Click here to load reader

Utilizarea barelor disipative cu flambaj împiedicat la contravântuiri cu flambaj împiedicat [1], [2], [3]. Acestea au ar ătat o comportare histeretica a elementelor foarte apropiat

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Utilizarea barelor disipative cu flambaj împiedicat la contravântuiri cu flambaj...

  • UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI

    Facultatea de Construcții Civile, Industriale și Agricole

    TEZA DE DOCTORAT Rezumat

    Utilizarea

    barelor disipative cu flambaj împiedicat la construcții noi și existente amplasate în zone seismice

    Doctorand Ing. VĂDUVA ST. Mircea Gabriel

    Conducător științific prof.univ.dr.ing. Dan-Ilie CREȚU

    BUCUREŞTI 2013

  • UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI

    Facultatea de Construcții Civile, Industriale și Agricole

    Titularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a studiilor universitare de doctorat de bursă atribuită prin proiectul strategic „Burse oferite doctoranzilor în Ingineria Mediului Construit”, beneficiar UTCB, cod POSDRU/107/1.5/S/76896, proiect derulat în cadrul Programului Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat din Fondurile Structurale Europene, din Bugetul Naţional şi cofinanţat de către Univeritatea Tehnică de Construcții București.

    TEZA DE DOCTORAT Rezumat

    Utilizarea

    barelor disipative cu flambaj împiedicat la construcții noi și existente amplasate în zone seismice

    Doctorand Ing. VĂDUVA ST. Mircea Gabriel

    Conducător de doctorat prof.univ.dr.ing. Dan-Ilie CREȚU

    BUCUREŞTI 2013

  • CUPRINS INTRODUCERE ................................................................................................................................ ..1 CAPITOLUL 1. BARĂ DISIPATIV Ă CU FLAMBAJ ÎMPIEDICAT (BRB)

    1.1 Conceptul de bară disipativă cu flambaj împiedicat …………………………………….……..2 1.2 Alcătuirea barelor cu flambaj împiedicat …………………………………………………........2 1.3 Avantajele şi dezavantajele barelor disipative cu flambaj împiedicat ……………………..…..4 1.4 Utilizarea barelor disipative cu flambaj împiedicat pe plan mondial …………………..….…..4 1.5 Normative cu specificaţii despre bare disipative cu flambaj împiedicat …………………...….7 1.6 Exemple de structuri proiectate și executate cu bare disipative cu flambaj împiedicat…....….8

    CAPITOLUL 2. ACŢIUNEA CUTREMURELOR ÎN ROMÂNIA 2.1 Caracterizarea hazardului seismic în România ………………………………………………..9 2.2 Accelerograme înregistrate ……………………………………………………………….…...9

    CAPITOLUL 3. ANALIZA COMPORT ĂRII LA AC ŢIUNI DINAMICE A BARELOR DISIPATIVE CU FLAMBAJ ÎMPIEDICAT

    3.1 Modelarea barelor disipative cu flambaj împiedicat ………………………………………......10 3.2 Calculul capacităţilor de rezistenţă a barelor disipative cu flambaj împiedicat ………….……10 3.3 Validarea modelului de bară disipativă cu flambaj împiedicat

    prin analiză dinamică neliniară …………………………………………………………...…..11 3.3.1 Prezentarea acţiunilor dinamice şi a cazurilor studiate ……………………….…...11 3.3.2 Prezentarea şi analiza rezultatelor …………………………………………………11 3.3.3 Concluzii şi observaţii ………………………………………………………………14

    CAPITOLUL 4. STUDIUL COMPARATIV AL COMPORT ĂRII UNEI STRUCTURI CU ŞI FĂRĂ BARE DISIPATIVE CU FLAMBAJ ÎMPIEDICAT

    4.1 Prezentarea structurilor..................................................................................................16 4.1.1 Modelarea şi dimensionarea structurilor ……………………….………...17 4.1.2 Dimensionarea barelor disipative cu flambaj împiedicat ………….……..18 4.1.3 Modelarea barelor disipative cu flambaj împiedicat ……………...……...19

    4.2 Analiză dinamică incrementală ......................................................................................19 4.2.1 Prezentarea IDA (Incremental Dynamic Analysis) …………...…………..19 4.2.2 Accelerograme folosite în studiul de caz………………………………....19 4.2.3 Niveluri de solicitare dinamică ………………………………...………....19

    4.3 Rezultatele analizelor dinamice incrementale ................................................................20 4.3.1 Deplasarea maximă la vârf ……………………………………..………...20 4.3.2 Forţa axială în stâlpii de la bază ……………………………….………....21 4.3.3 Momentele încovoietoare în secțiunile de la baza stâlpilor…..………......23 4.3.4 Grinzile de la primul şi ultimul nivel al structurii ………………….……..23 4.3.5 Articulaţii plastice …………………………………………….…………..24

    4.4 Structură cu dispozitive BRB pe două direcţii 4.4.1 Prezentarea structurii ……………………………………………...……...25 4.4.2 Rezultatele analizei …………………………………………….………....26

    4.5 Concluzii şi observaţii ……………………………………………………….……….27

  • CAPITOLUL 5. CONCLUZII, CONTRIBU ŢII ŞI DIRECŢII VIITOARE DE STUDIU 5.1 Concluzii generale ………………………………………………………………...….28 5.2 Contribuţii personale …………………………………………………………...…….29 5.3 Direcţii viitoare de cercetare ………………………………………………...……….30

    BIBLIOGRAFIE

  • 1

    INTRODUCERE

    Barele disipative cu flambaj împiedicat (BRB) reprezintă un sistem de tip nou, dezvoltat în Japonia şi în Statele Unite, special pentru structurile aflate în zone cu activitate seismică sporită. Folosirea acestor dispozitive reduce costul total al construcţiilor şi în acelaşi timp măreşte gradul de siguranţă al acestora. Sistemul format din cadre şi dispozitive BRB posedă o capacitate mare de absorbţie a energiei indusă de seism şi astfel se reduc semnificativ dimensiunile elementelor structurale şi a îmbinărilor. Costurile structurale se reduc cu minim 4-6%, ajungând în unele cazuri la valori de 10-15%. Aceste dispozitive se pot utiliza atât la construcții cu regim de înălțime redus cât și la structuri înalte și foarte înalte.

    Obiectivul acestei lucrări a fost de a studia utilizarea barelor disipative cu flambaj împiedicat la construcţii noi şi existente. Experimentele numerice efectuate în teza de doctorat au încercat să răspundă la problemele legate de modelarea dispozitivelor BRB, de influența caracteristicilor mecanice ale acestora asupra răspunsului lor structural, reliefând atât avantajele cât şi dezavantajele aduse de introducerea acestora în structuri existente din beton armat.

    În primul capitol se prezintă stadiul actual, de la apariţia primelor bare disipative cu flambaj împiedicat până la ultimele construcţii moderne care au în alcătuirea lor astfel de elemente. Deoarece aceste bare disipative se folosesc pentru a prelua încărcările laterale produse de acţiunea cutremurelor, asigurând o comportare histeretică stabilă atât la solicitări de întindere cît și de compresiune, în capitolul doi s-au prezentat principalele caracteristici care definesc zona seismică Vrancea.

    Problema modelării barelor disipative cu flambaj împiedicat a fost studiată în capitolul 3, în care o bară disipativă a fost supusă la diverse acţiuni variabile în timp de tip armonic staționar şi seismic. Modelarea acestor elemente s-a făcut în două ipoteze, o dată folosind elemente de tip link plastic şi apoi ca elemente liniare cu articulaţie plastică. Tot în aceast capitol s-a urmărit şi influenţa factorului de corecţie al capacităţii de rezistență la compresiune asupra răspunsului structural al elementului. Bara disipativă a fost modelată în mai multe variante, având diferite valori ale acestui factor.

    În capitolul 4 s-a urmărit influența introducerii barelor disipative cu flambaj împiedicat într-o structură existenţă din beton armat. În programul de calcul utilizat în teza de doctorat pentru studiile numerice s-a modelat întreaga structură cu elemente finite liniare cu rigiditate axială și la încovoiere. În prima fază structura a fost analizată fără bare disipative, iar apoi s-au introdus aceste elemente disipative pe o direcţie şi pe două direcţii. Structurile au fost studiate utilizând o analiză dinamică neliniară 3D, în care s-au folosit 8 accelerograme, două înregistrate şi şase generate artificial. Nivelurile de solicitare au fost cele aferente intervalelor medii de recurență de 40, 100, 475, 975 şi 2475 ani. Deoarece elementele structurale au avut incursiuni în domeniul plastic de comportare, s-au studiat şi stadiile în care s-au aflat articulaţiile plastice ale acestor elemente conform nivelurilor de performanță acceptate pe plan internațional.

    În ultima parte a tezei sunt prezentate concluziile și observațiile rezultate în urma experimentelor numerice efectuate în teza de doctorat, precum și contribuțiile personale aduse domeniului studiat.

  • 2

    1. BARĂ DISIPAT