CONCEPTUL D DE P PER FOR MANTA IN P PR OIECTAR EA C CONSTR UCTIILOR CER INTELE U UTILIZATOR ILOR – SI S STAS 112400/85 ISO 66241/1984 S – I STABILITATE S SI R R EZISTENTA ((FIABILITATE S STR UCTUR ALA; SIGUR ANTA L LA F FOC; ETANSEITATE; EXIGENTE H HIGOTER MICE; AMBIANTA A ATMOSFER ICE; EXIGENTE A ACUSTICE; EXIGENTE V VIZUALE; EXIGENTE D DE IIGIENA; ADAPTAR EA L LA U UTILIZAR EA S SPATIILOR ; DUR ABILITATE; ECONOMIE;
CER INTA D DE F FIABILITATE S STR UCTUR ALA IIMPLICA:
SIGUR ANTA S STR UCTUR ALA; APTITUDINE P PENTR U E EXPLOATAR E; DUR ABILITATE;
SIGUR ANTA S STR UCTUR ALA S SI A APTITUDINEA P PENTR U E EXPLOATAR E C CONDUC LA E EXIGENTELE D DE P PER FOR MANTA P PENTR U: - STABILITATE; - R EZISTENTA; - DUCTILITATE; - R IGIDITATE; SI S SE R R EFER A L LA T TOATE S SUBSISTEMELE C CONSTR UCTIEI: DE F FUNDAR E; - TER ENUL D - INFR A-STR UCTUR A; - SUPR A-STR UCTUR A; NE-STR UCTUR ALE D DE IINCHIDER E; - ELEMENTELE N NE-STR UCTUR ALE D DE C COMPAR TIMENTAR E; - ELEMENTELE N AFER ENTE C CLADIR II; - INSTALATIILE A AFER ENTE C CLADIR II; - ECHIPAMENTELE A
NIVELUR I D DE P PER FOR MANTA
Per Per f ormanta in alta, pi pi er der der i mai
utine
N i vel vel ul Oper Oper ational : Serviciile
utilitare de sustinere intretin functiile; foarte putine pagube. (S1+NA). : N i vel vel ul de Ocupare I mediata mediata constructia pr imeste“verde”(siguranta imeste“verde”(siguranta in ocupare) la inspectia de evaluare; orice reparatie este minora. (S1+NB).
N i vel ul de Si guranta Vi etii :
structura ramane stabila si are capacitati semnificative de rezerva; daunele nestructurale riscante sunt controlate. (S3+NC).
N i vel vel ul de Pre Pr eveni veni r ea Colap Col apssul ui :
constructia ramane in picioare, picioare, dar este este la limita; orice alta pierdere este acceptata. (S5+NE).
Per Per f ormanta mi ca, ca, pier pier der der i mai multe
Per Per f ormanta in alta, pi pi er der der i mai
utine
N i vel vel ul Oper Oper ational : Serviciile
utilitare de sustinere intretin functiile; foarte putine pagube. (S1+NA). : N i vel vel ul de Ocupare I mediata mediata constructia pr imeste“verde”(siguranta imeste“verde”(siguranta in ocupare) la inspectia de evaluare; orice reparatie este minora. (S1+NB).
N i vel ul de Si guranta Vi etii :
structura ramane stabila si are capacitati semnificative de rezerva; daunele nestructurale riscante sunt controlate. (S3+NC).
N i vel vel ul de Pre Pr eveni veni r ea Colap Col apssul ui :
constructia ramane in picioare, picioare, dar este este la limita; orice alta pierdere este acceptata. (S5+NE).
Per Per f ormanta mi ca, ca, pier pier der der i mai multe
CRITERII GENERALE GENERALE DE PROIECTARE SI PROCEDEE SPECIALE DE EXECUTIE PENTRU CONSTRUCTII SITUATE ÎN C CONDITII D DIFICILE D DE A AMPLASAMENT PR OIECTAR EA S SI E EXECUTAR EA C CLADIR ILOR Î CONDITII ÎN C DIFICILE DE A AMPLASAMENT P PR OVENITE D DIN M MEDIUL N NATUR AL. Cauze: CARACTERISTICI FIZICO-MECANICE DEFICITARE ALE TERENULUI DE FUNDARE compresibilitate ridicata; rezistenta slaba; NEOMOGENITATEA CARACTERISTICILOR FIZICOMECANICE ALE TERENULUI DE FUNDARE PE AMPLASAMENT TOPOGRAFIA DEFAVORABILA A TERENULUI terenuri în panta, susceptibile de pierderea locala sau generala a stabilitatii; REGIMUL HIDRAULIC SUBTERAN ape subterane la mica adâncime; ape subterane agresive fata de materialele de constructie. Rezolvare prin: CUNOASTEREA PROPRIETATILOR TERENULUI (caracterul neomogen si anisotrop al masivelor de pamânt si probele izolate nu reprezinta fidel comportarea stratelor sau depozitelor reale); MODELAREA REALISTA A FENOMELELOR DE: raspuns al terenului; interactiune sol-structura ADOPTAREA UNOR COEFICIENTI DE SIGURANTA CORESPUNZATORI;
ANALIZA COMPORTARII ÎN TIMP A CONSTRUCTIILOR FUNDATE ÎN CONDITII SIMILARE;
PROIECTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PE TERENURI ARTIFICIALE DE FUNDARE DIFICILE Calitatea terenurilor de umplutura (depozite din pamânt sau din alte materiale) depinde de:
MODUL DE REALIZARE A UMPLUTURII: controlat (printr-un proces tehnologic organizat), necontrolat (o activitate neorganizata), STRUCTURA UMPLUTURII: omogena (un singur material, de regula, pamânt, zgura, etc.); neomogena (mai multe materiale diferite, în acelasi strat sau în straturi succesive); NIVELUL DE COMPACTARE: compactat (compactare artificiala, uneori compactare naturala); compactare medie ; necompactat (depozite "libere"); Umpluturile controlate, omogene si compactate = conditi i normal e de teren de fun dar e .
TERENURI NATURALE DE FUNDARE DIFICILE
Terenurile ssensibile lla vvariatia u umiditatii: pamânturile sensibile la umezire ; pamânturile cu umflari si contractii mari ; Terenurile n nisipoase ssensibile lla aactiunea sseismica; Terenurile ccu ccompresibilitate m mare ssau m mi j jlocie;
PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE Sub actiunea încarcarilor transmise de fundatii sau chiar sub greutatea proprie ( sarci na geologica ), PSU se taseaza suplimentar odata cu cresterea umiditatii. * Grupa A : la umezire, nu se taseaza semnificativ sub propria greutate; * Grupa B: la umezire, se taseaza semnificativ sub propria greutate; Loessuri (roca sedimentara, alcatuita din praf silicios si argilos, de culoare galben-cenusie pâna la galben roscat).
malul drept al Dunarii, Ostrov - Cernavoda zona Tecuci - Nicoresti valea Ialomitei, Turnu Magurele câmpia Covurluiului, orasul Galati
60.0 m 50.0 m 30.0 m 25.0 m
PAMÂNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI Pamântu ri contractil e, expansive sau active : pamânturi argiloase care prezinta proprietatea de a-
si modifica volumul, sensibil si reversibil, atunci când umiditatea lor variaza.
zone sub carpatice / piemontane din Oltenia, Muntenia, Banat, Moldova, Dobrogea; podisul Transilvaniei; zonele colinare dinspre câmpia de vest; zonele de lunca si terase ale unor râuri (mai ales în podisul Moldovei);
Efectul variatiilor sezoniere de umiditate: în perioadele secetoase:
apar în teren crapaturi de contractie; fenomenul este mai pronuntat la terenurile însorite;
în perioadele ploioase:
crapaturile încep sa se închida; crapaturile ramân partial deschise de la un sezon la altul;
TERENURI NISIPOASE SENSIBILE LA MISCARI SEISMICE Nisipurile saturate de apa care se gasesc în stare afânata manifesta o tendinta de îndesare atunci când sunt supuse la solicitari de forfecare:
cresterea presiunii apei în pori; scaderea eforturilor unitare efective de la contactul între particule; reducerea frecarii interioare; scaderea capacitatii nisipului de a prelua eforturile unitare de forfecare; L ichefi erea nisipulu i: în zonele de campie din Oltenia, Muntenia si sudul Moldovei, precum si în luncile unor râuri si în lunca Dunarii la cutremurul 4 Martie 1977. Amploarea deformatiilor straturilor de nisip produse de oscilatiile seismice depinde de: parametrii miscarii seismice (acceleratia maxima / durata miscarii terenului); tipul de pamânt ( compozitia granulometrica / granulozitatea nisipului); gradul de îndesare al nisipului; starea de umiditate a nisipului; starea de eforturi în masivul de pamânt; COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.
dezordini si degradari ale elementelor nestructurale, avarierea elementelor structurale; prabusirea partiala sau totala a constructiei. COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PE PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE
Surse: variatia nivelului apelor subterane; apa de ploaie infiltrata la fundatii; pierderi de apa din reteaua de alimentare sau canalizare; pierderi de apa din procesele tehnologice (în cladirile industriale).
A. Tasari uniforme: cresterea uniforma a umiditatii sub întreaga constructie; B. Tasari neuniforme: infiltratii; EFECTE NEGATIVE ALE TASARILOR:
cazul tasarilor importante (zeci de centimetri): intrarile de la parter ajung sub nivelul trotuarului (blocuri P+4E din Tulcea);
TASARILE NEUNIFORME SE MANIFESTA PRIN : Deplasarea de ansamblu ca un corp rigid a constructiei : infrastructura preia tasarile diferentiate ale fundatii; nu se produc degradari în constructie (deplasarea de ansamblu poate scoate cladirea din exploatare prin consecinte secundare: oprirea functionarii ascensoarelor, lipsa de orizontalitate a planseelor,imposibilitatea închiderii usilor, etc.); Tasari diferentiate ale fundatiilor: infrastructura nu este capabila sa le împiedice; deformatii si deplasari relative; FISURAREA: tasarea relativa > 1/1000L (deschidere); DEGRADAREA ELEMENTELOR NE-STRUCTURALE: tasarea relativa > 1/300L DEGRADAREA STRUCTURII: tasarea relativa > 1/150L; C l la d ir il e ccu pe d in bbet on aar mat au cca pa mar e d d e aad a pt l a t t a sa d i f ( r d e per et i st st r ru ct ur al i d pacit at e m pt ar e l sar i d f er ent iat e ( re t r ra n sm smit er i d e f or t tu r i ). ). COMPORTAREA CLADIRILOR FUNDATE PE PAMÂNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI
C O N D I T I : T I O N A R A R I
Structura, forma si marimea constructiei; Adâncimea si modul de realizare ale fundatiilor; Anotimpul în care s-au executat fundatiile; Posibilitatile de infiltrare ale apelor atmosferice si expunerea la soare a terenului; Conditiile de exploatare ale constructiei;
D E D A A R R I I : D E G R A R A D
Cladiri din zidarie de caramida cu fundatii directe de beton (fisuri în fundatii si în ziduri); Cladirile cu schelet de lemn (deformatii structurale mari); Colturile puternic insorite dinspre sud-vest (fisuri in forma de: "V"- perioada secetoasa ”A”- perioada umeda)
FUNDARE DIRECTA PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.
S T I L I D Â N C R E E : T A B A B I L I R E R E A A A A D C I M I I D D E F F U U N D A D A R
considerente functionale (adâncimea subsolurilor, daca exista); capacitatea portanta si deformabilitatea straturilor de pamânt; adâncimea de înghet;
A L C AT L A Î N S I Î A LC AT U U I R E R E A G A G E N E R A R A L A Î N P P L A L A N Î N E E L E L E V V AT A T I E :
forme compacte în plan; limitarea raportului între lungimea tronsonului si înaltimea acestuia; introducerea rosturilor de tasare; sisteme structurale capabile sa preia tasari diferentiate: - sisteme articulate (cladiri cu un singur nivel); - sisteme spatiale cu pereti structurali din beton armat (mai multe etaje); infrastructuri rigide în plan vertical (subsolurilor la toate constructiile etajate);
RECOMANDARI PRIVIND ALCATUIREA CLADIRILOR FUNDATE DIRECT PE PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE
reducerea lungimilor tronsoanelor de cladiri (1.5 < L/H < 2.5); conformarea corpului de cladire cu o infrastructura de mare rigiditate; ordonarea elementelor structurale cu masele dispuse uniform pe cele doua axe; ordonarea golurilor functionale pentru evitarea sectiunilor slabite pe verticala; dispunerea de rosturi; MASURI PENTRU EVITAREA CRESTERII UMIDITATII ÎN TEREN DE FUNDARE
A B B1 B2
Evitarea infiltrarii în teren a apelor de suprafata; Prevenirea umezirii terenului cu ape din retele, instalatii; Proiectarea retelelor hidroedilitare; Proiectarea instalatiilor în cladirile de locuit, administrative si social-culturale;
ALCATUIREA GENERALA A CLADIRILOR AMPLASATE PE TERE NURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI ÎN CONDITII DE FUNDARE DIRECTA
ADÂNCIMEA DE FUNDARE cazul I: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime > 10 m Df,min = 2.0 m; cazul II: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime < 2 m D f,min = 1.5 m; cazul III: nivelul hidrostatic subteran este 2....10 m Df,min = 2.0 m; DIFERENTIEREA MASURILOR DE PROTECTIE LA PROIECTARE mentinerea unor conditii stabile de umiditate; controlul sau prevenirea variatiilor de volum prin marirea presiunilor pe teren; monolitizarea structurii prin prevederea de rigidizari sau centuri; îmbunatatirea pamânturilor prin stabilizare, injectii sau înlocuire; fundarea în adâncime, sub zona afectata de variatiile de volum;
F AC AC T TO R I R I :
importanta, marimea si structura de rezistenta a constructiei; nivelul hidrostatic subteran al amplasamentului; grosimea si potentialul de umflare/contractie ale pamânturilor pe amplasament; variatia umiditatii pamântului de fundare în perioada de executie si de exploatare; gradul de asigurare al constructiei (gradul 1 sau 2);
G R A D E E D E R E E : R A D D E AS AS I GU R A R A R
gradul 1: gradul 2:
preluarea eforturilor fara a periclita structura de rezistenta; limitarea degradarilor;
PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA CU ELIMINAREA/ÎNLOCUIREA STRATURILOR SENSIBILE DE LA SUPRAFATA TERENULUI DE FUNDARE
F AC E I U C R I I LO AC T TO R I R I C A R A R E I N T T E RV RV I N Î Î N C OS T TU U L L L LU C R A R A R LO R: R:
caracteristicile cladirii (adâncimea subsolului, greutatea cladirii, etc.); tipul fundatiilor; grosimea straturilor sensibile; nivelul apei subterane; distanta pâna la sursa de aprovizionare cu material de înlocuire; POSIBILITATI: Eliminarea straturilor sensibile Eliminarea totala a straturilor sensibile (grosime relativ mica 3.0 - 4.0 m);
Înlocuirea straturilor sensibile ( per na de fun dare);
PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA PRIN ÎMBUNATATIREA TERENURILOR DIFICILE
PROCEDEE MECANICE DE ÎMBUNATATIRE A TERENULUI DE FUNDARE
( sc r a po schimbar ea r por t tu l ui pr pr ocent ual î nt r re ccom po ponent el e pa pamânt ul ui ) )
A. Compactare de suprafata; A1 . Compactare statica cu cilindri compresori (pâna la maximum 1.0 ... 1.2 m); A2 . Compactare dinamica prin batere cu maiul usor (pâna la 1000 kg); cu maiul greu (2 ... 4 tone); cu maiul supergreu (5 ... 10 tone); Se realizeaza conditii de fundare normala cu presiuni conventionale de 2.0 ... 2.5 kg/cm 2 B. Compactare de adâncime (pâna la adâncimi de 20 ... 25 m) prin introducerea în sol a pilotilor sau a coloanelor de pamânt sau de balast; Coloanele de balast se executa prin batere, vibroîndesar e sau vibroflotare , cu Lmax =25 m. PROCEDEE CHIMICE / ELECTRICE DE ÎMBUNATATIRE A TERENULUI procedee chimice: introducerea unor substante active (argila, ciment, rasini,etc.); procedee electrice: crearea unor diferente de potential electric; procedee mixte; AV AV A N A N T T A J A J E :
sporirea rezistentei straturilor (îmbunatatirea conditiilor de fundare si stabilitatii); impermeabilizarea masivului de pamânt sau drenarea apelor subterane; ÎMBUNATATIREA TERENURILOR NISIPOASE SENSIBILE LA MISCARI SEISMICE
corectarea compozitiei granulometrice a straturilor de nisip; marirea gradului de îndesare a nisipului prin: explozii; vibrare; vibroflotare; baterea unor piloti de lemn sau de beton armat; formarea unor piloti de nisip; cresterea intensitatii eforturilor normale de compresiune efective prin umpluturi; scoaterea nisipului din starea de saturare cu apa prin: coborârea nivelului general al pânzei freatice; îmbunatatirea conditiilor de drenare a apei pe contur; injectarea unor substante pentru formarea legaturilor de coeziune între particulele de nisip;
ALCATUIREA INFRASTRUCTURILOR ÎN CAZUL FUNDARII DIRECTE PE TERENURI DIFICILE
Proiectarea fundatiilor: sistem de fundare si dimensiuni ale fundatiilor care conduc la presiuni moderate; asigurarea distributiei uniforme a presiunii pe talpile de fundatie;
Proiectarea rigiditatii infrastructurii: asigurarea unui numar suficient de legaturi, cu rigiditate semnificativa î n plan vertical, între subansamblurile structurale verticale (grinzi de fundatie înalte, pereti plini sau cu goluri); realizarea cutiei rigide a infrastructurii prin legarea planseelor cu peretii subsolului si cu fundatiile;
ALCATUIREA FUNDATIILOR
Fundatii izolate sub stâlpi; Fundatii continue sub stâlpi; Sistemul de fundare se poate dezvolta: a) pe o directie, fara legaturi pe directia perpendiculara; b) pe o directie, cu grinzi de legatura pe directia perpendiculara; c) pe o directie, cu talpi rare pe directia perpendiculara; d) pe ambele directii ; Radiere;
Beton de matare d
c
b
h
N M
Mx
Qx Q
p
H
Nf
0 1 n i m
H
Mfx
Mf
f
h
m c 5
Qfx a
Qfy
B y
Beton de egalizare 5cm Mortar poza 2cm
PROCEDEE DE FUNDARE INDIRECTA PENTRU CLADIRI AMPLASATE PE TERENURI DIFICILE.
FUNDARE INDIRECTA: transmiterea încarcarilor aduse de constructie la straturile portante aflate mult sub nivelul talpilor de fundatie. C r d e f und ar e: ri t er ii pe pent r ru aal e g er ea so sol ut iei d
Conditiile de teren: în cazul depozitelor naturale de pamânt cu compresibilitate ridicata; în cazul depozitelor artificiale din pamânt sau din alte materiale (umpluturi); Caracteristicile constructiei: cladiri care aduc încarcari mari pe terenul de fundare; cladiri cu structuri sensibile la tasari diferentiate; FUNDATII P PE P PILOTI; PILOTI: Elemente structurale pentru fundare indirecta, de tip bara dreapta, cu sectiune transversala patrata sau circulara, caracterizate printr-un raport mare între lungime (L p) si latura sectiunii (bp) piloti din lemn; piloti din otel; piloti din beton simplu; piloti din beton armat sau precomprimat (cu utilizarea cea mai frecventa);
P r d e ee xe ro ced ee d xecut ie:
x
preforare + batere, vibrare; piloti executati pe loc prin forare (cu tubaj exterior pierdut sau recuperabil); M ecani sm t r l a t t er en: smul pr pr in ccar e se se t ra n sm smit î ncar car il e l
pilot purtator pe vârf; pilot flotant (de frecare); C a pa d e: pacit at ea po por t ta nt a aa uunui pi pil ot pu pur t ta t or pe pe vvâr f , i , i zo zol at d e pi pind e d
- capacitatea portanta si rigiditatea stratului pe care se sprijina pilotul; - capacitatea de rezistenta a sectiunii transversale a pilotului; C a pa d e: pacit at ea po por t ta nt a aa uunui pi pil ot f f l lo t ant , i , i zo zol at , d , d e pi pind e d
- aria suprafetei laterale a pilotului; - lungimea pilotului; - natura terenului în care este înfipt pilotul (coeziunea terenului); Di Di s s pu puner ea pi pil ot il or su sub ccon st st r ru ct ie:
Dispunere uniforma pe întreaga suprafata a constructiei în contact cu solul radier; Dispunerea concentrata, sub principalele elemente verticale de rezistenta capiteluri;
FUNDATII P PE C COLOANE D DE M MAR E C CAPACITATE;
COLOANE: piloti cu diametre mari (600 1200 mm), executati prin forare
ALTE PROCEDEE DE FUNDARE
FUNDATII COMPENSATE; pentru terenurile cu compresibilitate medie si mare, care au capacitate portanta mica, si la care nivelul pânzei freatice este ridicat; realizarea unei fundatii de tip cutie rigida (monolita);
FUNDATII COMPENSATE CU PILOTI FLOTANTI; fundatiile compensate nu sunt suficiente; pentru pamânt cu compresibilitate mare si foarte mare si cu grosimi mari;
FUNDATII PE PILOTI – ALCATUIRE, TRANSMITERE DE EFORTURI, DEFORMATII,
DISPUNERE
COLOANE D DE N NISIP S SAU B BALAST FUNDATII C COMPENSATE
P ROI E EC CT T A RE A S I I E X E EC CU U T T A RE A C ON S T TR U C CT T I II I L OR AM P PL A S AT E E P E E T E ER E N NU UR I Î N N P AN T T A STABILITATEA TALUZURILOR PENTRU PAMÂNTURI FARA COEZIUNE (NISIP,PIETRIS)
panta înclinata cu unghiul fata de orizontala; greutate proprie (G);
forta de frecare (F f );
UNGHIUL LIMITA AL TALUZULUI ESTE EGAL CU UNGHIUL DE FRECARE INTERIOARA AL MATERIALULUI (25 - 35o în functie de natura pamântului).
În proiectare unghiul limita al taluzului liber : 1 c t ct = coeficient de siguranta STABILITATEA TALUZURILOR PENTRU PAMÂNTURI COEZIVE (PAMÂNTURI ARGILOASE)
c tg rezistenta la forfecare: lim c = coeziunea; = unghiul de frecare interna; = efortul unitar normal dat de greutatea unei particule;
Forta pasiva (rezistenta), care se opune alunecarii particulelor catre baza taluzului, are doua componente:
Ff : forta de frecare interna; Fc : forta de coeziune;
Geometria aalunecarilor d de tteren
Supr afata de alu necare : locul geometric al punctelor pentru care se realizeaza echilibrul
limita al eforturilor tangentiale interioare
lim
1. Alunecare pe o suprafata în forma de cilindru (caracteristic pentru versantii cu alcatuire omogena); 2. Alunecare de translatie pe o suprafata plana a unui strat fara rezistenta la forfecare (strat de argila înmuiat); 3. Alunecare pe o suprafata oarecare (se produce la interfata dintre roca de baza si struturile depuse); Adânci mea supr afetei de alun ecare: diferenta între cota suprafatei terenului si cota suprafatei de alunecare; alunecare superficiala H max,al < 1.00 m alunecare de adâncime mica 1.00 < H nax,al < 5.00 m alunecare adânca 5.00 < H nax,al < 20.00 m alunecare foarte adânca H nax,al > 20.00 m Evolutia producerii alunecarilor
Categorii de alunecari:
alunecari active; alunecari temporar stabilizate; alunecari stabilizate; alunecari rapide:
cu viteza > 1.5 m/zi;
alunecari lente:
cu viteza < 0.5 m/zi ;
Cauzele producerii alunecarilor
Alunecarile naturale provocate de: modificarea regimului hidraulic al masivului de pamânt; actiunea mecanica a apei din teren; reducerea rezistentei pamântului în timpul miscarii seismice, prin pierderea coeziunii structurale si prin reducerea frecarii interioare; Alunecarile prin interventia omului: - Lucrari de constructie necontrolate: încarcarea masivului de pamânt, la creasta sau pe taluz; interventii în geometria taluzului, pentru realizarea unor constructii; drenarea necontrolata a apelor subterane si/sau din precipitatii; - Socuri si vibratii provocate prin explozii, trafic rutier sau feroviar;
Forme p particulare d de aalunecari: CURGEREA LEN TA a depunerilor de pe pantele versantilor sub efectul permanent al
greutatii proprii;
CONSECINTELE ALUNECARILOR
avarierea cladirilor aflate pe panta sau pe cresta taluzului; distrugerea cladirilor de la baza taluzului prin efectul masei de pamânt din amonte; distrugerea retelelor edilitare îngropate, distrugerea drumurilor si cailor ferate;
Masuri pentru identificarea, prevenirea si stoparea alunecarilor
har ti de mi crozonar e din pu nct de vedere al al un ecari lor de ter en pr in : teledetecti a aeriana; sistemele i nf ormati ce ( GIS- Geographycal Information System );
Studii preliminare: Identificarea stratificatiei terenului, determinarea caracteristicilor fizico-mecanice, si stabilirea pozitiei si debitului apelor subterane; Calculul stabilitatii taluzului în diferite etape ale interventiei asupra acestuia: - în stare naturala; - în timpul executiei lucrarilor de constructie; - în situatia definitiva; Masuri cu caracter general: Reducerea presiunii apei în sol prin drenaje - Drenuri sub forma de santuri umplute cu balast; - Retele de puturi cu drenuri de legatura;
- Galerii cu foraje de descarcare; - Drenuri orizontale în forma de spic; Acoperirea taluzului cu vegetatie; Acoperirea taluzului cu retele de retinere a rocilor pe suprafata versantului; Instalarea unor sisteme de atenuare sau stopare a prabusirilor de roci;
Masuri constructive: Executarea de ancoraje ( armar ea masivul ui ) - Ancore scurte (batute); - Micropiloti; - Ancore pretensionate sau pasive; Executarea unor ecrane din puturi/coloane alaturate; Executarea unor ziduri de sprijin cu contraforti sau pinteni la baza taluzului;
SOLUTII CONSTRUCTIVE PENTRU CLADIRI AMPLASATE PE TERENURI ÎN PANTA
Cladirea este amplasata pe o platforma amenajata în taluzul existent:
echilibrul masivului este restabilit prin introducerea unui zid de sprijin cladirea se alcatuieste ca pe teren orizontal; Cladirea este alaturata taluzului:
echilibrul masivului de pamânt este restabilit prin nivelurile inferioare; etajele inferioare se conformeaza si se dimensioneaza pentru preluarea integrala a fortei orizontale din împingerea pamântului;
Z I ID U RI DE S S P PR I J I IN N Zidurile de sprijin preiau si transmit la terenul de fundare încarcarile provenite din împingerea pamântului si din diferitele sarcini care pot fi aplicate la partea superioara a masivului de pamânt.
Încarcari: - greutatea proprie; - împingerea orizontala a pamântului ( efectul apei subterane);
- efectul cutremurelor; - efectul însoririi; Criterii de performanta: - stabilitate de ansamblu, la lunecare si la rasturnare; - rezistenta, în sectiuni verticale si în sectiuni orizontale; - rigiditate, în plan vertical; Categorii de ziduri de sprijin: - ziduri de sprijin de greutate, realizate din zidarie de piatra, beton simplu - ziduri de sprijin din placi plane sau curbe, din beton armat;
ZIDURI DE SPRIJIN DE GREUTATE
Echilibrul de ansamblu este asigurat de greutatea proprie a zidului; Solutie utilizata pentru înaltimi mici si conduce la o grosime mare a zidului; Stabilitatea la lunecare se verifica la rostul dintre zid si talpa de fundatie; Stabilitatea la rasturnare se verifica fata de axele care trec prin extremitatea zidului;
ZIDUR I D DE S SPR IJIN D DIN P PLACI D DE B BETON A AR MAT Echilibrul zidului de sprijin este asigurat de greutatea proprie si de greutatea masivului de pamânt care reazema pe talpa de fundatie;
Zidul propriu zis si talpa de fundatie sunt solicitate la încovoiere pe schema statica de consola; Imbunatatirea stabilitatii de ansamblu fara sporirea greutatii proprii: - Ziduri de sprijin cu placi intermediare prin care se realizeaza reducerea împingerii orizontale;
- Ziduri de sprijin ancorate pentru înaltimi mari si în conditiile în care masivul din spatele zidului permite ancorarea la distante acceptabile;
EFECTELE C CUTR EMUR ULUI A ASUPR A Z ZIDUR ILOR DE S SPR IJIN Miscarea seismica introduce acceleratii puternice atât în zidul de sprijin cât si în masivul de pamânt din spatele sau; Amplificarea acceleratiei solului este nesemnificativa (rigiditate mare); Tipuri de avarii: - rotirea/rasturnarea; - lunecarea; - pierderea stabilitatii masivului;
ALTE MASURI CONSTRUCTIVE
Pentru limitarea efectului însoririi (dilatare împiedicata) zidurile de sprijin de lungime mare se fragmenteaza cu rosturi de dilatatie verticale (dispuse la circa 25 m distanta unul de altul); Pentru diminuarea presiunii apei din pamânt, în spatele zidului de sprijin se prevede un sistem de drenaj iar in zid se prevad goluri ( barbacane ) pentru scurgerea apei;
PROIECTAREA SI EXECUTAREA CONSTRUCTIILOR SUB NIVELUL APELOR FREATICE
Cauze: exploatarea intensiva a terenului prin "construirea în adâncime"; nivelul apei freatice este apropiat de suprafata libera a terenului; Efectele apei subterane asupra partilor îngropate ale cladirii: presiunea hidrostatica a apei pe elementele exterioare ale subsolului; infiltrarea (patrunderea) apei în subsoluri; actiunea chimica agresiva a apei asupra materialelor de constructie; Situatii diferite privind solutiile tehnologice si constructive: Nivelul inferior al subsolului cladirii se afla peste nivelul maxim probabil al apei freatice, fundatiile se afla sub nivelul maxim al acesteia; - se prevad masuri speciale numai pentru etapa de executie a fundatiilor; - hidroizolatia se proiecteaza numai împotriva apelor de infiltratie provenite din precipitatii sau din pierderile din retelele edilitare; Subsolul cladirii se afla sub nivelul maxim probabil al pânzei freatice; - proiectarea si executarea unor betoane impermeabile si/sau a unor sisteme de hidroizolatie aplicate pe pereti si radier ( cuva etansa ); - elementele infrastructurii se dimensioneaza pentru a prelua si eforturile provenite din presiunea apei freatice;
Proiectarea rrezistentei lla î mpingerea h hidrostatica aa aapei peretii subsolurilor se proiecteaza pentru a avea rezistenta si rigiditatea
sub efectul concomitent al: - încarcarilor verticale aduse de suprastructura ; - încarcarilor orizontale datorate împingerii pamântului constructiei; - încarcarilor orizontale datorate presiunii apei subterane; Placa inferioara se poate proiecta în doua moduri:
Placa d de ggreutate; Grosimea placii se stabileste astfel încât greutatea proprie a placii (inclusiv finisajul) sa fie mai mare decat subpresiunea apei subterane.
Placa solicitata la încovoiere; când radierul este necesar pentru transmiterea încarcarilor; când radierul nu este necesar pentru transmiterea dar solutia cu placa de greutate impune grosimi mari ale acesteia; PRINCIPIILE DE PROIECTARE A HIDROIZOLATIILOR REZISTENTE LA PRESIUNEA APEI
Prin folosirea betoanelor etanse (impermeabile); Aditivi; Starea de eforturi interioare poate influenta negativ permeabilitatea betonului; Prin aplicarea sistemelor de hidroizolatie peste elementele de beton armat; Conformarea în plan a infrastructurii; - forme geometrice simple, indiferent de suprastructura; - fete plane pe care se aplica sistemele de hidroizolatie;
Etansarea zonelor sensibile ale infrastructurii; - Trecerile conductelor prin peretii cuvei;
- Rosturile de tasare; Traseul rosturilor poate fi vertical (separa peretii) sau orizontal (rost în radier). Este necesar ca sistemele de hidroizolatie sa fie întarite la rosturi. PROTECTIA CONSTRUCTIILOR ÎMPOTRIVA ACTIUNII CHIMICE AGRESIVE A APELOR SUBTERANE
Rezistenta betoanelor la actiunea chimica agresiva a apelor subterane se asigura prin: Compozitia si punerea în opera a betonului; Protectia elementelor de beton aflate în contact cu apa agresiva;
Executarea llucrarilor d de cconstructie ssub n nivelul aapei f f reatice F actori h idr ogeologici :
nivelul topografic si debitul (cantitatea de apa pe unitatea de timp) apei freatice; natura si stratificatia terenului (apa subterana este cantonata în straturile nisipoase iar straturile argiloase sunt impermeabile);
Principii tehnologice pentru evacuarea apelor din incinta:
Pomparea continua a apei care patrunde în incinta de lucru mentinând în permanenta fundul sapaturii accesibil dar relativ umed (inconveniente eliminate prin incinte etanse închise cu palplanse sau cu ecrane de pil oti in tersectati) ;
Coborârea artificiala a nivelului apei subterane prin pompare continua a apei din puturi forate în vecinatatea incintei;
PR OIECTAR EA S SI E EXECUTAR EA C CO NSTR UCTIILOR Î N C CO NDITII DIFICILE D DE A AMPLASAME NT P PR OVE NITE D DI N M MEDIUL C CO NSTR UIT Identif icar ea cconditiilor s pecif ice dde m mediu cconstr uit aale aam plasamentului; masuri privind retelele edilitare care se gasesc pe amplasament; masuri pentru asigurarea integritatii constructiilor existente în vecinatatea amplasamentului;
Masuri p privind rretelele eedilitare ccare sse ggasesc p pe aamplasament
Devierea retelelor - Deviere temporara (pe durata executiei) - Deviere definitiva
Protejarea retelelor - Protejare temporara - Protejare definitiva
Înglobarea retelelor existente în infrastructura cladirilor noi l
l
l
starea de eforturi si de deformatii în straturile de pamânt pe care sunt fundate cladirile existente în vecinatatea amplasamentului se modifica; unele operatii (sapaturi, epuismente, baterea pilotilor) pot antrena miscari ale straturilor de fundare ale constructiilor învecinate; dupa executarea constructiei noi, în cazul "plombelor", calcanele constructiilor existente devin inaccesibile din exterior (ridicarea gradului de asigurare la cutremur); Sunt necesare:
Expertizarea constructiilor existente în vecinatatea amplasamentului; Identificarea cauzelor care pot favoriza tasarile terenului sub constructiile existente în timpul lucrarilor de executie a infrastructurii; Evaluarea interactiunii, la nivelul terenului de fundare, între constructia noua si cladirile învecinate; Proiectarea si executarea unor masuri rationale, din punct de vedere tehnic si economic, pentru evitarea/limitarea degradarilor posibile; INFORMATII OBTINUTE DIN EXPERTIZAREA CONSTRUCTIILOR ÎNVECINATE: tasarile maxime fara avarii structurale si/sau la elementele nestructurale; degradarile asteptate în cazul unor tasari mai mari decât cele admisibile; degradarile provocate de agentii mecanici din procesul de executie (socuri, vibratii); Prin expertizare se evidentiaza: Caracteristicile miscarilor la care va fi supusa constructia existenta: directia deplasarilor posibile (verticala, orizontala); tipul deplasarilor (alternante, în acelasi sens); viteza deplasarilor (miscari lente, miscari rapide); Vârsta si starea constructiilor existente; Tipul terenului de fundare; Tipul structurii; Tipul fundatiilor; CAUZELE SI TIPURILE DEGRADARILOR CLADIRILOR EXISTENTE PRODUSE ÎN TIMPUL LUCRARILOR DE EXECUTIE A CLADIRILOR NOI ADIACENTE În cazul constructiilor "plomba" tasarea terenului sub constructiile vecine se produce din:
- lucrarile de sapatura;
- lucrarile de evacuare a apelor; - baterea pilotilor; - executarea fundatiilor;
C AU AU Z E L E S I T I P U U R I R I L E
Constructia noua modifica starea de eforturi unitare din straturile de pamânt pe care sunt fundate constructiile învecinate;
Avarii caracteristice:
fisuri la 45o; - tasari diferentiate; - înclinarea constructiei;
MASURI CONSTRUCTIVE LA PROIECTAREA SI EXECUTAREA FUNDATIILOR ÎN VECINATATEA CLADIRILOR EXISTENTE
evitarea/limitarea degradarii constructiilor existente; mentinerea stabilitatii taluzelor; Solutii constructive pentru evitarea/limitarea degradarilor constructiilor existente.
este necesara asigurarea stabilitatii taluzului vertical rezultat din sapatura; pierderi de stabilitate: din cauza neechilibrarii presiunii laterale; prin umezire/spalare din cauza intemperiilor; Solutii: subzidirea cladirilor existente pâna la nivelul fundatiilor cladirii noi; executarea unor lucrari de sprijinire a taluzului vertical; Subzidiri (înlocuirea pamântului de fundare cu alt material, cu rezistenta superioara la compresiune)
Fundatii de greutate (fundatia cladirii noi se proiecteaza pentru a prelua încarcarile verticale aduse de cladire cât si pentru a echilibra impingerea masivului de pamânt de sub constructia existenta)
Ecrane de piloti
pentru preluarea unor diferente mai mari decât 5.0 m între fundatiile existente si fundatiile cladirii noi; o în cazul în care este necesara asigurarea stabilitatii taluzului vertical pe un amplasament limitat (lânga trotuar sau lânga drum); Pilotii ecranului pot fi izolati (dispusi la distante de circa 60 cm interax) sau o intersectati, formând ecrane etanse (mai ales în conditiile în care se executa sapaturi sub nivelul pânzei freatice); Pentru diferente de cota de circa 5.0 - 7.0 m preluarea împingerii laterale poate fi o realizata cu piloti cu diametrul de 40 - 60 cm care lucreaza în consola (cu o încastrare de circa 2.00 sub nivelul sapaturii); Capetele superioare ale pilotilor se sprijina, provizoriu sau definitiv, în vederea reducerii momentelor încovoietoare si a deformatiilor pilotilor: pentru diferente de nivel o mai mari; cand constructiile o învecinate aduc pe teren încarcari mari; se evita sporirea o diametrului pilotilor; sprijinirea provizorie se o realizeaza când se executa sapatura "deschisa": (1 - 2 subsoluri) si se demonteaza dupa executarea planseului peste subsol care preia reactiunile de la capetele superioare ale pilotilor; În cazul unor diferente o mari de cota, sapatura se face în sistem "închis": se executa pilotii; se executa planseul cel mai apropiat de nivelul terenului; se executa, sub acest planseu, sapatura pentru primul subsol; se betoneaza urmatorul planseu; o
Ecrane de piloti izolati sprijiniti provizoriu
FUNDATII DIRECTE LÂNGA CLADIRI EXISTENTE
Cazul în care stâlpii sau peretele constructiei noi se afla în imediata apropiere a cladirii existente: este posibila numai daca nivelul fundatiilor cladirii noi coincide cu nivelul o fundatiei existente; daca nivelul fundatiilor noi rezulta mai sus decât nivelul fundatiilor o existente, ele vor fi coborâte, astfel încât cele doua cladiri vecine sa transmita încarcarile pe teren la acelasi nivel;
fundatiile stâlpilor sau peretilor nu pot fi evazate astfel ca pe una din laturi rezulta talpi excentrice în raport cu stâlpul sau cu peretele;
o
pentru marirea capacitatii unei fundatii excentrice se folosesc grinzi de compensare între stâlpul de rost si un stâlp sau un perete învecinat, în planul în
o
care actioneaza excentricitatea;
Îmbunatâtirea comportarii fundatiei se poate face prin retragerea stâlpilor din imediata vecinatate a cladirii existente, anulând partial, sau chiar total, excentricitatea fundatiei si/sau necesitatea grinzilor de compensare; În cazul în care stâlpii sunt fundati pe talpi continue, efectul încarcarii aduse de stâlpul de rost este echilibrat prin talpa de fundatie;
Cazul în care stâlpii sau peretele constructiei noi sunt distantati fata de constructia existenta: Reguli de dispunere în plan si în adâncime: distanta între fundatiile noi si cele existente trebuie sa fie mai mare decât latimea celei mai mari dintre acestea; unghiul cu orizontala al dreptei care trece prin marginile fundatiilor trebuie sa fie de cel mult 45o (compresibilitate mica si medie) si de 30o (compresibilitate ridicata );
FUNDATII INDIRECTE LÂNGA CONSTRUCTII EXISTENTE
În cazul în care cladirea noua nu are o greutate foarte mare în raport cu cea existenta, se poate utiliza sistemul fundatiilor compensate cu piloti flotanti; În felul acesta se limiteaza tasarile diferentiate între cele doua cladiri adiacente (încarcarile se transmit în adâncime), iar pilotii rezulta mai scurti decât în cazul în care ar fi dusi pâna la stratul rigid;
ACTIUNEA C CUTR EMUR ULUI. ÎÎNCAR CAR I S SEISMICE. MECANISMUL PRODUCERII CUTREMURELOR deformatii si deplasari în interiorul scoartei (cutremure tectonice ); eruptii vulcanice (cutremure vulcanice ); prabusiri si alunecari de teren (cutremure de ); prabusire
In zonele de convergenta ale deplasarilor, placile pot patrunde una sub alta (fenomenul de ) sau pot aluneca lateral una în raport cu cealalta; subductie
F ali il e geologice reprezinta planurile de contact între placile sau sub-placile adiacente pe
care se produc miscarile relative; Punctul de pe falie în care se declanseaza ruperea este definit ca "focarul " sau "hipocentrul " cutremurului; Proiectia focarului pe suprafata pamântului se numeste "epicentru "; Distanta de la epicentru la focar reprezina "adâncimea f ocaru lu i "; Distanta dintre un amplasament oarecare si focar este denumita "distanta f ocala " iar distanta dintre un amplasament oarecare si epicentru (masurata la suprafata globului terestru) este denumita "distanta epicentr ala "; Aria afectata de cutremur creste odata cu cresterea adâncimii focarului.
DISTRIBUTIA FOCARELOR IN SECOLUL XX
PROPAGAREA UNDELOR SEISMICE Unde seismice „P” – cele mai rapide. Sistemul SOS-LIFE: “P-wave recognition software” .
Unde seismice „S”
undele „P”.
(nu se propaga si prin lichide) – sunt de 1.68 ori mai lente decat
Unde de suprafata – cele mai distructive – sunt de 2-3 ori mai lente decat undele „P”.
EVALUAREA SEVERITATII CUTREMURELOR Criterii obiective: masurarea caracteristicilor miscarii terenului în timpul cutremurului; Criterii subiective: efectele produse de cutremur asupra mediului natural, asupra constructiilor si asupra oamenilor; Criterii mixte: combina rezultatele înregistrarilor cu aprecierea efectului cutremurului asupra mediului natural si asupra mediului construit;
APRECIEREA OBIECTIVA A SEVERITATII CUTREMURELOR: "Magnitudinea " - cantitatea de energie eli berata în focar în timpul cutr emur ul ui ;
o
o
o
o
Magnitudinea se determina prin masurarea amplitudinii maxime a oscilatiilor, în timpul cutremurului, a unui pendul standard situat la d istanta conventionala de 100 km de epicentru; Pentru compararea magnitudinilor se foloseste scara logaritmica RICHTER definita prin numere întregi si zecimale. Pe aceasta scara o crestere de 0.2 unitati reprezinta dublarea energiei eliberate în focar (cutremurul din Vrancea1940 cu magnitudinea M = 7.4 a eliberat o cantitate de energie dubla în raport cu cutremurul din 1977 care a avut M = 7.2). Scara magnitudinilor nu este limitata superior (cel mai puternic cutremur nu poate depasi M = 9.0); Cea mai mare magnitudine a unui cutremur produs în zona Vrancea în ultimul mileniu este atribuita cutremurului din 1802 : M = 7.5; În ultimii 100 ani s-au produs în România 100 cutremure cu M > 5; o o o o o o o o o o o o
ANUL 1903 1908 1912 1916 1934 1940 1940 1945 1977 1986 1990
o o o o o o o o o o o o
MAGNITUDINEA 6.3 6.75 6.0 6.5 6.25 6.25 7.4 6.5 7.2 7.0 6.8
Accelerati a maxima: - masur a a severitati i u nui cutr emur pe un amplasament; o
o
o
Accelerograma unui cutremur este reprezentar ea grafi ca a variati ei accelerati ei . Înregistrarile se realizeaza cu aparate solu lu i în timpul miscarii seismice denumite accelerografe ; Accelerograma pune în evidenta si perioada domin anta a miscarii vibratorii a
solulului definita prin numarul mediu de schimbari de semn ale acceleratiei în unitatea de timp precum si durata miscarilor violente ale terenului. Perioadele dominante ale miscarii terenului la un amplasament sunt functie de conditiile geologice locale (caracteristicile straturilor superficiale ale terenului peste nivelul rocii de baza); Pe baza datelor istorice, a cunostintelor privind structura geologica si a acceleratiilor înregistrate la ultimele cutremure s-a realizat zonarea teritoriului României din punct de vedere al acceleratiilor maxime probabil e prin intermediul coeficientilor k s care reprezinta raportul dintre acceleratia maxima probabila (amax) si acceleratia gravitatiei (g):
k s
a max g
Spectrul de r aspun s - cel mai complex criteriu de apreciere obiectiva a severitatii
cutremurului la un amplasament dat; tine seama atât de miscarea terenului (identificata printr-o accelerograma o înregistrata) cât si de proprietatile dinamice ale constructiilor (per ioada propri e , fr actiu nea din amorti zarea cr iti ca ); de oscil atie Spectrul de raspuns permite identificarea claselor de structuri cu sensibilitate o deosebita la un anumit tip de cutremur prin domeniul perioadelor proprii pentru care se dezvolta raspunsul maxim; APRECIEREA SUBIECTIVA A SEVERITATII CUTREMURELOR: I ntensitatea observata: - la un amplasament dat este un criteriu subiectiv de apreciere a severitatii unui cutremur pri n efectele constatate asupr a oamenil or, constructiil or si mediu lu i ; natural o scara in tensitatil or (scara MERCALLI are 12 grade de intensitate notate I -XII MM); o Efectul unui cutremur la nivelul unor zone mai întinse din teritoriu (efectul poate fi sintetizat, pe baza intensitatilor observate la un anumit macroseismic) cutremur, prin trasarea curbelor care unesc punctele de egala intensitate. Aceste curbe sunt denumite izoseiste ; o M acrozonar ea seismica a teritoriului tarii (harta macroseismica generalizata) se stabileste ca înfasuratoare a hartilor macroseismice corespunzatoare diferitelor cutremure din trecut;
o
Scara intensitatilor observate a fost perfectionata prin introducerea unor elemente de apreciere obiective care se refera la valorile înregistrate ale parametrilor miscarii seismice (valori corelate pentru acceleratia, viteza si deplasarea terenului) si la statistica avariilor de diferite categorii. Aceasta scara, cu caracter mixt, obiectiv si subiectiv, are tot 12 grade si este cunoscuta sub numele de scara MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnic). Scara MSK este utilizata în mod curent în practica internationala;
EFECTELE C CUTR EMUR ELOR ASUPR A M MEDIULUI N NATUR AL SI A ASUPR A C CONSTR UCTIILOR
Efectele cutremurelor asupra mediului natural Formarea unor falii de suprafata; Producerea unor alunecari de teren; Lichefierea straturilor de nisip saturat cu apa; Producerea unor tasari în straturile de teren afânate; Formarea de valuri înalte (seise) în lacurile naturale sau de baraj; Formarea în larg si propagarea catre tarm a valurilor înalte (tsunami); Efectele cutremurelor asupra constructiilor În întreaga constructie se dezvolta for te de in ertie egale cu pr odusul din tre masa fi ecarui
element de constr ucti e si acceleratia pe care aceasta masa o capata în timpul cutr emurul ui .
: oscilatii plane
cladirii;
deplasari alternative orizontale, în doua plane verticale ale
: oscilatii de torsiun e
deplasari alternative, în plan orizontal, prin rotirea cladirii în
raport cu un ax vertical; Pentru constructiile si elementele de constructie cu deschideri mari (poduri, acoperisuri suspendate) trebuie luate în considerare si oscilatiile plane reprezentate prin deplasari alternati ve, în pl an ver tical, în r apor t cu pozitia i ni tiala .
Evaluarea fortelor seismice care actioneaza asupra constructiilor Caracteristicile fortelor de inertie sunt functie de mai multi factori:
caracteristicile miscarii seismice (acceleratia maxima a solului si perioada dominanta a miscarii oscilatorii a terenului);
starea de eforturi si deformatii care se dezvolta în structura (deformatii elastice – reversibile sau deformatii inelastice – ireversibile);
caracteristicile dinamice ale constructiei (perioadele proprii de vibratie, formele modurilor proprii de vibratie);
Metoda simplificata cea mai cunoscuta si cea mai raspândita în practica mondiala este metoda fortelor static echi valente.
În România: "Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor"- indicativ P100-92 „Cod de proiectare seismica” P100/2006
CALCULUL S SI D DISTR IBUTIA F FOR TELOR SEISMICE S r cr G - P100/1992
cr k s r r
- coeficient seismic global corespunzator modului de vibratie r;
- coeficient de importanta a constructiei in functie de clasele de importanta;
k s
- coeficient functie de zona seimica de calcul a amplasamentului;
r - coeficient de amplificare dinamica in modul r de vibratie, functie de compozitia
spectrala a miscarii seismice pe amplasament;
- coefient de reducere a actiunii seismice tinand seama de ductilitatea structurii, de
capacitatea de redistributie a eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si de efectele de amortizare a vibratiilor, altele decat cele asociate structurii de rezistenta;
r - coeficientul de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un grad de libertate
corespunzator modului propriu r ;
G - rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura (determinata in
gruparea speciala de incarcari);
Coeficientii diferentiaza nivelurile de protectie antiseismica ale constructiilor in functie de clasele lor de importanta.
Valorile pentr u clasele de import anta
Clasa de importanta a constructiei
Clasa I - constructiile de importanta deosebita
pentru societate, a caror functionalitate in timpul cutremurului si imediat dupa cutremur trebuie sa se asigure integral (spitale, statii de pompieri, centre de comunicatii, unitati de producere a energiei electrice, muzee)
1.4
Clasa I I – constructii de importanta deosebita
la care se impune limitarea avariilor avanduse in vedere consecintele acestora (scoli, gradinite, camine, biserici, sali de spectacole, centre comerciale, cladiri care adapostesc valori artistice, istorice, stiintifice, economice deosebite)
Clasa II I – constructii de importanta normala
1.2
(cladiri de locuit, hoteluri, camine, constructii industriale curente)
1.0
Clasa I V – constructii de importanta redusa
0.8
Coeficientul k s reprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului (considerata cu o perioada medie de revenire de 50 de ani) corespunzatoare zonei seismice de calcul si acceleratia gravitatiei.
Coeficientul de amplificare r se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii T r ale constructiilor si de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele de colt T c cu relatiile:
r 2.5 pentru T r T c ;
r 2.5 T r T c 1 pentru T r T c ;
r 2.5
Tc=1.5sec Tc=1.0sec Tc=0.7sec
1.0
r min 1 0.7
1.0
1.5
2.2
2.5
3.0
Tr (sec)
Valorile coeficientului Tipul structurii (structuri din beton armat)
Coeficient
Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care sunt tratati ca elemente structurale asigurand conlucrarea cu elementele cadrului
0.25
Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care nu sunt tratati ca elemente structurale
0.20
Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi rigide intre rigle si stalpi
0.15
Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi articulate intre rigle si stalpi
0.20
Structuri cu pereti structurali
0.25
Structuri cu pereti, stalpi si plansee dala (fara grinzi)
0.30
Castele de apa
0.35
Silozuri
0.25 Coeficientul r se determina cu relatia:
2
n Gk u k r unde: r k 1n G
G u
2
k k r
k 1
uk r - componenta dupa gradul de libertate k a vectorului propriu de ordinul r ;
n Gk - rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k G Gk ; k 1
Incarcarea seismica care actioneaza la nivelul k pe directia gradului de libertate corespunzator modului de vibratie r se poate determina cu relatia: S k r S r
Gk u k r n
G u k 1
k
k r
P100/2006
FOR MA S SI P PR OPOR TIILE C CLADIR ILOR IN P PLAN; o o o o o o o o o o
Forma ccompacta ((simetrie); Excentricitati m mici C CM – CR ; Pseudo-simetria; Pasarele ssau zzone iinguste d de p planseu; Posibilitati d de rremediere;
FOR MA S SI P PR OPOR TIILE C CLADIR ILOR IN ELEVATIE; o o
R educerea aariilor p planseelor p pe vverticala;
o o
R OSTUR I S SEISMICE; o o o o o o o o
Posibilitati d de rremediere; Neregularitati; Nesincronismul m miscarii sseismice; Dimensionarea rrosturilor; R ezolvari cconstructive;
PR OEMINENTE; o o o o
Ef ectul aamplif icarii d dinamice; Conexiuni ccu sstructura d de rrezistenta;
Alcatuire ccladire iin p plan ssi eelevatie FOR MA S SI P PR OPOR TIILE C CLADIR ILOR IN P PLAN;
o o o o o o o o o o
FOR MA S SI P PR OPOR TIILE C CLADIR ILOR IN ELEVATIE; o o o o
R educerea aariilor p planseelor p pe vverticala; Posibilitati d de rremediere;
R OSTUR I S SEISMICE; o o o o o o o o
Forma ccompacta ((simetrie); Excentricitati m mici C CM – CR ; Pseudo-simetria; Pasarele ssau zzone iinguste d de p planseu; Posibilitati d de rremediere;
Neregularitati; Nesincronismul m miscarii sseismice; Dimensionarea rrosturilor; R ezolvari cconstructive;
PR OEMINENTE; o o
Ef ectul aamplif icarii d dinamice;
o o
Conexiuni ccu sstructura d de rrezistenta;
Alegerea m materialelor p pentru sstructura
EXIGENTE F FUNCTIONALE; CONFIGUR ATIA IIN P PLAN S SI IIN E ELEVATIE A A C CONST ASPECTUL E EXTER IOR AL C CLADIR II; INTENSITATEA IINCAR CAR ILOR GR AVITATIONAL TEHNOLOGII D DISPONIBILE; DUR ATA M MINIMA D DE E EXECUTIE; EFICIENTA E ECONOMICA; COSTUR ILE L LUCR AR ILOR DE P PR OTECTIE; COSTUR ILE L LUCR AR ILOR DE IINTR ETINER E;
EXIGENTE F FUNCTIONALE; CONFIGUR ATIA IIN P PLAN S SI IIN E ELEVATIE A A CONSTR UCTIEI; ASPECTUL E EXTER IOR AL C CLADIR II; INTENSITATEA IINCAR CAR ILOR GR AVITATIONALE S SI S SEISMICE; TEHNOLOGII D DISPONIBILE; DURATA MINIMA DE EXECUTIE
CADR E:
PER ETI S STR UCTUR ALI:
Beton armat; BAR; Otel; Zidarie armata; Beton armat;
DISIPAR EA E ENER GIEI R EDUNDANTA DENSITATEA IIN P PLAN A A ELEMENTELOR STR UCTUR ALE VER TICALE DESCHIDER ILE E ELEMENTELOR STR UCTUR ALE O OR IZONTALE GABAR ITELE E ELEMENTELOR STR UCTUR ALE
4. CALCULUL SI DISTRIBUTIA FORTELOR SEISMICE In conformitate cu normele de proiectare antiseismica, o structura se calculeaza la incarcarea seismica, (considerata incarcata static) determinata cu formule de tipul: S r cr G , unde notatiile au semnificatia din P100-92 ( Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agro zootehnice si industriale ).
cr k s r r - coeficient seismic global corespunzator modului de vibratie
r ;
- coeficient de importanta a constructiei in functie de clasele de
importanta;
k s - coeficient functie de zona seimica de calcul a amplasamentului;
r - coeficient de amlificare dinamica in modul r de vibratie, functie de
compozitia spectrala a miscarii seismice pe amplasament; - coefient de reducere a actiunii seismice tinand seama de ductilitatea structurii, de capacitatea de redistributie a eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si de efectele de amortizare a vibratiilor, altele decat cele asociate structurii de rezistenta; r - coeficientul de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un grad de libertate corespunzator modului propriu r ; G - rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura (determinata in gruparea speciala de incarcari);
Coeficientii diferentiaza nivelurile de protectie antiseismica ale constructiilor in functie de clasele lor de importanta.
Valorile pentr u clasele de im portan ta
Clasa de importanta a constructiei
Clasa I - constructiile de importanta deosebita pentru societate, a caror functionalitate in timpul cutremurului si imediat dupa cutremur trebuie sa se asigure integral (spitale, statii de pompieri, centre de comunicatii, unitati de producere a energiei electrice, muzee)
1.4
Clasa II – constructii de importanta deosebita la care se impune limitarea avariilor avandu-se in vedere consecintele acestora (scoli, gradinite, camine, biserici, sali de spectacole, centre comerciale, cladiri care adapostesc valori artistice, istorice, stiintifice, economice deosebite)
1.2
Clasa III – constructii de importanta normala (cladiri de locuit, hoteluri, camine, constructii industriale curente)
1.0
Clasa IV – constructii de importanta redusa
0.8
Coeficientul k s reprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului (considerata cu o perioada medie de revenire de 50 de ani) corespunzatoare zonei seismice de calcul si acceleratia gravitatiei. Coeficientul de amplificare r se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii T r ale constructiilor si de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele de colt T c cu relatiile:
r 2.5 pentru T r T c ;
r 2.5 T r T c 1 pentru T r T c ;
Valoril e coefi cientului k s
Zona seismica de calcul
k s
A
0.32
B
0.25
C
0.20
D
0.16
E
0.12
F
0.08
r 2.5
Tc=1.5sec Tc=1.0sec Tc=0.7sec
1.0
r min 1 0.7
1.0
1.5
2.2
2.5
3.0
Tr (sec)
Valoril e coefi cientului
Coeficientul
Tipul structurii (structuri din beton armat)
Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care sunt tratati ca elemente structurale asigurand conlucrarea cu elementele cadrului
0.25
Structuri in cadre etajate cu pereti de umplutura care nu sunt tratati ca elemente structurale
0.20
Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi rigide intre rigle si stalpi
0.15
Hale industriale si alte structuri cu un singur nivel cu legaturi articulate intre rigle si stalpi
0.20
Structuri cu pereti structurali
0.25
Structuri cu pereti, stalpi si plansee dala (fara grinzi)
0.30
Castele de apa
0.35
Silozuri
0.25
Coeficientul r se determina cu relatia: 2
n Gk u k r k unde: r 1n G
G u
2
k k r
k 1
uk r - componenta dupa gradul de libertate k a vectorului propriu de ordinul
r ;
n Gk - rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k G Gk ; k 1
Incarcarea seismica care actioneaza la nivelul k pe directia gradului de libertate corespunzator modului de Gk uk r vibratie r se poate determina cu relatia: S k r S r n Gk uk r
k 1
Nota
Ti nand cont de distr ibuti a maselor si de alcatui rea de ansamblu a structur ii poate fi considerat egal cu 1.0, r
corespunzator unui pendul. F orta seismica S va actiona in centr ul de masa al str ucturii, considerat aproximativ la ni velul superior al stalpilor. 4.1. VERIFICAREA CONDITIEI DE DEPLASARE RELATIVA DE NIVEL Calculul la starea limita de deformare se efectueza pentru evitarea degradarii excesive a unor elemente nestructurale (inclusiv componente de instalatii) supuse deformatiilor provocate de catre oscilatiile seismice ale structurii de rezistenta precum si evitarea coliziunilor intre tronsoanele de constructii invecinate. Deplasarea relativa de nivel se limiteaza in cazul structurilor parter cu panouri de pereti d e umplutura din materiale deformabile care pot urmari deformatiile structurii, conform relatiei:
S
0.01 , iar H
. Deplasarile orizontale care intervin in calculul deplasarilor relative de nivel reprezinta
n
k
i stalp
i 1
deplasarile maxime ale structurii care includ si componentele din domeniul postelastic.
4.2. DISTRIBUTIA INCARCARILOR ORIZONTALE PE STALPI Pentru incarcari orizontale aplicate centric pe structura (punctul de aplicatie al rezultantei coincide cu centrul de rigiditate al structurii) distributia fortei seismice pe stalpi se efectueaza proportional cu rigiditatile lor la deplasare laterala. In corelare cu schema de calcul adoptata, rigiditatea unui stalp la deplasare laterala k , pentru o incarcare orizontala distribuita pe verticala dupa o lege data, se defineste ca incarcare necesara pentru a produce stalpului o sageata orizontala de 1cm la nivelul considerat: x st m arg inal
k
x st m arg inal
I
x st central
k
x I st central
x 3 E b I st m arg inal
y st m arg inal
; k
3 H st m arg inal
3 h st m arg inal b st m arg inal
12
x 3 E b I st central
3 st central
H
h st central b st 3 central
12
H st 3 m arg inal
y st m arg inal
; I
y st central
; k
y 3 E b I st m arg inal
h st 3 m arg inal b st m arg inal
y 3 E b I st central
3 st central
H
y ; I st central
3 h st central b st central
12
y
12 p l a t s
h
o
x bstalp
x st colt
k
x st colt
I
x 3 E b I st colt
3 H st colt
; k
h st colt b st 3 colt
12
y st colt
y st colt
; I
y 3 E b I st colt
3 H st colt
h st 3 colt b st coltl
12
Nota
Elementul
M odul odul ul de rigiditate
Rigle
0.6E b bI b
Stalpi comprimati excentric
0.8E b bI b
Stalpi intinsi excentric
0.2E b bI b
Pentru Pentru calculu l efortur efortur il or in cadr cadre el e din beton beton armat ar mat modul modul i i de r i giditate secti onal on ala a se se pot cons con si der der a conform onfor m Ane An exei xei A din di n Codul
de Proiectare pentru Structuri in Cadre din Beton Armat.
4.3. IPOTEZE DE CALCUL ANTISEISMIC Pentru incarcari orizontale aplicate excentric, distributia distributia fortei seismice pe stalpi se face tinand seama si de influenta momentului de torsiune generala rezultat din excentricitat e xcentricitatea ea rezultantei fortelor seismice in raport cu centrul de rigiditate al structurii. Efectul de torsiune indus de actiunea seismica va fi luat in considerare prin utilzarea in calcul a unui model tridimensional tridimensional in masura sa tina seama de cuplarea intre oscilatiile de torsiune si cele de translatie. In conditiile structurilor structurilor regulate se poate utiliza un procedeu pr ocedeu aproximativ de evaluare a efectului de torsiune generala pe baza unor modele structurale plane. Astfel, punctul de aplicatie al rezultantei incarcarilor seismice se considera la distanta e e1 e2 fata de centrul de rigiditate, in care:
e1 - excentricitatea centrului maselor in raport cu centrul de rigiditate;
e2 - excentricitatea aditionala conventionala, care introduce efectul
caracterului nesincron al miscarii seismice in lungul dimensiunii respective a constructiei ( e2 0.05B unde B reprezinta dimensiunea maxima in plan a constructiei); Excentricitatea e astfel astfel determinata se aplica rezultantelor incarcarilor sesmice sesmice orizontale care actioneaza separat pe directiile de referinta si l a 45˚ fata de aceste directii. Caracterul spatial al actiunii seismice se reflecta in calculele ingineresti prin considerarea unui sistem de referinta alcatuit din doua axe orizontale orientate dupa directiile principale ale constructiei si o axa verticala. Se vor efectua analize separate privind incarcarile si solicitarile seismice considerand actiunea seismica are eza I si ipoteza ipoteza I I ) se directia, pe rand, a celor doua axe orizontale. Cele doua ipoteze de actiune seismica ( ipot eza considera independente iar eforturile corespunzatoare nu se suprapun. La constructiile cu structura flexibila (hale parter) se va lua in considerare si ipoteza incarcarilor seismice orizontale ( ipotez ipoteza II I ) actionand dupa o directie inclinata la 45˚ fata de axele orizontale de referinta.
xo , yo - coordonatele centrului de rigiditate O in raport cu originea sistemului de axe; x j x j xo
coordonatele centrelor de greutate ale sectiunii de calcul ale stalpului j dupa directiile x, y;
y y j yo j
j
k x ; k y - rigiditatile stalpului j la la deplasari laterale dupa directiile x, y;
k x k k y k j y
xo
j
j y
yo
j x
I
k x k y j y
2 j
j x
2 j
- moment de inertie polar;
j
j x
Se admite ca saibele orizontale sunt practic indeformabile in planul lor, asigurand in toate punctele:
deplasari egale sub actiunea unei forte orizontale aplicate centric (efect de translatie); rotiri egale sub actiunea unui moment de torsiune generala (efect de torsiune generala);
y[m] 14
13
S tx13
15
S ry
S ry
13 S rx S tx14 13
S ry
14 S rx S tx15 14
15 S rx S tx16 15
16 S rx
17 S rx
S tx17
16
17
16
S tx18
18 S rx
18 18
17 S ry
S ry
S ry
CM 8
7
S ry
S ry S tx7
7
S tx8
8
y17
9
S ry S tx9
S1x
2
9
10
M1x
S tx11 e
11
10
S ry
xo
S tx12
12
11
12
S ry
x11
S ry
x11
S ry2
1 S ry
1 S rx
S tx1
1
S rx2 S tx2
2
yo
S ry3
S rx3 S tx3
3
S rx4 S tx4
S rx5
4
S tx5 S ry4
S rx6
5
S tx6 S ry5
y17
6 S ry6
x[m]
O 4.3.1. Ipoteza I Din actiunea unei incarcari orizontale excentrice pe directia x (cu excentricitate e 2 2) stalpul j se incarca cu:
j
k x j
dupa directia x S S
dupa directia y S M
j x
j y
j
k x
t
M
t
k y j x j
k x y j I
;
;
I
4.3.2. Ipoteza II Din actiunea unei incarcari orizontale excentrice pe directia y (cu excentricitate e 2 ) stalpul j se incarca cu: j
dupa directia x S M
dupa directia y S S
y[m] 13 S rx
j x
j y
14
13
13
14 S rx
14
k x y j
;
I
k y j
j
k y
M
t
k y j x j I
;
15
S ry
S ry
t
S ry 15 S rx
16 S rx
15
17 S rx
16
18 S rx
17
16
1 S rx
13
S ty
14
7
8
15
16
S ty
CM
S ry
S ry
M2y
7
8
9
10
S ty
7
S ty
8
S ty
1 S ry
S ry2
S ry3
1
S rx2
2
9
S rx3
11
1
2
S ty
12
10
11
S rx4
S ty10
3
S ty12
S rx6
5
6
S ry5
4
S ty
S ry
S ty11
S rx5
4
12
S ry
S ry4 S ty
S ty
S ry
e2
3
18
S ty
S ry
S2y
S ry
17
S ty
9
18
17 S ry
S ry
S ty
18
S ry6
5
S ty
x[m]
6
S ty
S ty
0.7e2
O 4.3.3. Ipoteza III
CM
Din actiunea unei incarcari orizontale excentrice dupa o directie inclinata la 45 ˚ fata de axele orizontale de referinta (cu excentricitate e 2 ) stalpul j se incarca cu:
2
e 7 . 0
M S t y S y 0.707e2 t CR M S S x 0.707e2 x
9
Sx=0.707S e2
S 7 0 7 . 0 = y
S
10
dupa directia x:
S 0.707S dupa j x
S 0.707S j y
k x j
k
j x
k y j
k
j y
M
t x
M
t y
k y j x j I
k x j y j I M
t y
M
t x
k y j x j I
k x j y j I
directia y: M xt M yt 0.707S 0.707e2
PROIECTAREA PRELIMINARA A ELEMENTELOR STRUCTURALE Stabilirea încarcarilor verticale
Valorile încarcarilor verticale se stabilesc p e baza prevederilor standard elor de actiun i, corespu nzator grup arii fund amentale sau speciale de încarcari, du pa caz. Valorile eforturilor axiale din pereti si din celelalte elemente verticale ale struct urii, provenite din încarcarile verticale, se determina pe baza sup rafetelor aferente sectiunilor acestora, funct ie de alcatuirea planseelor.
Dimensionarea preliminara a sectiunilor peretilor 2
Sectiu nea tot ala a peretil or s truc tur ali (în m ) v a f i, d e reg u la, c el p u tin c ea d at a d e r el at ia:
A bi
k s n A pl 100
în c ar e:
A bi = aria inim ilor sectiunilo r orizontale ale tuturor peretilor struc turali, cu co ntr ibutie semnific ativa în p reluarea fortelor orizon tale, orientati paralel cu actiunea fortelor orizontale; = coeficient de important a a con struc tiei, con form P100/92; k s = coeficientu l zonei seismic e de calcul, conf orm P100/92; 2 A p l = aria sup rafetei plans eulu i în m ; n = num arul de niveluri de cladire (numarul de plansee) situate deasupr a sectiunii considerate. Grosim ea peretilor va fi cel putin 15 cm . La cladiri cu p âna la 10+12 niveluri se recom anda sa se pastreze dimens iuni c ons tante ale sectiunilor peretilor pe to ata înaltimea. A r i a b u l b i l o r s a u t a l p i l o r A t prevazute la capetele sectiunii p eretilor cu aria inimii A I va respecta relatiile:
no 1,5
A t A i
0.35
S-a notat:
no
N b h Rc
N fiind efortu l axial de com presiune în pereti, b si h dimens iunile inim ii peretelui, iar R c rezistenta de calcul a betonului la com presiune.
CALCULUL STRUCTURILOR CU PERETI STRUCTURALI LA ACTIUNEA ÎNCARCARILOR VERTICALE SI ORIZONTALE Indicatii generale
Pentru con struc tiile curente se permite utilizarea metod elor de calcul din categoria A, conform P100/92, care admit u rmato arele sim plificari prin cipale: a) Calculul la actiunea seismica se face la încarcarile de calcul stabilite con form No rmativu lui P100/92, aplicate static p e structu ra cons iderata ca având o com portare elastica; b) Dirijarea form arii unu i mecanism stru ctur al de disipare a energiei favor abil, cu deform atii plastice dezvoltate în riglele de cu plare si la baza peretilor s tructu rali; c)
Cerintele de ductilitate se considera implicit satisfacute prin respectarea con ditiilor de calcul si de alcatuire constructiva;
d) Î n cazul cladirilor c u for me regu late, cu element ele structurale (pereti, eventual cadre) orientate pe dou a directii princ ipale de rigiditate ale struc turii, calculul s e efectueaza separat pe cele doua direc tii. Î n cazul în care elem entele str uct urale vert icale su nt o rientate p e direct ii care di fera de directiile principale ale constru ctiei, calculul se efectueaza pe mai multe directii stabilite ca potential nefavorabile din punctu l de vedere al com portarii struc turale la actiuni orizontale; e) Deformatiile planseelor se cons idera neglijabile în raport cu deform atiile peretilor. În aceste c ond itii pentru calculul unei s truct uri c u pereti struc turali la actiun ea încarcarilor verticale si orizontale sunt necesare urmatoare operatii principale: (i) Alcatuirea initiala a struc turii (dispun erea peretilor struc turali, alegerea form ei sectiun ilor, a dimens iunilor elementelor struc turale, etc.), inclus iv ale infrastruc turii; (ii)
Schematizarea struc turii pentru calculul (stabilirea sectiun ilor active ale peretilor stru cturali, pentru fiecare directie de actiu ne a încarcarilor orizontale si ale riglelor de c uplare);
(iii)
Stabilir ea niv elului la care se co ns idera înc astrar ea peretilo r;
(iv)
Determinarea încarcarilor verticale aferente fiecarui perete struc tural si a eforturilor sectionale de com presiun e prod use de aceste încarc ari;
(v)
Verificarea prelimin ara a sectiunilor peretilor struc turali si eventual mo dificarea acestora (prin marirea grosim ii inimii, prevederea de bulbi la capetele libere, marirea clasei betonulu i de la nivelurile inf erioare ale cladirilor cu înaltimi m ari, etc.);
(vi)
Determinarea caracteristicilor de rigiditate ale peretilor struc turali pentru fiecare directie de actiu ne a înc arcarilo r orizo ntale;
(vii)
Stabilir ea încar carilo r ori zont ale de calc ul P100/92 ;
(viii)
Determinarea eforturilor sectionale din actiun ea încarcarilo r orizontale. Se recom anda calculul c u pro grame d e calcul autom at care sa ia în co nsiderare com port area spatiala a structurii;
(ix)
Determinarea eforturilor sectionale de dim ensionare din încarcarile orizontale;
(x)
Î n cazuril e spec iale când înc arcarile verti cale se aplic a cu excen tric itati pro nu ntate (de exemplu, con struc tii cu balcoane în con sola pe o singu ra parte a cladirii, con struc tii cu nucleu de pereti încarcat excentric, etc.), determin area pe aceeasi s chem a de calcu l si efort urile sect ion ale din aceste înc arcari, care se îns um eaza cu efo rtu rile pro du se de înc arcarile orizo ntale;
(xi)
Calculul si armarea grinzilor de cuplare, la înco voiere si la forta taietoare;
(xii)
Calculul si armarea elementelor verticale la com presiun e (întind ere) excentrica, la forta taietoare în s ectiu ni încl inate s i în ros tur ile d e tu rnar e;
(xiii)
Calculu l, în cazul stru ctu rilor pr efabric ate, al îmb inarilo r vertic ale si orizo ntale ale peretilo r si al îmb inarilor din tre planseu s i peretii stru cturali;
(xiv)
Determinarea eforturilor în diafragmele orizont ale form ate de plansee si calculul armaturilor necesare;
(xv)
Alcatuirea peretilor struc turali si a riglelor de cup lare;
(xvi)
Evaluarea initiala a dimen siunilo r elementelor infrastru cturii si a fund atiilor;
(xvii)
Schematizarea infrastruc turii pentru calcul: stabilirea înc arcarilor (a fortelor de legatura cu supr astructu ra si cu terenul), mo delarea legaturilor struc turale ale elem entelor infrastruc turii, etc.;
(xviii)
Calculul eforturilor section ale în elementele infrastructu rilor prin metod e de calcul (eventual cu prog rame de calcul auto mat) comp atibile mo delului de calcul stabilit la xvii);
(xix)
Calculul de dimens ionare a elementelor infrastru ctur ii si al fund atiilor.
Schematizarea pentru calcul a structurilor cu pereti structurali Sectiunile de calcul (active) ale peretilor s truc turali. În c alculul s imp lificat adm is pent ru s tructu rile cu pereti struc turali, cons tând în c alcule independ ente pe doua sau mai mu lte directii, prob lema sectiunilo r active ale peretilor (a conlucr arii talpilor cu inim a peretilor) intervine la: (i) Evaluarea rigiditatilor la deplasare laterala si imp licit la stabilirea eforturilor sectionale din actiunea fortelor orizontale care revin peretilor stru cturali; (ii)
Determinarea încarcarilor verticale aferente peretilor struc turali;
(iii)
Evaluarea duct ilitatilor section ale;
(iv)
Stabilirea fortei taietoare de calcul, asociate capacitatii de rezistenta la înco voiere cu efort axial.
În c azul în c are talpa est e con stit uita d intr -un b ulb (fig.5.1a), latim ea activa s e ia egala cu l atim ea reala a bulbu lui b p = B p .
Fig.5.1 În c azul peretilor s truct urali a c aror s ectiune p rezinta talpi la un a sau ambele extrem itati (rezultate, de exemplu, din intersectia peretilor d e pe cele doua d irectii, fig.5.1b), latimea activa b p de conluc rare a talpilor este d ata de relatia:
bp b b st b dr
unde
b se va s tabili pe baza relatiilor b
si
hi hi hi 1
lo 1,5 hi
b dis tanta pâna la p rimu l go l (pâna la m arginea peretelui).
Fig.5.2 S-a notat: b = grosimea inimii; h i , h i+ 1 = înaltimile sectiu nilor u nor pereti paraleli consecu tivi; l o = distanta libera între doi pereti con secutivi. La stru cturile c u etaje înalte si g oluri relativ mic i se recom anda co nsid erarea în c alcul a p eretelui ca element un ic, cu sectiunea indeform abila, cu con ditia asigurarii, prin m odu l de alcatuire al grinzilor d e cuplare rigid e, a unei com portari în dom eniul elastic a acestor elemente. În s itu atiil e în c are p ereti i se i nt ers ect eaza form ând un nuc leu, întreg nuc leul po ate fi considerat un element unic. Pentru calculul deformatiilor produse d e fortele taietoare sectiunea activa se ia egala cu sectiunea inimii. Fig.5.3
Fig.5.4 Sectiunile de calcul (active) ale grinzilor de c uplare a)Pentru calculu l d e f o r m a t i i lo r p r o d u s e d e m om entele înc ovo ietoare, la determinarea eforturilor sectionale sectiun ea activa a grinzii de cup lare se ia con form fig.5.5:
-
Fig.5.5 daca planseele sunt prefabricate sau turnate ulterior peretilor si nu se realizeaza si con lucrarea placii cu rigla, sectiun ea se co nsid era dreptu ngh iulara ca în f ig.5.5a cu înaltimea h r pâna sub placa planseului;
-
daca planseele se toarna odata cu peretii sau s e prevad masu ri de realizare a con lucrar ii
placii cu rig la, se tine seama de co nluc rarea placii luând:
b st , b dr 0,25 lo 2 hp
unde l o = lum ina libera a golu lui; h p = grosim ea placii.
Determinarea eforturilor axiale de compresiune în peretii structurali din actiunea încarcarilor verticale Încarcarile verticale transm ise de p lanseu peretilor struc turali se determina p e baza suprafetelor aferente sectiu nilor ac estora, tinând s eama de alcatuirea planseelor care influenteaza distribu tia reactiunilor pe co ntur (placi armate pe o sing ura directie sau pe dou a directii, placi cu g rinzi). Se admite ca eforturile unitare de com presiun e din încarcarile verticale sunt un iform distribu ite pe sup rafata sectiun ii transversale a peretilor. Valoarea fortei axiale de co mp resiune d in încarcarile gr avitationale se o btine p rin înm ultirea valorii medii a eforturilor un itare de com presiun e cu supr afata sectiun ii active a peretelui.
Metoda simplificata pentru determinarea eforturilor sectionale, în domeniul elastic Ipoteze si scheme d e baza 1. Î n calcu lul cu struc tur a fo rm ata din b are, se tine seama d e toate tipurile de deform atii pro duse de actiunea diferitelor efortu ri s e c t i o n al e : m o m e n t e înc ov oieto are, forta taieto are si efort uri axiale. În cazur ile c uren te se admite s a se neglijeze deform atiile datorate eforturilor axiale în g rinzile d e cu plare. 2.
Deschiderile teoretice ale cadrului etajat, care sch ematizeaza peretii cuplati cu go luri suprapuse, se iau într e axele elem entelo r v erticale.
3.
Pentru gr inzile de cup lare (fig.5.7) se cons idera deform abila (la înc ovo iere si la f ort a taietoare) num ai portiu nea centrala l o , având lungim ea lumin ii (deschiderii libere) golulu i, iar portiunile laterale (L - l ) o s e ad m it a fi indeform abile (aria sectiunii se con sid era în calc ul in finit a).
Fig.5.7
4.
Î n cazu l per etilo r cu rigl e de cu pl are înalt e în r apo rt c u înaltim ea nivelu lui, se v a tine seama de variatia sectiunii mo ntantilor, consid erând ca deform abile zonele c uprin se între grin zile de cu plare (lum ina), iar în rest in deform abile (fig.5.8b).
Fig.5.8
Valorile de calcul ale rigiditatilor elementelor structurale Valorile de calcu l (echivalente) ale caracteristicilor geom etrice section ale utilizate în d eterminarea caracteristicilor de rigiditate a elementelor structu rale se iau dup a cum u rm eaza: a) Pentru pereti struc turali:
daca
N A bRc
0,4 Ie 0,8 Ib A e 0,9 A b
daca
N A bRc
0,0 Ie 0,4 Ib A e 0,6 A b
daca
N A bR c
0,2 Ie 0,1Ib A e 0,4A b
b) Pentru grinzile de cup lare: în c azul armarii cu bare orto gon ale (bare long itudin ale si etrieri):
Ie 0,4 Ib
A e 0,4 A b
în cazul arm arii cu c arcas e diagon ale:
Ie 0,6 Ib A e 0,6 A b Metode de calcul structural Pentru stabilirea eforturilo r section ale în elementele struc turilor cu p ereti de beton armat s e pot utiliza metodele de calcul pentru s tructu rile spatiale alcatuite din bare. În cazurile cur ente în care planseele de beton arm at satisfac co nd itia de diafr agm e prac tic inf init rigide si rezistente pentru forte aplicate în p lanul lor, se v or aplica m etode de calcu l în c are deform atiile solidare ale peretilor po t fi definite de num ai trei compo nente ale deplasarii la fiecare nivel (doua translatii si o rotire).
Pentru struc turi cu alcatuire comp lexa, cu form e comp licate de sectiuni de pereti rezultate din intersectia peretilor struct urali, cu go luri de dimen siuni diferite de la nivel la nivel sau/si care nu sunt dispu se ord onat sau în c azurile în c are este necesar sa s e determin e starea de efortu ri pentr u d irectii ale fortelor orizon tale care nu se sup rapun cu directiile principale ale struc turii, se recom anda utilizarea modelarii peretilor d in elemente fin ite de tip panou , grinda s i st âlpi. Î n acest sco p s e pot folos i program ele de calcul care permit o asemenea abordare.
Metode de calcul în domeniul postelastic
Metodele de calcul în do meniu l post elastic se aplica unor struc turi c u capacitatile de rezistenta c u n o s c u t e , r es p e c t i v l a s t r u c t u r i l a c a r e ar m a t u r i l e l o n g i t u d i n a l e s u n t c u n o s c u t e . a) Procedee de prim a aproxim atie, care constau în exprimarea echilibrului limita pe un mecanis m cinematic d e cedare cu articulatii plastice form ate la capetele tuturor riglelor s i la baza peretilor struc turali, fara sa se poata pu ne con ditii privin d încadrarea rotirilor d in aceste articulatii plastice, în cap acitatil e de rotir e respec tive. b) Procedee de calcul static neliniar, care constau într-un calcul st atic pas cu pas al structu rii (“calcul biografic”), marin d tr eptat înc arcarile later ale, determ inând la fiecare tr eapta de înc arcare eforturile section ale si deform atiile structu rii si v erificând com patibilitatea rotirilor în articu latiile plastice form ate la capetele riglelor de cup lare si la baza peretilor. Stadiul ultim d e solicitare a struc turii s e con sidera stadiu l în c are se atinge defo rmatia lim ita într-un a din articulatiile plastice form ate la baza peretilor stru cturali. c)
Procedee de calcul dinamic neliniar, obtin ute prin adaptarea m etodelor de calcul dinamic a struc turilor în bare sau a struct urilor b idirectionale. Pornind d e la accelerogramele uno r cutrem ure reale înregistr ate sau de la accelerogram ele etalon c aracteristice amplasam entului s e determina elementele raspun sului s tructu ral în evo lutia lor pe d urata actiunii seism ice, diagramele de efortu ri sectio nale, tabloul artic ulatiilor plastic e în fiecare m om ent, cerintele de duc tilitate, energia abso rbita s i energia d isipata în articulatiile plastice, etc.
d) Un exemplu elocvent de utilizare a amortizorilor seismici cu fluid vascos il reprezinta zgarienorul Torre Mayor din Mexico City, Mexico. Cu o inaltime de 225 meters si 55 de etaje Torre Mayor este cea mai inalta cladire din America Latina. Lucrarile de constructie au inceput in 1999 si au fost finalizate in 2003. Ca urmare a severitatii seismice specifice pentru Mexico City, turnul incorporeaza tehnologie de protectie de ultima generatie. De fapt, aceasta cladire isi disputa titlul de cea mai sigura constructie (din punct de vedere seismic) din lume, cu U.S. Bank Tower din Los Angeles, California. Cu cei 96 de amortizori seismici instalati in structura, cladirea Torre Mayor este proiectata sa suporte un cutremur cu magnitudinea de 8.5 pe scara Richter.
