Cadre metalice cu prinderi semirigide la bază

Rezumat

Lucrarea analizeaza comportamentul unor detalii de prindere la baza a cadrelor portal din otel, in conformitate cu prevederile normei EUROCODE 3- Anexa J. Principalul scop al lucrarii este acela de a evalua influenta si avantajele comportamentului semi-rigid al bazei stalpului asupra performantelor globale ale cadrului. Se efectueaza in acest scop un studiu parametric cu scopul de a determina influenta pozitiei suruburilor de ancoraj asupra rigiditatii la rotire a bazei stalpului. Se determina rigiditatea maxima la rotire a bazei, valoare ce se compara cu limitele stabilite in cadrul EC3-Anexa J in vederea clasificarii adecvate a prinderii studiate.

1. Introducere

Cladirile industriale moderne necesita preve-derea unor detalii constructive simple si fiabile, pentru asigurarea preciziei si vitezei de montaj. Investitorii impun in general durate de executie scurte de circa 12-18 zile (perioada totala de realizare a investitiei fiind in cazul unei cladiri parter de 12-15 saptamani, ceea ce cuprinde proiectarea, fabricarea, livrarea si montajul).

Acest aspect induce in general o presiune remarcabila asupra proiectantilor si impune utilizarea unor solutii structurale si a unor detalii capabile sa satisfaca cerintele mentionate. Lucrarea de fata trateaza, in acest context, problema bazelor stalpilor metalici ai cladirilor industriale tip parter, zona de reala importanta in ansamblul structurii.

La nivelul bazei stalpilor, comportamentul real al reazemului este determinat de mai multe elemente, dintre care: baza stalpului metalic, suruburile de ancoraj, blocul din beton al fundatiei izolate, respectiv terenul de fundare.

Dintre aceste elemente, primele doua constituie in ultimul timp obiectul unor intense cercetari la nivel european (vezi Programul european de cercetare COST C1), avand ca scop stabilirea unor modele optime descriind comportamentul lor cat mai aproape de realitate. Printre inginerii proiectanti de structuri metalice este din ce in ce mai larg acceptata ideea mentionata in [5]: "valoarea manoperei pentru imbinari reprezinta 50% din totalul manoperei cerute de o constructie metalica". Aici se includ si bazele stalpilor metalici, care prin alcatuirea lor influenteaza nu numai costurile de executie cat si comportamentul real al structurii.

In cazul halelor usoare tip parter, se prefera utilizarea unor reazeme articulate la baza stalpilor, datorita avantajelor economice produse asupra structurii si fundatiilor, cat si datorita executiei lor mai usoare.

In figura 1 sunt prezentate cateva detalii constructive tipice, utilizate de companiile ce actioneaza pe piata in Romania (BUTLER, ASTRON, LINDAB, REMCO, etc).

In ambele cazuri prezentate in figura se vede ca s-a incercat satisfacerea cerintelor de tip static pentru realizarea unui reazem articulat la baza cadrului structurii principale de rezistenta, respectiv rotire libera si blocarea deplasarilor.

Aici trebuie subliniat si faptul ca, intr-o structura reala ce lucreaza spatial, forta taietoare se distribuie mai ales la baza stalpilor cadrelor contravantuite (transversale sau longitudinale). Aceasta conduce la aparitia unor forte taietoare importante la baza stalpilor mentionati, cu valori mai ridicate decat pentru cadrele curente.

111-1Shearcut-off

Figura 1a) - Cupon de forfecare 222-2Profilinglob2 M 12grade4.6

Figura 1b) Profil inglobat

Figura 1 - Detalii de rezemare utilizate in practica

In figura 2 este prezentat un detaliu de baza de stalp deseori aplicat in practica de autorul lucrarii, detaliu care permite o anumita rotire a reazemului. Acest detaliu va fi analizat in vederea stabilirii comportamentului sau real, ca parte a structurii principale de rezistenta.

30010590105400155155200200150150901 - 12 - 2902009020020565110Anchor bolts67522Embedded element11

Figura 2 - Detaliul de rezemare utilizat de autor

Piesa metalica inglobata in fundatie, utilizata in cazul acestui detaliu este realizata din patru suruburi de ancoraj. Aceasta piesa este prezentata in figura 3 atat in vedere laterala cat si prin doua sectiuni transversale.

Motivele utilizarii unor asemenea piese inglobate cu buloane cuplate in locul clasicelor buloane simple montate cu sablon sunt:

- Natura solicitarilor: Romania este o tara seismica, unde data fiind natura incarcarilor pot aparea smulgeri mari la baza unor stalpi ai cladirilor industriale tip parter;

- Capacitatea structurii de a prezenta o anumita rigiditate la rotire in imbinarea de la baza stalpului, cu o influenta semnificativa asupra rigiditatii de ansamblu (trebuie mentionat aici ca o asemenea imbinare, desi usor mai scumpa decat varianta uzuala prevazuta in cazul imbinarilor articulate conduce totusi la un pret de cost rezonabil pe ansamblul constructiei);

80

- Pretul optim al constructiei (mai ales in conditiile unei tari cu regim seismic cum este Romania) rezulta in urma atingerii unui echilibru intre costurile structurii principale de rezistenta din otel si costurile fundatiilor.

1. *** EUROCODE 3 (1992)- Design of steel structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings. European prestandard.

2. *** Revised Annex J of EUROCODE 3(1997) Joints in Building Frames , Edited approved draft. CEN Document CEN / TC 250 / SC.3 - N 671 E, January 1997.

3. *** COST C1 (1999)- Recent advances in the field of structural steel joints and their representation in the building frame analysis and design process. European Commission Edited by Jean-Pierre Jaspart Brussels-Luxembourg.

4. *** COST C1 (1999)- Column Bases in Steel Building Frames European Commission Edited by Klaus Weinand, Brussels Luxembourg.

5. Fewster S.M.C., Girardier E.V., Owens G.W. ( 1992) Economic design and the importance of standardized connections Constructional Steel Deign: World Developments. Eds. Dowling P.J., Bjorhovde R., Martinez Romero E., Elsevier Appl. Sci. London, pp. 541-550.

6. ***CESTRUCO Continuing Education in Structural Connection -Draft for internal review - Ljubliana Meeting 11-13.04.2002.

7. ***Romanian Seismic Design Code, P100-92.

Cadre metalice cu prinderi semirigide la baza: comportament si aplicabilitate practica