Reguli specifice pentru clAdirile metalice

Generalitati

Scop

(1)P Pentru proiectarea cladirilor metalice se aplica EN 1993. Regulile care urmeaza sunt suplimentare fata de cele date in EN 1993.

(2)P Pentru cladirile cu structura compozita, din otel si beton se aplica Sectiunea 7.

Concepte de proiectare

(1)P Cladirile metalice rezistente la cutremur trebuie sa fie proiectate in concordanta cu unul dintre conceptele urmatoare (vezi Tabelul 6.1):

Conceptul a) Comportarea structurilor slab-disipative;

Conceptul b) Comportarea structurilor disipative.

Tabelul 6.1: Concepte de proiectare, clase de ductilitate structurala si limita superioara a valorilor de referinta ale factorilor de comportare

NOTA 1 Valoarea atribuita limitei superioare a lui q pentru comportarea slab disipativa, in limitele din Tabelul 6.1, pentru utilizarea intr-o tara, poate fi gasita in Anexa Nationala. Valoarea recomandata pentru limita superioara a lui q in cazul comportarii slab disipative este 1,5.

NOTA 2 Anexa Nationala a unei anumite tari poate da limitarile care sunt permise in tara respectiva la alegerea unui concept de proiectare si a clasei de ductilitate.

(2)P In cadrul conceptului a) efectele actiunilor pot fi calculate pe baza unui calcul elastic global, fara sa se tina cont de comportarea semnificativ neliniara a materialului. Cand se utilizeaza spectrul de proiectare definit in 3.2.2.5, limita superioara a factorului de comportare q poate fi luata intre 1,5 si 2 (vezi Nota 1 din (1) al acestui subparagraf). In cazul neregulari-tatii in elevatie, factorul de comportare q trebuie sa fie corectat asa cum se indica in 4.2.3.1(7), dar nu trebuie luat mai mic de 1,5.

In cadrul conceptului a), daca limita superioara a valorii de referinta a lui q este luata mai mare de 1,5, elementele principale la seism trebuie sa apartina claselor de sectiuni transversale 1, 2 sau 3.

In cadrul conceptului a), rezistenta elementelor si a imbinarilor trebuie sa fie evaluata in concordanta cu EN 1993, fara alte cerinte suplimentare. Pentru cladirile care nu sunt izolate seismic (vezi Sectiunea 10), proiectarea in concordanta cu conceptul a) se recomanda numai in cazurile de seismicitate redusa (vezi 3.2.1(4)).

(5)P    In cadrul conceptului b) se ia in considerare capacitatea unor parti ale structurii (zonele disipative) de a rezista actiunilor seismice printr-o comportare inelastica. Cand se utilizeaza spectrul de proiectare definit in 3.2.2.5, valoarea de referinta a factorului de comportare q poate fi luata mai mare decat limita superioara stabilita in Tabelul 6.1 si in Nota 1 din (1) al acestui subparagraf pentru comportarea structurala slab disipativa. Limita superioara a lui q depinde de Clasa de Ductilitate si de tipul structural (vezi 6.3). Cand se adopta conceptul b), trebuie indeplinite cerintele specificate in 6.2 pana la 6.11.

(6)P    Structurile proiectate in concordanta cu conceptul b) trebuie sa apartina claselor de ductilitate DCM sau DCH. Aceste clase corespund abilitatii crescute a structurilor de a disipa energie prin mecanismele plastice. In functie de clasa de ductilitate, trebuie indeplinite cerintele specifice urmatoarelor aspecte: clasa de sectiuni de otel si capacitatea de rotire a imbinarilor.

Verificari ale sigurantei

(1)P Pentru verificarile la starea limita ultima factorul partial pentru otel γ_s = γ_M trebuie sa tina cont de posibila diminuare a rezistentei datorata deformatiilor ciclice.

NOTA 1 Anexa Nationala poate da o valoare pentru γ_s.

NOTA 2 Presupunand ca, datorita prevederilor referitoare la ductilitatea locala, raportul dintre rezistenta reziduala dupa degradare si cea initiala este aproximativ egal cu raportul dintre valorile γ_M pentru combinatiile fundamentale si accidentale, se recomanda ca pentru ipotezele de incarcare permanente si temporare sa se aplice factorul γ_s.

La verificarea capacitatii solutiei de proiectare, specificata in 6.5 si 6.8 trebuie sa se se tina cont de posibilitatea ca limita de curgere efectiva a otelului sa fie mai mare decat limita de curgere caracteristica, prin introducerea coeficientului de amplificare a limitei de curgere γ_ov (vezi 6.2(3)).

Materiale

(1)P Otelul structural trebuie sa se conformeze standardelor referite in EN 1993.

(2)P Distributia proprietatilor materialului in structura, cum ar fi rezistenta si durabilitatea, trebuie sa fie astfel incat zonele disipative sa se formeze acolo unde la proiectare a existat intentia ca acestea sa apara.

NOTA Zonele disipative se asteapta sa se plastifice inainte ca alte zone sa parasesca domeniul elastic in timpul cutremurului.

Cerinta (2)P poate fi satisfacuta daca rezistenta de curgere a otelului din zonele disipative si proiectul structurii se conformeaza uneia dintre conditiile a), b) sau c) ce urmeaza:

a) valoarea efectiva a rezistentei maxime de curgere, f_y,max a otelului din zonele disipative satisface urmatoarea expresie

unde

_ov este factorul de amplificare a limitei de curgere folosit in proiectare; si

f_y este rezistenta nominala de curgere specificata in functie de calitatea otelului.

NOTA 1 Pentru otelul din clasa S235 cu γ_ov = 1,25 aceasta metoda da valoarea maxima f_y,max = 323 N/mm².

NOTA 2 Valoarea atribuita lui γ_ov pentru a fi utilizata intr-o tara la verificarea conditiei a) poate fi gasita in Anexa Nationala. Valoarea recomandata este γ_ov = 1,25.

b) structura se proiecteaza pe baza unei singure calitati de otel si a unei rezistente nominale de curgere f_y pentru zonele disipative si nedisipative; pentru otelul din zonele disipative se specifica o valoare maxima, f_y,max; valoarea nominala f_y a otelului, specificata pentru zonele nedisipative si imbinari, depaseste valoarea superioara a rezistentei de curgere f_y,max din zonele disipative.

NOTA Aceasta conditie conduce in mod normal la folosirea otelului din clasa S335 pentru componentele si imbinarile nedisipative (proiectate cu rezistenta nominala f_y a otelului pentru S235) si la utilizarea otelului S235 pentru componentele disipative sau imbinari la care rezistenta de curgere a otelului din clasa S235 este limitata la f_y,max =335 N/mm².

c) rezistenta efectiva de curgere a otelului f_y,act din fiecare zona disipativa este determinata prin masuratori iar factorul de amplificare este calculat pentru fiecare zona disipativa cu unde f_y,act este rezistenta nominala de curgere din zonele disipative.

NOTA aceasta conditie este aplicabila atunci cand otelurile cunoscute sunt luate din stoc sau la evaluarea cladirilor existente unde ipotezele de proiectare privind marja de siguranta pentru rezistenta de curgere sunt confirmate de masuratorile dinaintea construirii.

Daca conditiile din (3) c) ale acestui subparagraf sunt satisfacute, factorul de amplificare, γ_ov poate fi luat egal cu 1,00 la verificarile din 6.5 pana la 6.8, pentru proiectarea elementelor. La verificarea imbinarilor cu expresia (6.1) se va lua aceiasi valoare pentru γ_ov ca si in (3) a).

Daca conditiile din (3) c) ale acestui subparagraf sunt satisfacute, pentru factorul de amplificare γ_ov se poate lua cea mai mare dintre valorile calculate pentru verificarile de la 6.5 pana la 6.8.

(6)P Pentru zonele disipative, valoarea rezistentei de curgere f_y,max luata in considerare pentru respectarea conditiilor din (3) ale acestui subparagraf, trebuie sa fie specificata si notata pe desene.

Durabilitatea otelului si a sudurii trebuie sa satisfaca cerintele pentru actiunea seismica la valoarea cvasi-permanenta a temperaturii de serviciu (vezi EN 1993-1-10:2004).

NOTA Anexa Nationala poate da informatii despre modul in care EN 1993-1-10:2004 poate fi utilizat pentru ipoteza de calcul seismic.

Durabilitatea ceruta pentru otel si suduri ca si cea mai mica temperatura de serviciu trebuie sa fie definite in specificatiile proiectului.

La imbinarile componentelor seismice principale ale unei cladiri, trebuie utilizate suruburi de inalta rezistenta din grupele 8.8 sau 10.9.

(10)P Proprietatile materialelor trebuie controlate in acord cu 6.11.

Tipuri de structuri si factori de comportare

Tipuri de structuri

(1)P Cladirile metalice trebuie incadrate intr-unul dintre urmatoarele tipuri structurale, in concordanta cu comportarea structurii lor principale sub actiunea seismica (vezi Figurile 6.1 pana la 6.8).

a) Cadrele solicitate la incovoiere, sunt cele la care fortele orizontale sunt preluate de catre componentele care lucreaza esentialmente la incovoiere.

b) Cadrele contravantuite centric sunt cele la care fortele orizontale sunt preluate de componente spuse in principal la forte axiale.

c) Cadrele contravantuite excentric sunt cele la care fortele orizontale sunt preluate de componente solicitate axial, dar la care datorita excentricitatii pozitiei contravantuirilor energia poate fi disipata in legaturi seismice prin incovoiere sau forfecare ciclica.

d) Structurile de tip pendul inversat sunt definite in 5.1.2, fiind structurile la care zonele disipative sunt localizate la baza stalpilor.

e) Structurile cu nuclee de beton sau pereti de beton sunt cele la care fortele orizontale sunt preluate de nucleele si peretii de beton.

f) Cadre solicitate la incovoiere combinate cu contravantuiri centrice.

g) Cadre solicitate la incovoiere combinate cu panouri inramate.

La cadrele solicitate la incovoiere, zonele disipative trebuie sa fie localizate in principal in articulatiile plastice din grinzi sau din nodurile grinda - stalp, astfel incat energia sa fie disipata prin intermediul incovoierii ciclice. Zonele disipative pot fi de asemenea localizate in stalpi:

la baza cadrului;

in varful stalpului de la ultimul nivel al cladirilor multietajate;

la varful si la baza stalpilor cladirilor cu un singur nivel, la care N_Ed din stalpi satisface inegalitatea: N_Ed / N_pl,Rd < 0,3.

La cadrele contravantuite centric, zonele disipative trebuie sa fie localizate in principal in diagonalele intinse.

Contravantuirle pot apartine uneia dintre urmatoarele categorii:

contravantuiri cu diagonale intinse active, la care fortele orizontale pot fi preluate numai de diagonalele intinse, neglijandu-se diagonalele comprimate;

contravantuiri in V, la care fortele orizontale sunt preluate atat de diagonalele intinse cat si de cele comprimate. Punctul de intersectie al acestor diagonale se afla pe o componenta orizontala care trebuie sa fie continua.

Contravantuirile in K, la care intersectia diagonalelor este pe stalp, nu se pot utiliza.

La cadrele contravantuite excentric trebuie utilizate acele configuratii la care toate legaturile vor fi active, asa cum se arata in Figura 6.4.

Structurile de tip pendul inversat pot fi asimilate cu cadre solicitate la incovoiere cu conditia ca structura rezistenta la cutremur sa aiba mai mult de un stalp in fiecare plan de rezistenta si ca urmatoarea inegalitate, care limiteaza forta axiala, N_Ed <0,3N_pl,Rd sa fie satisfacuta la fiecare stalp.

Figura 6.1: Cadre solicitate la incovoiere (zonele disipative situate in grinzi si la baza stalpilor). Valori implicite pentru a_u a (vezi 6.3.2(3) si Tabelul 6.2).

Figura 6.2: Cadre cu contravantuiri diagonale centrice (zonele disipative numai in diagonalele intinse)

Figura 6.3: Cadre cu contravantuiri in V, centrice (zonele disipative in diagonalele intinse si comprimate)

Figura 6.4: Cadre contravantuite excentric (zone disipative in legaturile solicitate la incovoiere sau forfecare). Valori implicite pentru a_u a (vezi 6.3.2(3) si Tabelul 6.2).

Figura 6.5: Pendul inversat: a) zone disipative la baza stalpului; b) zone disipative in stalpi (N_Ed <0,3N_pl,Rd). Valori implicite pentru a_u a (vezi 6.3.2(3) si Tabelul 6.2).

Figura 6.6: Structuri cu nuclee sau pereti de beton.

Figura 6.7: Cadre solicitate la incovoiere combinate cu diagonale centrice (zonele disipative in cadrul solicitat la incovoiere si in diagonalele intinse). Valoarea implicita pentru a_u a (vezi 6.3.2(3) si Tabelul 6.2).

Figura 6.8: cadre solicitate la incovoiere combinate cu panouri inramate.

Figura 6.9: Cadre cu diagonale K (nu sunt permise).

Factori de comportare

Factorul de comportare q, prezentat in 3.2.2.5 tine cont de capacitatea structurii de disipare a energiei. Pentru sistemele regulate, daca sunt indeplinite conditiile din 6.5 pana la 6.11, factorul de comportare q poate fi luat cu valorile maxime date in Tabelul 6.2.

Daca cladirea este neregulata in elevatie (vezi 4.2.3.3) limita superioara a valorilor lui q listate in Tabelul 6.2 trebuie redusa cu 20% (vezi 4.2.3.1(7) si Tabelul 4.1).

Pentru cladirile regulate in plan, daca nu s-au facut calcule pentru evaluarea raportului a_u a , se pot utiliza valorile implicite aproximative prezentate in Figurile 6.1 pana la 6.8. Parametrii a_u si a sunt definiti dupa cum urmeaza:

a este valoarea prin care actiunea seismica orizontala de proiectare este multiplicata pentru a se atinge rezistenta de curgere in oricare componenta a structurii, in timp ce celelalte actiuni de proiectare raman constante;

a_u este valoarea cu care este multiplicata actiunea seismica orizontala de proiectare, pentru a se forma articulatii plastice intr-un numar suficient de sectiuni astfel incat sa se ajunga la instabilitatea globala a structurii, in timp ce celelalte actiuni raman constante. Factorul a_u poate fi obtinut din calculul static neliniar global (pushover).

Tabelul 6.2: Limita superioara a valorilor de referinta a factorilor de comportare pentru sistemele regulate in elevatie

Pentru cladirile care nu sunt regulate in plan (vezi 4.2.3.2), valoarea aproximativa a raportului a_u a care poate fi folosita atunci cand nu sunt efectuate calcule pentru evaluarea sa este egala cu media valorilor (a) 1,0 si (b) valorile date in Figurile 6.1 pana la 6.8.

Valori ale raportului a_u a mai mari decat cele specificate in (3) si (4) ale acestui subparagaf sunt permise cu conditia ca ele sa rezulte dintr-un calcul static neliniar global (pushover).

Valoarea maxima a raportului a_u a care poate fi folosita in proiectare este egala cu 1,6, chiar daca calculul mentionat la (5) al acestui subparagraf indica o valoare potential mai mare.

Calculul structurii

Proiectarea diafragmelor de planseu trebuie sa se conformeze paragrafului 4.4.2.5.

Calculul structurii se poate efectua considerand ca toate componentele acesteia rezistente la seism sunt active, cu exceptia cazurilor mentionate in aceasta sectiune (de ex. cadrele contravantuite centric, vezi 6.7.2(1) si (2)).

Criterii de proiectare si reguli de detaliere pentru comportarea structurala disipativa comuna tuturor tipurilor structurale.

Generalitati

Criteriile de proiectare date in 6.5.2 trebuie aplicate partilor din structura proiectate in concordanta cu conceptul comportarii structurale disipative.

Criteriile de proiectare date in 6.5.2 se considera satisfacute daca sunt respectate regulile de detaliere date in 6.5.3 pana la 6.5.5.

Criterii de proiectare pentru structuri disipative

(1)P Structurile cu zone disipative trebuie proiectate astfel incat plastificarea, flambajul local sau alte fenomene datorate comportarii histeretice sa nu afecteze stabilitatea generala a structurii.

NOTA Factorii q dati in Tabelul 6.2 se considera ca se conformeaza acestei cerinte (vezi 2.2.2(2)).

(2)P Zonele disipative trebuie sa aiba o rezistenta si ductilitate adecvate. Rezistenta trebuie sa fie verificata in concordanta cu EN 1993.

Zonele disipative pot fi localizate in componente structurale sau in imbinari.

(4)P Daca zonele disipative sunt localizate in componentele structurale, partile nedisipative si imbinarile partilor disipative din restul structurii trebuie sa aiba suficienta suprarezistenta pentru a permite dezvoltarea plastificarii ciclice in zonele disipative.

(5)P Cand zonele disipative sunt localizate in imbinari, componenetele conectate trebuie sa aiba suficienta suprarezistenta pentru a permite dezvoltarea plastificarii ciclice in imbinari.

Reguli de proiectare pentru elemente disipative la compresiune sau incovoiere

(1)P Elementelor care disipeaza energie la compresiune sau incovoiere trebuie sa li se asigure suficienta ductilitate locala prin limitarea raportului latime/grosime, b/t, in concordanta cu clasele sectiunilor transversale specificate in EN 1993-1-1:2004, 5.5.

Cerintele privind clasele sectiunilor transversale ale elementelor metalice care disipeaza energie sunt indicate in Tabelul 6.3, in functie de clasa de ductilitate si de factorul de comportare q folosit la proiectare.

Tabelul 6.3: Cerintele privind clasele de sectiuni transversale ale elementelor disipative in functie de Clasa de Ductilitate si de factorul de comportare de referinta

Reguli de proiectare pentru parti de elemente sau elemente intinse

La componentele sau partile din ele intinse trebuie satisfacute cerintele de ductilitate din EN 1993-1-1:2004, 6.2.3(3).

Reguli de proiectare pentru imbinari in zone disipative

(1)P Proiectarea imbinarilor trebuie sa fie astfel incat sa limiteze localizarea deformatiilor plastice, eforturile reziduale mari si sa previna defectele de realizare.

Imbinarile nedisipative ale componentelor dispative realizate cu sudura in adancime pot fi considerate ca satisfac criteriul de suprarezistenta.

La imbinarile nedisipative cu sudura in relief sau cu suruburi trebuie sa fie satisfacuta urmatoarea relatie:

 

unde

R_d este rezistenta imbinarii in concordanta cu EN 1993

R_fy este rezistenta plastica a componentei disipative care se imbina, bazata pe limita de curgere de proiectare a otelului definita in EN 1993.

_ov este coeficientul de amplificare a limitei de curgere (vezi 6.1.3(2) si 6.2).

Trebuie utilizate categoriile B si C de imbinari cu suruburi solicitate la forfecare, in concordanta cu EN 1993-1-8:2004, 3.4.1, precum si categoria E de imbinari cu suruburi solicitate la intindere, in concordanta cu EN 1993-1-8:2004, 3.4.2. Imbinarile solicitate la forfecare cu suruburi fixate sunt, de asemenea, permise. Suprafetele de frecare trebuie sa apartina claselor A sau B asa cum sunt definite in ENV 1090-1.

Pentru imbinarile cu suruburi solicitate la forfecare, rezistenta de proiectare la forfecare a suruburilor trebuie sa fie de 1,2 ori mai mare decat rezistenta de proiectare capabila.

Compatibilitatea solutiei de proiectare trebuie sa fie sustinuta prin probe experimentale din care sa rezulte ca rezistenta si ductilitatea componentelor si imbinarile lor sustinute prin probe experimentale sunt conforme cu cerintele specificatiilor definite in 6.6 pana la 6.9 pentru fiecare tip structural si clasa de ductilitate structurala. Aceasta se aplica conexiunilor partial sau total rezistente din sau adiacente zonelor disipative.

Probele experimentale se pot baza pe datele existente. Altfel, trebuie realizate testari.

NOTA Anexa Nationala poate sa prevada referiri la reguli complementare privind solutiile acceptabile de imbinari

Reguli de proiectare si detaliere pentru cadre solicitate la incovoiere

Criterii de proiectare

(1)P Cadrele solicitate la incovoiere trebuie sa fie proiectate astfel incat articulatiile plastice sa se formeze in grinzi sau in imbinarile dintre grinzi si stalpi, dar nu in stalpi, in concordanta cu 4.4.2.3. Aceasta cerinta se aplica la baza cadrului, la ultimul nivel al cladirilor multietajate, ca si la cladirile cu un singur nivel.

(2)P In functie de localizarea zonelor disipative se aplica fie 6.5.2(4)P ori 6.5.2(5)P.

Modelul de formare a articulatiilor trebuie sa fie realizat prin conformarea cu 4.4.2.3, 6.6.2, 6.6.3 si 6.6.4.

Grinzi

Trebuie sa se verifice daca grinzile au suficienta rezistenta contra flambajului lateral si al flambajului torsional lateral, in concordanta cu EN 1993, considerand formarea articulatiei plastice la unul dintre capetele grinzii. Capatul grinzii care trebuie luat in considerare pentru formarea articulatiei plastice este cel cu efortul cel mai mare in ipoteza de incarcare seismica.

Pentru articulatiile plastice din grinzi trebuie verificat daca momentul plastic capabil total nu este diminuat de forta de compresiune si de fortele taietoare. In acest scop, pentru sectiunile care apartin claselor de sectiuni 1 si 2, trebuie verificate urmatoarele inegalitati in locul unde este asteptata formarea articulatiei plastice:

     

unde

 

N_Ed este forta axiala de proiectare

M_Ed este momentul incovoietor de proiectare

V_Ed este forta taietoare de proiectare

N_pl,Rd, M_pl,Rd, V_pl,Rd sunt eforturile capabile de proiectare in concordanta cu EN 1993;

V_Ed,G este valoarea de proiectare a fortei taietoare datorata incarcarilor neseismice;

V_Ed,M este valoarea de proiectare a fortei taietoare datorata aplicarii momentelor plastice M_pl,Rd,A si M_pl,Rd,B cu semn schimbat in sectiunile de capat A si B ale grinzii.

NOTA V_Ed,M = (M_pl,Rd,A + M_pl,Rd,B)/L este cea mai defavorabila conditie, corespunzatoare grinzii cu deschiderea L si zone disipative la ambele capete.

Pentru sectiunile din clasa 3, expresiile (6.2) pana la (6.5) trebuie sa fie verificate inlocuind N_pl,Rd, M_pl,Rd, V_pl,Rd cu N_el,Rd, M_el,Rd, V_el,Rd.

Daca conditia din expresia (6.3) nu este verificata, cerintele specificate la (2) al acestui subparagraf se considera satisfacute daca prevederile din EN 1993-1-1:2004, 6.2.9.1 sunt satisfacute.

Stalpi

(1)P Stalpii trebuie verificati la compresiune considerand cea mai defavorabila combinatie de forte axiale cu momente incovoietoare. Pentru verificari N_Ed, M_Ed, V_Ed trebuie calculate cu:

 

unde

N_Ed,G (M_Ed,G,V_Ed,G) este forta de compresiune (respectiv momentul incovoietor si forta taietoare) in stalp datorate actiunilor neseismice incluse in combinatia de actiuni pentru ipoteza de incarcare seismica;

N_Ed,E (M_Ed,E,V_Ed,E) este forta de compresiune (respectiv momentul incovoietor si forta taietoare) in stalp datorate actiunii seismice de proiectare;

_ov este coeficientul de amplificare (vezi 6.1.3(2) si 6.2(3));

W este cea mai mica dintre valorile W_i = M_pl,Rd,i/M_Ed,i pentru toate grinzile in care sunt localizate zone disipative; M_Ed,i este valoarea de proiectare a momentului incovoietor in grinda i in ipoteza de proiectare seismica iar M_pl,Rd,i este momentul plastic corespunzator.

In stalpii in care se formeaza articulatii plastice, asa cum se afirma in 6.6.1(1)P, verificarea trebuie sa tina cont de faptul ca in aceste articulatii plastice momentul este egal cu M_pl,Rd.

Verificarea rezistentei stalpilor trebuie sa se faca in concordanta cu EN 1993-1-1:2004, Sectiunea 6.

Forta taietoare din stalp, V_Ed trebuie sa satisfaca urmatoarea expresie:

 

Transferul fortelor de la grinzi la stalpi trebuie sa se conformeze regulilor de proiectare date in EN 1993-1-1:2004, Sectiunea 6.

Forta taietoare a panourilor de inima ale stalpilor din zona imbinarilor grinda-stalp (vezi Figura 6.10) trebuie sa satisfaca urmatoarea expresie:

 

unde

V_wp,Ed este forta taietoare de proiectare in panoul de inima datorata efectelor actiunii, luand in considerare rezistenta plastica a zonelor disipative adiacente in grinzi si imbinari;

V_wp,Ed este efortul capabil de forfecare a panoului de inima in concordanta cu EN 1993-1-8:2004, 6.2.4.1. Nu se cere sa se ia in considerare efectul fortei axiale si a momentului incovoietor asupra rezistentei plastice la forfecare.

Figura 6.10: Panoul de inima al stalpului incadrat de talpi si rigidizari

Efortul de forfecare capabil la flambaj, al panoului de inima trebuie de asemenea verificat pentru a se constata daca se conformeaza prevederilor din EN 1993-1-5:2004, Sectiunea 5:

 

unde

V_wb,Rd este efortul de forfecare capabil la flambaj, al panoului de inima

Imbinari grinda - stalp

Daca structura este proiectata pentru a disipa energie in grinzi, imbinarile grinzilor cu stalpii trebuie sa fie proiectate pentru gradul de suprarezistenta cerut (vezi 6.5.5) tinand cont de momentul plastic capabil, M_pl,Rd si de forta taietoare evaluata in 6.6.2 (V_Ed).

Imbinarile disipative semirigide si/ori partial rezistente sunt permise cu conditia ca cerintele care urmeaza sa fie satisfacute:

a) imbinarile sa aiba o capacitate de rotire compatibila cu deformatiile globale;

b) sa se probeze ca elementele care intra in imbinare sunt stabile la starea limita ultima (SLU);

c) efectul deformarii imbinarii asupra deplasarii relative de nivel globala sa fie luat in considerare printr-un calcul static neliniar global (pushover) sau printr-un calcul neliniar dinamic (timehistory).

Imbinarile trebuie proiectate astfel incat capacitatea de rotire a articulatiei plastice, q_p sa nu fie mai mica de 35 mrad pentru structuri din clasa de ductilitate DCH si 25 mrad pentru structuri din clasa de ductilitate DCM cu q > 2. Rotirea q_p este definita prin:

 

unde (vezi Figura 6.11);

d este sageata grinzii la mijloc;

L este deschiderea grinzii.

Capacitatea de rotire a articulatiei plastice, q_p sub incarcarea ciclica trebuie asigurata fara o degradare a rezistentei si rigiditatii mai mare de 20%. Aceasta cerinta este valabila indiferent de locul prevazut pentru zonele disipative.

In experimentele pentru evaluarea rotirii plastice capabile q_p, rezistenta la forfecare a panoului de inima al stalpului trebuie sa se conformeze expresiei (6.8) iar deformatia de forfecare nu trebuie sa contribuie cu mai mult de 30% la rotirea q_p

Deformatia elastica a stalpului nu trebuie sa fie inclusa in evaluarea rotirii q_p

Cand se utilizeaza imbinari cu rezistenta partiala, capacitatea de proiectare a stalpului trebuie sa fie dedusa din capacitatea plastica a imbinarilor.

Figura 6.11: Sageata grinzii pentru calculul lui q_p

Reguli de proiectare si detaliere pentru cadre contravantuite centric.

Criterii de proiectare

(1)P Cadrele contravantuite centric trebuie sa fie proiectate astfel incat plastificarea diagonalelor intinse sa se produca inainte de cedarea imbinarilor si de plastificarea sau flambajul grinzilor sau al stalpilor.

(2)P Elementele diagonale de contravantuire trebuie sa fie asezate astfel incat structura sa prezinte caracteristici similare ale deplasarii sub incarcari la fiecare nivel in acelasi plan de contravantuire pentru ambele sensuri ale actiunii.

In acest scop, urmatoarea regula trebuie sa fie respectata la fiecare nivel:

 

unde A⁺ si A^- sunt ariile proiectiilor orizontale ale sectiunilor transversale ale diagonalelor intinse atunci cand actiunea seismica orizontala are sens pozitiv, respectiv negativ (vezi Figura 6.12).

Calcul

(1)P Sub ipotezele de incarcare gravitationala, se va considera ca numai grinzile si stalpii preiau aceste incarcari, fara a lua in considerare contravantuirile.

 

 

Figura 6.12: Exemplu de aplicare al 6.7.1(3)

(2)P In calculul elastic al structurii sub incarcarea seismica diagonalele vor fi luate in considerare dupa cum urmeaza:

la cadrele cu contravantuiri diagonale numai diagonalele intinse vor fi luate in conside-rare;

la cadrele cu contravantuiri in V, trebuie sa se tina cont atat de diagonalele intinse cat si cele comprimate.

La calculul oricarui tip de contravantuire centrica se pot lua in considerare atat diagonalele intinse, cat si cele comprimate, daca toate conditiile care urmeaza sunt indepli-nite:

a) se foloseste calculul static neliniar (pushover) sau calculul dinamic neliniar (time-history);

b) la modelarea comportarii diagonalelor se ia in considerare atat situatia pre-flambaj cat si cea postflambaj; si

c) se prezinta justificarea alegerii modelului care reprezinta comportarea diagonalelor.

Diagonale

La cadrele cu diagonale in X, coeficientul de zveltete , definit in EN 1993-1-1:2004 trebuie sa fie limitat la: .

NOTA Limita 1,3 este definita pentru a preintampina supraincarcarea stalpilor in stadiul premergator atingerii fortei critice de flambaj (cand atat diagonalele intinse, cat si cele comprimate sunt active) sub actiunea efectelor obtinute din calcul in ultimul stadiu, in care numai diagonalele intinse sunt active.

La cadrele cu contravantuiri diagonale, la care diagonalele nu sunt in X (vezi de ex. Figura 6.12), coeficientul de zveltete, trebuie sa fie mai mic sau egal cu 2,0.

La cadrele cu diagonale in V, coeficientul de zveltete trebuie sa fie mai mic sau egal cu 2,0.

La structurile cu pana la doua nivele nu este limitat.

Efortul plastic capabil N_pl,Rd al sectiunii transversale al diagonalelor trebuie sa fie astfel incat N_pl,Rd N_Ed

La cadrele cu contravantuiri in V, diagonalele comprimate trebuie priectate in concor-danta cu EN 1993.

Imbinarile diagonalelor cu oricare componenta trebuie sa satisfaca regulile de proiectare din 6.5.5.

Pentru ca diagonalele sa aiba o comportare disipativa omogena trebuie sa se asigure ca diferenta dintre valoarea maxima a coeficientului W_i , definita in 6.7.4(1) sa nu difere de valoarea minima W cu mai mult de 25%.

Imbinarile semirigide disipative si/sau partial rezistente sunt permise daca toate conditiile care urmeaza sunt satisfacute:

a) imbinarile au o capacitate de alungire compatibila cu deformatiile globale;

b) efectul deformarii imbinarilor este luat in considerare printr-un calcul static neliniar (pushover) sau dinamic neliniar (time-history).

Grinzi si stalpi

Grinzile si stalpii solicitate axial trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte minime de rezistenta:

 

unde

N_pl,Rd(M_Ed)    este efortul axial plastic capabil la flambaj al grinzii sau al stalpului, in concor-danta cu EN 1993, luand in considerare interactiunea dintre forta axiala capabila la flambaj si momentul incovoietor de proiectare, M_Ed in ipoteza de calcul seismic;

N_Ed,G este forta axiala in grinda sau in stalp datorata actiunilor neseismice care intra in gruparea de incarcari in care intra si actiunea seismica;

N_Ed,E este forta axiala in grinda sau stalp datorata actiunii seismice de proiectare;

_ov este coeficientul de amplificare (vezi 6.1.3(2) si 6.2(3));

W este cea mai mica dintre valorile W_i = N_pl,Rd,i / N_Ed,i considerate pentru toate diagonalele cadrului contravantuit; unde

N_pl,Rd,i este forta plastica capabila a diagonalei i;

N_Ed,i este valoarea fortei axiale in diagonala i in ipoteza de incarcare seismica.

In cadrele cu contravantuiri in V, grinzile trebuie sa fie proiectate pentru a rezista la:

toate actiunile neseismice fara a lua in considerare aportul diagonalelor;

efectul actiunilor seismice verticale neechilibrate transmis grinzilor de catre contravantuiri dupa flambajul diagonalelor comprimate.

NOTA 1 Factorul γ_pb este utilizat pentru estimarea rezistentei diagonalelor comprimate dupa flambaj.

NOTA 2 Valoarea atribuita lui γ_pb pentru utilizarea intr-o tara poate fi gasita in Anexa Nationala a acestui document. Valoarea recomandata este 0,3.

(3)P In cadrele cu contravantuiri diagonale la care diagonalele intinse sau comprimate nu se intersecteaza (de ex. diagonalele din Figura 6.12), proiectarea trebuie sa ia in considerare fortele de intindere si compresiune care se dezvolta in stalpii adiacenti diagonalelor compri-mate si care corespund fortelor de compresiune din diagonale, egale cu forta lor de proiectare capabila la flambaj.

Reguli de proiectare si detaliere pentru cadre contravantuite excentric

Criterii de proiectare

(1)P Cadrele cu contravantuiri excentrice trebuie sa fie proiectate astfel incat elementele sau partile de elemente specifice, denumite legaturi seismice sa fie capabile sa disipeze energie prin formarea de mecanisme plastice de incovoiere si/sau forfecare.

(2)P Sistemul structural va fi proiectat astfel incat sa se realizeze o comportare disipativa omogena a intregului set de legaturi seismice.

NOTA Regulile care se dau in continuare urmaresc producerea plastificarii, inclusiv a efectelor de consolidare din articulatiile plastice sau din panourile de forfecare, in primul rand in legaturi, inaintea oricarei plastificari sau cedari din alta parte.

Legaturile seismice pot fi componente verticale sau orizontale (vezi Figura 6.4).

Legaturi seismice

Inima unei legaturi trebuie sa aiba o grosime unica, fara placi de dublare si fara gauri sau penetrari.

Legaturile seismice sunt clasificate in 3 categorii, in functie de tipul mecanismului plastic dezvoltat:

legaturi scurte, care disipeaza energie prin plastificarea la forfecare;

legaturi lungi, care disipeaza energie prin plastificare mai ales la incovoiere;

legaturi intermediare, care disipeaza energie atat prin plastificarea la incovoiere, cat si la forfecare.

Pentru a defini eforturile plastice capabile si limitele categoriilor, la sectiunile I sunt folositi parametrii care urmeaza: