune

Placa solicitata la intinderesau compresiune

Inima de grinda solicitata

la intindere

Suruburi solicitate la

intindere


presiune pe gaura


forfecare


18/20



componentele de baza III - Pentru un nod grindastalp asa cum este figurat mai jos exista mai multe componenete:

Zona comprimata: Inima stalpului supusa la compresiune

Inima si talpa grinzii supuse la intindere

Zona intinsa: Inima stalpului supusa la intindere

Talpa stalpului supusa la incovoiere

Suruburile supuse la intindere

Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere

Zona de forfecare Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare

Observatie! Existenta concomitenta a mai multor componentele intr-un nod (e.g. inimastalpului este supusa concomitent la intindere (compresiune) si forfecare) creeaza o stare

complexa de eforturi care poate conduce la diminuarea rezistentei si rigiditatii componentelor,fara a anula metoda care permite modelarea nodurilor folosind aceste componenete.

Modelarea bazata pe asamblarea componentelor de baza intr-un macro-model implica de fapturmatorii pasi: Identificarea componenetelor de baza active pentru un anumit nod

Determinarea caracteristicilor de deformatie pentru fiecare componenta de baza

Asamblarea componentelor pentru evaluarea caracteristicilor structurale ale nodului


19/20



componentele de baza IV -

Zona comprimata:

Inima stalpului supusa la compresiune - 2

Inima si talpa grinzii supuse la compresiune -3

Zona intinsa:

Inima stalpului supusa la intindere-5

Talpa stalpului supusa la incovoiere - 6

Suruburile supuse la intindere -4

Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere -7

Zona de forfecare

Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare -1


20/20



componentele de baza V -

Zona comprimata:

Inima stalpului supusa la compresiune - 2

Zona intinsa: Armatura intinsa - 13

Inima stalpului supusa la intindere- 3

Talpa stalpului supusa la incovoiere - 4

Suruburile supuse la intindere - 10

Placa de capat a grinzii supusa la incovoiere - 5

Zona de forfecare

Panoul inimii stalpului solicitat la forfecare -1

Documents

Cursul 9 - Stalpi II - Noduri Compozite