Licenta Facultatea de Constructii [PDF]

Zitiervorschau

Titlul proiectului

Studiul comparativ al modelării structurale pentru o clădire de birouri D+P+3

BORDEROU

I.

Memoriu arhitectural

1. Date generale ..................................................................................................................4 1.1.Obiectul proiectului......................................................................................................4 1.2.Caracteristicile amplasamentului...................................................................................4 1.2.1. Zonarea climatică..............................................................................................5 1.2.2. Zonarea seismică...............................................................................................5 1.3.Caracteristicile construcţiei propuse............................................................................5 1.4. Descrierea funcţională.................................................................................................8 2. Soluţii constructive şi de finisaj......................................................................................8 2.1.Sistemul constructiv.....................................................................................................9 2.2.Finisaje interioare.........................................................................................................9 2.3.Finisaje exterioare........................................................................................................9 2.4.Acoperişul şi învelitoarea.............................................................................................9 2.5.Alte soluţii constructive specifice proiectului..............................................................9 3. Descrierea cerinţelor.......................................................................................................9 3.1. Cerinţa „A” rezistenţă şi stabilitate.............................................................................9 3.2. Cerinţa „B” siguranţă în exploatare............................................................................9 3.3. Cerinţa „C” siguranţa la foc........................................................................................10 3.4. Cerinţa „D” igiena şi sănătatea oamenilor..................................................................10 3.5. Cerinţa „E” refacerea şi protecţia mediului................................................................10 4. Amenajări exterioare construcţiei.................................................................................11 5. Organizarea de şantier...................................................................................................11

II.

Memoriu tehnic de rezistenţă 1. 2. 3. 4. 5.

Obiectul proiectului şi descrierea structurii....................................................13 Date ce au stat la baza proiectării...................................................................14 Studiul geotehnic.............................................................................................14 Măsuri de protecţie a muncii...........................................................................17 Notă importantă.............................................................................................18

2

III.

Evaluarea încărcărilor....................................................................20 1. Generalităţi.......................................................................................................20 2. Încărcări permanente.......................................................................................20 3. Încărcări variabile............................................................................................31 3.1. Încărcări utile............................................................................................31 3.2. Încărcarea din zăpadă................................................................................31 Încărcări accidentale........................................................................................33

IV.

Breviar de calcul 1. Predimensionarea elementelor structurale..................................................39 1.1. Predimensionarea plăcii..................................................................................39 1.2. Predimensionarea grinzilor.............................................................................39 1.3. Predimensionarea stâlpilor.............................................................................40 2. Calculul şi dimensionarea fundaţiilor........................................................41 2.1. Noţiuni generale...........................................................................................41 2.2. Proiectarea fundaţiei de suprafaţă izolate-rigide..........................................43

V.

PARTEA PERSONALĂ: Modelarea şi calculul structural în două programe distincte pentru o clădire de birouri D+P+3.................................51

PIESE DESENATE 1. Plan fundaţii de suprafaţă izolate rigide Sc. 1:50 2. Plan demisol Sc. 1:50 3. Plan parter Sc. 1:50 4. Plan etaj 1 Sc. 1:50 5. Plan etaj 2 Sc. 1:50 6. Plan etaj 3 Sc. 1:50 7. Plan secţiune transversală Sc. 1:50 8. Plan faţadă principală Sc. 1:50 9. Plan faţadă laterală Sc. 1:50 10. Plan faţadă posterioară Sc. 1:50

3

I.

Memoriu arhitectural

1. Date generale 1.1. Obiectul proiectului: Denumirea investiţiei: CONSTRUIRE SEDIU FIRMĂ ȘI ÎMPREJMUIRE Amplasament: Jud. HUNEDOARA, Mun. PETROȘANI. Faza de proiectare / Nr. proiect : D.T.A.C. / P36 1.2. Caracteristicile amplasamentului: Depresiunea Petroşani, axată pe celor două Jiuri, dominată de înălţimile Retezatului, Vâlcanului, Parângului şi Sureanului, este unul dintre cele mai importante bazine carbonifere din ţara noastră. Are o lungime de circa 35 km pe direcţia vest-est şi o lăţime care variază între 3 şi 9 km. Altitudinea cea mai coborată (560m) o atinge la confluenţa celor două Jiuri. Comunicarea cu regiunile învecinate din sud şi nord se face prin Defileul Văii Jiului şi prin pasul Băniţa (Merişor), de-a lungul cărora se înscrie una din liniile de traversare a Carpaţilor Meridionali. Depresiunea Petroşani este delimitată de linii tectonice, foarte bine puse în relief prin denivelări de câteva sute de metri, şi s-a format prin scufundare treptată, începand din oligocen. Datorită acestui fapt, depozitele neogene, care formează umplutura bazinului tectonic, ating grosimea de circa 800 m şi au o constituţie litologică foarte variată, ca urmare a succedării în timp a fazelor de sedimentare marină, lacustra şi continentala. În aceste depozite sunt cantonate cele 25 de strate de cărbuni, de grosimi diferite, exploatate numai în parte. Privit în general, relieful Depresiunii Petroşani este foarte frământat, datorită mulţimii văilor ce coboară din muntii înconjurători, care prin adâncirea în depozitele neogene (alternanta de blocuri de gresii si argile, conglomerate), şi-au săpat văi strâmte şi adânci de 200-300 m. Un şir de înălţimi alcătuiesc o prispă (piemont de eroziune) ce domină Valea Jiului cu 150-200 m, făcând trecerea de la regiunea muntoasă la cea depresionară. Corpul de proprietate unde se va realiza construţia este situat în jud. Hunedoara, mun. Petroşani. Suprafaţa măsurată a terenului este de 1860 m2. Terenul se învecinează după cum urmează: -

la “est” cu D.N. 66

-

la “vest” cu prop. privată.

-

la “nord” drum de acces. 4

-

la “sud” cu prop. privată.

Ca şi căi de acces avem : pe latura de ”est” acces pietonal şi auto din strada Livezeni (DN66) şi “nord” acces pietonal şi auto din drum de acces. 1.2.1. Zonarea climaterică: -

- temperatura de calcul pentru vară - zona I - θe’= 220 (STAS 6472/2-83); - temperatura de calcul pentru iarnă - zona III (SR 10907/1-97); - zona încărcărilor din vânt –Uref=31m/s; qref=0.4kPa (CR 1-1-4-2012); - zona încărcărilor din zăpadă – s 0,k=1.6kN/m2 (CR 1-1-3-2012); 1.2.2 Zonarea seismică: -

zona de accelerare a terenului - ag=0.15g (conf. P100-1/2013 );

perioada de colţ - TC =0.7s (conf. P100-1/2013) Nu există reţele edilitare ce traversează terenul. Alimentarea cu apă şi alimentarea cu energie electrică se vor realiza de la reţelele locale existente iar evacuarea apei uzate se va realiza prin intermediul unei ministaţii de epurare. 1.3. Caracteristicile construcţiei propuse: Sediu administrativ: - Regim de înălţime: D+P+3; - HMAX = 15.5m - Suprafaţă construită:

Sc=303.82 m2;

- Suprafaţă desfăşurată: Sd= 1316.75 m2; - Suprafaţă utilă totală:

Su= 1079.73 m2;

- P.O.T.= 17.36%; - C.U.T.=0,707.

5

Încadrarea construcţiei în categoria de importanţă Tab.1. Nr Factori . determinan Cr ţi t 0. 1

Criterii asociate

✓ Importanţa 1. 1 vitala

✓ ✓

✓ Importanţa social2. ✓ economica şi culturala ✓ ✓

3.

Implicarea ecologica

✓ ✓ ✓ ✓

Necesitate a luarii in considerar 4. e a duratei de utilizare ✓ (existenţa)

2 oameni implicaţi direct în cazul unor disfuncţii ale construcţiei; oameni implicaţi indirect în cazul unor disfuncţii ale construcţiei; caracterul evolutiv al efectelor periculoase, în cazul unor disfuncţii ale construcţiei; mărimea comunităţii care apelează la funcţiunile construcţiei şi/sau valoarea bunurilor materiale adăpostite de construcţie; ponderea pe care funcţiunile construcţiei o au în comunitatea respectivă; natura şi importanţa funcţiunilor respective; măsura în care realizarea şi exploatarea construcţiei intervine în perturbarea mediului natural şi a mediului construit; gradul de influienţă nefavorabilă asupra mediului natural şi construit; rolul activ în protejarea /refacerea mediului natural şi construit; durata de utilizare preconizată; măsura în care performanţele alcătuirilor constructive depind de cunoaşterea evoluţiei acţiunilor (solicitărilor) pe durata de utilizare; măsura în care performanţele funcţionale depinde de evoluţia cerinţelor pe durata de utilizare; 6

Nivelul apreciat

Punctaj Parţia Globa l l

3 4 apreciabi 4 l apreciabi 4 l redus

1

redus

1

5

3

1 redus

1

redus

1

mediu

2 2

mediu

2

redus

1

mediu

2

mediu

2 2

mediu

2

Nr Factori . determinan Cr ţi t 0. 1

Criterii asociate

2 ✓ măsura în care asigurarea soluţiilor constructive este dependentă de Necesitate condiţiile locale de teren şi de mediu; a adaptarii ✓ măsura în care condiţiile locale de la teren şi de mediu evoluează 5. condiţiile defavorabil în timp; locale de ✓ măsura în care condiţiile locale de teren şi de teren şi de mediu determină activităţi mediu /măsuri deosebite pentru exploatarea construcţiei; ✓ ponderea volumului de muncă şi de materiale înglobate; Volumul ✓ volumul şi complexitatea activităţilor de munca necesare pentru menţinerea 6. şi de performanţelor construcţiei pe durata materiale de existenţă a acesteia; necesare ✓ activităţi deosebite în exploatarea construcţiei impuse de funcţiunile acesteia; PUNCTAJ TOTAL CATEGORIA DE IMPORTANŢA

Nivelul apreciat

Punctaj Parţia Globa l l

3

4

mediu

2

redus

1

redus

5

2

1

mediu

2

mediu

2

mediu

2

2

12 „C”

Categoriile de importanţă a construcţiilor se stabilesc în conformitate cu metodologiile aprobate de MLPAT (H.G.R. 766/1997 pentru aprobarea unor regulamente privind calitatea în construcţii, Art.1, pct. c)- Stabilirea categoriei de importanţă a construcţiilor şi Ordinul 31/N din 1995 -Regulament privind stabilirea categoriei de importanţă a construcţiilor. Metodologie de stabilire a categoriei de importanta a constructiilor). Conform acestor metodologii, pentru un punctaj total cuprins între 6 şi 17, categoria de importanţă a construcţiei este “C”-normală. Construcţiile se încadrează la CATEGORIA “C” DE IMPORTANŢĂ (conf. H.G. 766 din 21.11.1997, art. 6) şi la CLASA “III” DE IMPORTANŢĂ.

7

1.4. DESCRIEREA FUNCŢIONALĂ Din punct de vedere funcţional rezultă următoarele spaţii: Demisol: 4 spaţii depozitare, 2 spaţii tehnice, 2 arhive, 5 holuri, 2 GS; Parter: 2 birouri, 1 arhiva, sală de şedinţe, 3 holuri, 2 GS; Etaj 1: 6 birouri, 4 GS, 1 hol, 11 balcoane; Etaj 2: 6 birouri, 4 GS, 1 hol, 11 balcoane; Etaj 3: casa scării, 2 birouri, baie, 2 balcoane; Înălţimea spaţiilor interioare : Demisol: 2,60m; Parter: 2,80m; Etaj 1: 2,80m; Etaj 2: 2,80m; Etaj 3: 2,80m; Circulaţia pe verticală se realizează astfel: - între demisol şi parter prin intermediul unei rampe din b.a. cu lăţimea de 120 cm; - între parter şi etaje prin intermediul unei rampe din b.a. cu lăţimea de 120 cm;

2. SOLUŢII CONSTRUCTIVE ŞI DE FINISAJ 2.1. Sistemul constructiv: Clădire birouri : - fundaţii izolate din beton armat; - pereţi la demisol din b.a. C16/20 cu grosimea de 30 cm ; - cadre din b.a. C20/25; - zidărie de umplutură a cadrelor din cărămidă cu goluri verticale de 25 cm; - placă suport pardoseală de 10 cm din b.a. C20/25; - planşeu peste D, P, et 1, et 2 de 13 cm din b.a. C20/25; - scară de acces din b.a.; - acoperişul de tip terasă circulabilă

8

Împrejmuire : Model 1 : - fundaţii din beton; - stâlpi din țeavă pătrată ; - panouri din plasă sudată. Model2 : - fundaţii din beton; - stâlpi din țeavă rotundă ; - montanți din țeavă rotundă. 2.2. Finisaje interioare: Finisajele interioare propuse sunt: pardoseli reci din gresie în băi, holuri şi balcoane; pardoseli calde din parchet în birouri. Tâmplăria interioară va fi din lemn culoare albă cu geam simplu sau ornamental.

2.3. Finisaje exterioare: Finisajele exteriore propuse sunt din materiale durabile şi de calitate, conform cu planşele de faţade. Tâmplăria exterioară din PVC culoare albă cu geam termorezistent. 2.4. Acoperişul şi învelitoarea: Acoperişul va fi de tip terasă circulabilă. Colectarea şi scurgerea apelor pluviale se va realiza prin dotarea cu jheaburi şi burlane a construcţiei. 2.5. Alte soluţii constructive specifice proiectului: Izolarea termică şi economia de energie se va realiza prin sistemul de termoizolare a construcţiei cu polistiren expandat de 10 cm, extrudat la soclu de 10cm, expandat de 15 cm la nivelul tavanului peste etaj 3.

3. DESCRIEREA CERINŢELOR 3.1. Cerinţa “A” REZISTENŢĂ ŞI STABILITATE: Proiectul va fi supus verificării tehnice pentru cerinţa A1 conform prevederilor din memoriul tehnic de structură.

9

3.2. Cerinţa “B” SIGURANŢĂ ÎN EXPLOATARE: Se prevăd balustrade (conf. STAS 6131) la scări şi balcoane.

3.3. Cerinţa “C” SIGURANŢA LA FOC: - Construcţia propusă este alcătuită dintr-un singur compartiment de incendiu; - Risc de incendiu mijlociu; - Gradul de rezistenţă la foc III;

3.4. Cerinţa “D” IGIENA ŞI SĂNĂTATEA OAMENILOR: În cea ce priveşte distanţele faţă de construcţiile învecinate avem o distanţă de 2.00 m până la limita de proprietate din sud. Ca şi orientare faţă de punctele cardinale, faţada principală se îndreaptă spre est. Se asigură în general iluminarea naturală a încăperilor. Încălzirea spaţiilor se va realiza prin intermediul unei centrale pe gaz. Volumul interior de aer pe toată construcţia propusă este aproximativ 3445 m3. Nu se folosesc materiale la construcţia imobilului ce pot avea efecte negative asupra igienei şi sănătăţii oamenilor. 3.5. Cerinţa “E” REFACEREA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI Prin amplasarea noi construcţii nu se perturbă vecinătăţile şi nu sunt tăiaţi arbori. Construcţia se încadrează în spaţiul natural şi construit existent fără a aduce modificări semnificative la actuala formă de relief. La finalizarea lucrărilor spaţiul înconjurător deteriorat se va reface prin înierbări şi plantări de arbuşti. Evacuarea apelor uzate se va realiza prin intermediul unei ministaţii de epurare. Colectarea şi depozitarea deşeurilor menajere se va realiza cu Europubele din PP ce se vor asigura prin grija beneficiarului sau prin grija prestatorului de servicii pe raza oraşului. Pe durata lucrărilor de construcţie beneficiarul va încheia un contract de prestări servicii cu prestatorul local pentru ridicarea deşeurilor rezultate din activitatea de construcţii. Nu se folosesc materiale la construcţia imobilului ce pot avea un impact semnificativ asupra mediului.

10

Se vor obţine de la autorităţile abilitate limitele orare pentru desfăşurare a lucrărilor de construcţii. Se vor respecta de asemenea prevederile legale privind protecţia mediului, protecţie sanitară şi norme de igienă.

4. AMENAJĂRI EXTERIOARE CONSTRUCŢIEI La exterior se va realiza în jurul construcţiei un trotuar de protecţie din dale de beton pe pat de nisip, se va realiza împrejmuirea treneului.

5. ORGANIZAREA DE ŞANTIER Lucrările de execuţie se vor desfăşura în limitele incintei deţinute de titular. Pe durata executării lucrărilor se vor respecta următoarele acte normative privind protecţia muncii în construcţii: - Legea 90/1996 republicată în MO nr. 47 din 29 ianuarie 2001, privind protecţia muncii; - Normele generale MLPAT 9/N/15.03.1993 - privind protecţia şi igiena muncii în construcţii - ed. 1995; - Ord. MMPS 235/1995 - privind normele specifice de securitate a muncii la înălţime ; - Ord. MMPS 235/1995 - normativ cadru privind acordarea echipamentului de protecţie individuală; - Normativele generale de prevenirea şi stingerea incendiilor aprobate prin Ordinul MI nr. 775/22.07.1998 publicat în MO nr. 384 din 9 octombrie 1998; - Ord. MLPAT 20N/11.07.1994 - Normativ C300; - alte acte normative în vigoare în domeniu, la data executării propriu-zise a lucrărilor.

11

În cea ce priveşte modul de realizare a lucrărilor, în partea desenată a proiectului, pe planuri, s-au dat prin note, indicaţii amănunţite legate de situaţiile asupra cărora s-a considerat necesar a se atrage atenţia. Pentru orice necorelare a proiectului cu situaţia din teren se va anunţa imediat proiectantul. Executantul şi beneficiarul vor respecta pe timpul execuţiei şi al exploatării normele generale specifice activităţilor de construcţii - montaj, conform regulamentului specificat mai sus, luându-se şi măsuri suplimentare, în funcţie de condiţiile noi de lucru şi exploatare. La execuţie şi în timpul exploatării, constructorul şi beneficiarul vor respecta şi urmări programul de control al calităţii lucrărilor de construcţii pe şantier, precum şi caietul de sarcini privind programul de urmărire în timp a construcţiei. Proiectantul nu îşi asumă raspunderea pentru greşelile de execuţie care survin din vina executantului. În conformitate cu Legea 10/1995 privind calitatea lucrărilor în construcţii publicată în MO nr. 12 din 24 ianuarie 1995 şi H.G. 925/1995 publicată în MO nr. 286 din 11 decembrie 1995, proiectul va fi supus verificării tehnice pentru cerinţa A1. Prezenta documentaţie, în faza de proiect pentru autorizaţia de construire, este un extras din proiectul tehnic şi a fost eleborată cu respectarea prevederilor Legii 50/1991 (republicată), ale Legii nr. 10/1995 privind calitatea lucrărilor în construcţii şi a normativelor tehnice în vigoare.

12

II. MEMORIU TEHNIC DE REZISTENŢĂ

1. Obiectul proiectului şi descrierea structurii: Denumirea investiţiei: CONSTRUIRE SEDIU FIRMĂ ȘI ÎMPREJMUIRE Beneficiar: S.C.Safe House S.R.L. Amplasament: Jud. HUNEDOARA, Mun. PETROȘANI. Proiectant general: CHELSĂU ALEX LUCIAN Faza de proiectare / Nr. proiect : D.T.A.C. / P36

Descrierea structurii de rezistenta : Infrastructură: - fundaţii izolate monolite din beton simplu C8/10 cu dimensiunile în plan de 2,00m x2,00m şi cuzineţi din b.a. C16/20 cu dimensiunile în plan de 1,00m x 1,00m, armaţi cu PC52 pt. armătura de rezistenţă şi OB37 pt. etrieri, aflate la o adâncime de fundare de -4,35 de la cota +/- 0.00m ; - grinzi de fundaţie din b.a. C16/20 cu dimensiunile de 30x60 cm; tipul de oţel este PC52 - bare de rezistenţă şi OB 37 - etrieri; - placă din b.a.s. C16/20 de 10 cm - STNB Ø6/100x100 mm; strat de rupere a capilarităţii de 20 cm;

Suprastructură: Suprastructura este alcatuită din cadre de b.a. formate din: - stâlpi din b.a. C20/25; tipul de oţel este PC52 - bare de rezistenţă şi OB 37 - etrieri; - grinzi din b.a. C20/25; tipul de oţel este PC52 - bare de rezistenţă şi OB 37 - etrieri; - planşeul peste parter, etaj 1, 2 si 3 este din b.a. C20/25 de 13 cm; tipul de oţel este PC52;

13

- scările pentru circulaţia interioară sunt cu podest intermediar din b.a. C20/25 de 13 cm; tipul de oţel este PC52; - zidărie neportantă de 25 cm din cărămidă cu goluri verticale pt. închiderile exterioare termoizolată cu polistiren expandat de 10 cm; - compartimentările interioare vor fi din zidărie de cărămidă cu goluri verticale de 25 cm şi pereti de gips-carton pe structura metalică de 10 cm, iar la grupurile sanitare aceştia vor fi din gips-carton rezistent la umezeală. - se va realiza un trotuar de protecţie în jurul construcţiei din dale de 10 cm cu beton C35/45 armat cu reţea de bare Ø6 OB 37 la 10 cm pe pat de nisip şi realizarea rosturilor umplute cu mastic de bitum 2. Date ce au stat la baza proiectării: - categoria de importanţă - “C” (conf. H.G. 766 din 21.11.1997, art. 6); - clasa de importanţă - III (conf. P100-1/2013 tabelul 4.2); - zona de accelerare a terenului - ag=0.15g (conf. P100-1/2013 fig. 3.1); - perioada de colţ - TC =0.7s (conf. P100-1/2013 fig. 3.2); - zona încărcărilor din vânt - Uref=31m/s; qref=0.4kPa (NP 082-04 fig. A.1 şi A2); - zona încărcărilor din zăpadă - s 0,k=2.0kN/m2 (CR 1-1-3-2012 fig. 2.1);

3. Studiul geotehnic Conform STAS 6054-77 Adâncimea maximă de îngheţ este considerată la 100-110 cm de la cota terenului. Adâncimea minimă de fundare va fi de 1.3 m sub cota terenului amenajat, cu pătrunderea tălpilor fundaţiilor minim 20 cm, în terenul de fundare şi cu 20 de cm sub adâncimea minimă de ingheţ, conform prevederilor din codul de proiectare NP112-2004.

14

Fig. 1. Harta adâncimilor maxime de îngheţ

Probe de pământ au fost parafinate şi transportate la laborator pentru determinarea indicilor geotehnici fizici şi mecanici, iar din analiza şi interpretarea rezultatelor de laborator există următoarea stratificaţie existentă pe amplasament.

Tab. 2. FORAJUL F1: Intervalul (m de la CTN)

Grosimea stratului

0-1.20

1.20

1.2-2.4

1.20

2.4-4.5

2.10

4.5-5.1

0.60

5.1-6.0

0.90

Descriere litologică Umpluturi constituite din argilă prăfoasă, cărămizi şi argile cu aspect de sol vegetal de culoare neagră Argilă nisipoasă, plastic consistentă, cu aspect de sol vegetal Argilă prăfoasă nisipoasă, plastic consistentă, uscată, necoezivă, maroniu-negricioasă Argilă prăfoasă nisipoasă, plastic consistentă, uscată, necoezivă şi negricioasă Argilă nisipoasă, plastic consistentă, vârtoasă, neagră 15

Tab. 3. FORAJUL F2: Intervalul (m de la CTN)

Grosimea stratului

0-1.5

1.5

1.5-2.9

1.4

2.9-4.5

0.70

4.5-5.1

0.60

5.1-6.0

0.90

Descriere litologică Umpluturi constituite din argilă prăfoasă, cărămizi şi argile cu aspect de sol vegetal de culoare neagră Argilă nisipoasă, plastic consistentă, cu aspect de sol vegetal Argilă prăfoasă nisipoasă, plastic consistentă, uscată, necoezivă, maroniu-negricioasă Argilă prăfoasă nisipoasă, plastic consistentă, uscată, necoezivă şi negricioasă Argilă nisipoasă plastic consistentă, vârtoasă, neagră

Apa subterană s-a interceptat cu forajul în jurul cotei de -5,8 m faţă de CTN, astfel că nu influenţează negativ caracteristicile geotehnice ale terenului la cota de fundare. Principalii parametri determinaţi pentru reperele litologice idetificate în zona supusă prezentului studiu sunt redaţi în tabelul urmator:

Parametrii geotehnici/ reper litologic

Greutate volumică g(KN/m³)

Umi dita te W(٪)

Idicele de plastici tate Ip

Indicele de consisten ţă Ic

I

19.50

22.2

25

0.70

Tab.4.

16

Modulul de deforma bilitate edome trică M 2-3 75.0

Tasarea Coe speci ziune fică C 2daN/c (KPa m² ) Ep2 (٪) 3.00 23.54 1

Unghi de frecare internă ∅ 24

Stabilirea categoriei geotehnice Având în vedere prevederile normativului Np 074/2002, s-a determinat categoria geotehnică în care se încadrează sistemul construcţie-teren. Astfel s-a stabilit urmatorul punctaj: • • • • •

Condiţii de teren - teren bun de fundare......................................................................2 pct Apa subterană – fără epuismente.................................................................................1 pct Grad de importanţă a construcţiei - normală...............................................................3 pct Vecinătăţi – fără riscuri...............................................................................................1 pct Zona seismică de calcul .............................................................................................1 pct TOTAL........................................................................................................................8 pct

Conform acestui punctaj sistemul construcţie - teren prezintă un risc geotehnic redus, încadrându-se în “Categoria geotehnică 1”.

4. MĂSURI DE PROTECŢIE A MUNCII La proiectarea şi execuţia lucrărilor aferente acestei investiţii sunt respectate următoarele acte normative: • Regulament privind protecţia muncii în construcţii, emis în baza ordinului nr. 9/N/15.03.1993 de Ministerul Lucrărilor Publice şi Amenajarea Teritoriului, publicat în Buletinul Construcţiilor nr. 5-8/1993; • Decret nr. 290/81 privind aprobarea normativelor generale de protecţie contra incendiilor la proiectarea şi realizarea construcţiilor; • Legea protecţiei muncii nr. 90/1996 şi Normele metodologice de aplicare elaborate de Ministerul Muncii şi Protecţiei Sociale. • Norme tehnice de proiectare şi realizare a construcţiilor privind protecţia la acţiunea focului, indicativ P 118/1999, precum şi Hotărârea Guvernului nr. 51/1992. Executantul lucrărilor, cuprinse în prezenta documentaţie calificat şi cu instructajul de protecţie a muncii efectuat la zi.

va folosi doar personal

Executantul şi beneficiarul vor respecta pe timpul execuţiei şi al exploatării normele generale specifice activităţilor de construcţii – montaj, conform regulamentului specificat mai sus, luându-se şi măsuri suplimentare, în funcţie de condiţiile noi de lucru şi exploatare. 17

La execuţie şi în timpul exploatării, constructorul şi beneficiarul vor respecta şi urmări programul de control al calităţii lucrărilor de construcţii pe şantier, precum şi caietul de sarcini privind programul de urmărire în timp a construcţiei. Executantul va întocmi un proiect tehnic de execuţie cu avizul beneficiarului. Se va întocmi de asemenea, un program de execuţie, se vor stabili măsurile detaliate de protecţia muncii, se vor întocmi certificate de calitate pentru toate lucrările ascunse executate (ce vor fi avizate de beneficiar şi proiectant), se vor stabili etapele de control şi de asistenţă tehnică (împreună cu beneficiarul şi executantul). Orice modificare a specificaţiilor tehnice din prezenta documentaţie se va face doar cu acordul scris al proiectantului. Proiectantul nu îşi asumă raspunderea pentru greşelile de execuţie care survin din vina executantului.

5. NOTĂ IMPORTANTĂ În mod suplimentar faţă de aspectele tehnice la care s-a făcut referire mai sus este necesar să se menţioneze, în atenţia beneficiarului lucrării, că are următoarele obligaţii legale: • Să nu înceapă execuţia lucrărilor înainte de obţinerea autorizaţiei de construcţie prevăzută de Legea nr. 50/1991, republicată; • Să recurgă la serviciile unui executant care are angajat un responsabil tehnic cu execuţia, atestat în condiţiile H.G. 925/1995 şi care să verifice şi să avizeze fişele şi proiectele tehnologice de execuţie ale lucrărilor, planurile de verificare a execuţiei, proiectele de organizare a execuţiei lucrărilor, precum şi programele de realizare a construcţiilor; • Să asigure urmărirea execuţiei lucrărilor de către un diriginte de şantier atestat legal, angajat în acest scop sau să solicite atestarea acestuia pentru tipul de lucrări pe care le presupune realizarea construcţiei proiectate; • Să solicite la recepţia lucrărilor, predarea de către executant a “Carţii tehnice a construcţiei” şi să se asigure pe parcursul existenţei construcţiei urmărirea curentă a acesteia în conformitate cu prevederile Hotărârii Guvernului nr. 766 din 21.11.1997; • În confomitate cu prevederile art. 2 din Legea calitaţii nr. 10/1995 construcţia se încadrează în categoria celor al căror proiect este obligatoriu a se supune verificării tehnice pentru exigenţele de performanţă A1; • Să anunţe Inspecţia de Stat în Construcţii Lucrări Publice Urbanism şi Amenajarea Teritoriului, înainte de începerea lucrărilor pentru luarea în evidenţă şi să pună la dispoziţia aceteia “Programul de control al execuţiei 18

lucrărilor pe şantier”; • Să asigure recepţia lucrărilor la terminarea acestora conform prevederilor Hotărârii Guvernului nr. 273/1994. La execuţie se vor respecta prevederile Regulamentului pentru protecţia muncii şi igiena muncii În construcţii elaborat de MLPAT nr. 9/N/15.03.1993 şi Legea protecţiei muncii nr. 90/1996. Pe parcursul execuţiei se vor încheia toate documentele care atestă calitatea lucrărilor executate în conformitate cu prevederile Legii calităţii nr. 10/1995, a normativelor în vigoare şi a “Programului de control a calităţii lucrărilor pe şantier”. Documentaţia întocmită respectă prevederile Legii 50/1991 şi a Ordinului 91/1991 al MLPAT.

19

III.

Evaluarea încărcărilor

1. Generalităţi Prin acţiuni se înțelege orice cauză capabilă să determine solocitări mecanice ale elementelor de construcție, ca de exemplu: greutatea proprie a clădirii și a corpurilor pe care aceasta le susține, presiunea vântului, variații de temperatură și umiditate care provoacă dilatări sau contracții, tasările neuniforme ale terenumui, etc. Există de asemenea acțiuni excepționale, care pot provoca avarii deosebit de grave structurii unei construcții, mergând până la distrugerea totală a acesteia: forțele seismice, inundațiile mari, alunecările de teren, exploziile, etc. În proiectare, acţiunile se reprezintă cu ajutorul schemelor de încărcare ce cuprind sisteme de forțe, de plasări și deformaţii impuse. Clasificarea încărcărilor: După modul de variație în timp și frecvența cu care se manifestă la anumite intensități: A. Încărcări permanente (G) – sunt acele acțiuni ale căror valori ale intensităţii rămân practic neschimbate pe toată durata de exploatare a construcțiilor (ex. Greutatea proprie a elementelor de construcție cu poziție fixă). B. Încărcări variabile (Q) – de exemplu: acțiuni pe planșeele și acoperișul clădirii, acțiunea zăpezii, acțiunea vântului, împingerea pământului, a fluidelor și a materialelor pulverulente etc. C. Încărcări accidentale (A) – sunt acțiunile ce apar foarte rar (eventual niciodată) de-a lungul perioadei de exploatare a unei construcții dar care au intensități deosebit de mari (ex. Seism, inundații, explozii etc.) După modul de manifestare și efectul produs: Acţiuni statice – variază lent în timp astfel că nu determină oscilații în structura elementului de construcție. Acţiuni dinamice – variază rapid ca intensitate, direcție său punct de aplicație determinând oscilații ale structurii. 2. Încărcări permanente Încărcările permanente sunt rezultatul greutății proprii a elementelor structurale și nestructurale ale clădirii și, în acelaşi timp, a altor încărcări aplicare cu caracter permanent: presiunea vântului.

20

Greutatea proprie a elementelor componente se determină prin multiplicarea volumului elementelor respective cu greutatea specifică fiecărui material ce intră în compoziția elementelor de construcție. 𝐆𝐤 =γ •V [daN/𝒎𝟐 ] 𝐺𝑘 - greutatea peoprie caracteristică, γ - greutatea specifică a materialelor, V - volumul elementelor, conform cu detaliile din proiect. Greutatea proprie de calcul a elementelor de construcție se determină cu ajutorul relației: Gd=γf ∙ Gk Gd - Greutatea proprie de calcul. γf - Coeficientul parțial de siguranță ce ține seama de posibilitatea unor abateri nefavorabile și nealeatoare a încărcării de la valoarea sa caracteristică. Gk - Greutatea proprie caracteristică. Încărcările permanente sunt prezentate ca încărcări uniform distribuite pe lungimea elementelor de construcție. Aceste încărcări vor fi luate în calcul în majoritatea combinațiilor nefavorabile de încărcări. 1.Perete exterior (d=30cm) infrastructură

21

Tab.5. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială interioară M5 mortar de ciment Beton C16/20 Termoizolaţie din polistiren extrudat Tencuială exterioară

2 3 4

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

2000 40

0,30 0,10

600 4

1900

0,005

28,5

Coeficient de siguranţă

1,35

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

1012,5 5,4 38,475

661[daN/m²]

1094,85[daN/m²]

2.Perete exterior (d=25cm) suprastructură

Tab.6. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială interioară M5 mortar de ciment Zidărie cărămidă G.V. Vată minerală Tencuială exterioară

2 3 4

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

800

0,25

200

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 34,475

270 1,35

60 1900

0,10 0,005

22

6 9,5

8,1 12,825

244[daN/m²]

325,4[daN/m²]

Pereţi interiori (d=25cm)

Tab.7. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială interioară M5 mortar de ciment BCA Tencuială M5 mortar de ciment

2 3

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

625 1900

0,25 0,015

156,25 28,5

210,93 34,475

213,25[daN/m²]

279,88[daN/m²]

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 34,475

1,35

Perete interior din cărămidă plină (d=15cm)

23

Tab.8. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială M5 mortar de ciment Cărămidă plină Tencuială M5 mortar de ciment

2 3

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

1400 1900

0,15 0,015

150 28,5

Coeficient de siguranţă

1,35

207[daN/m²]

Încărcarea de calcul (qd) 34,475

202,2 34,475

271,15daN/m²]

1. Perete interior (d=10cm) Tab.9. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Placă ipsoscarton Saltea vată minerală Placă ipsoscarton

2 3

Greutate tehnică (daN/m³) 600

Grosime d(m) 0,013

Încărcarea caracteristică (qk) 7,8

90

0,075

6,75

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 10,53 9,11

1,35 600

0,013

7,8

10,53

22,35[daN/m²]

30,17[daN/m²]

2. Casa scării

24

Tab.10. Nr. Crt.

Denumire strat material

Greutate tehnică (daN/m³)

Grosime d(m)

Încărcarea caracteristică (qk)

1

Tencuială intrados Rampă b.a. Treaptă b.a. Plăci ceramice

1900

0,01

19

2500 2500 1100

0,15 0,08 0,02

375 200 22 616 [daN/m²]

2 3 4

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 25,65

1,35

438,75 270 29,7 764,1[daN/m²]

3. Planşeu intermediar cu pardoseală caldă

Tab.11. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială intrados M5 mortar de ciment Placă b.a. Şapă de egalizare M10 Suport pardoseală placă OSB Parchet laminat

2 3 4 5

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

2500 2100

0,13 0,035

325 73,5

900

0,01

9

800

0,01

8 444 [daN/m²]

25

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

438,75 99,225 1,35

12,15 10,8 599,4 [daN/m²]

4. Planşeu intermediar cu pardoseală rece

Tab.12. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială intrados mortar M5 Placă b.a. Şapă de egalizare M10 Plăci ceramice antiderapante

2 3 4

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

2500 2100

0,13 0,035

325 73,5

1100

0,02

22

29,7

449 [daN/m²]

606,15 [daN/m²]

26

Coeficient de siguranţă

1,35

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

438,75 99,225

5. Balcon

Tab.13. Nr. Crt.

Denumire strat material

Greutate tehnică 𝛄 (daN/m³)

Grosime d(m)

1

Tencuială intrados M5 Placă b.a. Şapă de egalizare M10 Plăci ceramice antiderapante

1900

0,015

Încărcarea caracteristică d*𝛄 (qk) (daN/m²) 28,5

2500 2100

0,13 0,03

325 63

2 3 4

Coeficient de siguranţă

Încărcarea de calcul (qd) 34,475 438,75 85,05

1,35 1100

0,02

22

29,7

∑(𝒅 ∗ 𝛄) =438,5 [daN/m²]

∑(𝒅 ∗ 𝛄) ∗ 𝟏, 𝟑𝟓 = 591,97 [daN/m²]

6. Acoperiş terasă necirculabila

27

Tab.14. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială mortar de ciment M5 Placă de beton armat Şapă de egalizare din mortar de ciment M10 Barieră contra vaporilor Strat de pantă din BCA Şapă de egalizare din mortar de ciment M10 Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat Izolatie termică din polistiren extrudat

2 3

4 5 6

7

8

Coeficient de siguranţă

0.015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

2500

0.13

325

1,35

438.75

2100

0,03

63

85,05

-

-

6

8,1

850

0,08

68

9,18

2100

0,03

63

85,05

-

-

1

1,35

40

0,30

12

16,5

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m)

9

Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat

-

-

1

1,35

10

Barieră contra vaporilor de apă. 1c +2b

-

-

6

8,1

11

Şapă de egalizare din mortar de ciment M10 slab armat

2100

0,03

63

85,05

12

Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat

-

-

1

1,35

13

Hidroizolaţie, 3c+4b

-

-

17,5

23,62

14

Strat de pietriş

1600

0,03

48

64,8

703[daN/m²]

949.05[daN/m²]

28

1. Acoperiş terasă circulabilă

Tab.15. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială mortar de ciment M5 Placă de beton armată Şapa de egalizare din mortar de ciment M10 Bariera contra vaporilor Strat de pantă din BCA Şapa de egalizare din mortar de ciment M10 Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat Izolaţie termică din polistiren extrudat

2 3

4 5 6

7

8 9

Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m) 0.015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

2500 2100

0.13 0,03

325 63

438.75 85,05

-

-

6

8,1

850

0,08

68

9,18

2100

0,03

63

85,05

-

-

1

40

0,30

12

16,5

-

-

1

1,35

29

Coeficient de siguranţă

1,35

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

1,35

10

Bariera contra vaporilor de apă. 1c +2b

-

-

6

8,1

11

Şapa de egalizare din mortar de ciment M10 slab armată

2100

0,03

63

85,05

12

Strat de difuzie a vaporilor de apă, 1c perforat

-

-

1

1,35

13

Hidroizolaţie, 3c+4b

-

-

17,5

23,62

14

Pardoseală din cauciuc

-

0,05

40

54

695[daN/m²]

938.25 [daN/m²]

2. Atic

Tab.16. Nr. Crt.

Denumire strat material

1

Tencuială mortar de ciment M5 Termoizolaţie Atic din beton armat Tencuială mortar M5

2 3 4

Coeficient de siguranţă

0,015

Încărcarea caracteristică (qk) 28,5

Încărcarea de calcul (qd) 38,475

100 2500

0,10 0,10

10 250

1,35

13,5 337,5

1900

0,015

28,5

38,475

317 [daN/m²]

427,95 [daN/m²]

Greutate tehnică (daN/m³) 1900

Grosime d(m)

30

3. Încărcări variabile:

Încărcări variabile (Q) Încărcările variabile de calcul se determină cu relația: 𝐐𝐝 =𝛄𝐟 • 𝐐𝐤 [daN/m2] 𝑄𝑑 - încărcarea variabilă de calcul; 𝑄𝑘 - încărcarea variabilă caracteristică; 𝛾𝑓 – coeficientul parțial de siguranță ce ține seama de posibilitatea unor abateri nefavorabile și nealeatoare a încărcării de la valoarea sa caracteristică.

3.1. Încărcări utile – conform SR EN 1991-1-1:2004

Tab.17. Nr. Crt.

Destinaţia încăperii

Încărcarea caracteristică (gk)(daN/m³)

1 2 3 4

Birouri Holuri Scări Balcon

200 300 300 250

Coeficient de siguranţă

1.5

Încărcarea de calcul (qd) (daN/m²) 225 450 450 375

3.2. Încărcarea din zăpadă Amplasamentul este situat în judeţul Hunedoara, municipiul Petroşani şi corespunde zonei 3 conform hărţii de zonare a valorilor caracteristice a încărcărilor date din zapada pe sol cu valoarea Sk=200 (daN/m²) având 2 ٪ probabilitate de depăşire într-un an, respectiv un interval mediu de recurenţă IMR= 50 ani. La baza calculului încărcărilor din zapadă stau următoarele normative: CR-1-1-3/2012

31

Fig. 2. Zonarea valorilor caracteristice ale încărcărilor din zapadă pe sol Sk, KN/m², pentru altitudini A≤1000m Notă: Pentru altitudini A≥1000m valorile Sk se determină cu relaţiile (3.1) si (3.2) Acţiunea zăpezii pe suprafaţa expusă a elementului de construcţie se calculează cu relaţia: Sk=µi∗Ce∗Ct∗S0,k , unde: Sk = Valorea caracteristică a încărcării din zapadă pe acoperiş; µi = Coeficientul de formă al acoperişului; Ce = Coeficientul de expunere al clădirii în funcţie de amplasament; Ct = Coeficientul termic S0,k = Valorea caracteristică a încărcării din zapadă pe sol

Coeficientul ce ţine cont de gradul de expunere al clădirii la vânt, in funcţie de prezenţa în vecinătatea acesteia a unor obstacole. Valorile recomandate sunt:

32

Tab. 18. Tipul expunerii Complete Parţial Redusă

0.8 1 1.2

Pentru construcţia analizată se va considera Ce=1, grad de expunere parţial, topografia terenului şi prezenţa altor construcţii nu permit o spulberare semnificativă a zăpezii de către vânt. Pentru acoperişuri cu termoizolaţii uzuale coeficientul termic Ct=1 Coeficientul de forma µi variază în funcţie de forma acoperişului, având valori conform urmatorului tabel: Tab.19. Panta acoperişului α° µ1 µ2

0°≤α≤30° 0.8 0.8+0.8∗α/30

30°≤α≤60° 8∗(60-α)/30 1.6

α≥60° 0.0 -

α ≤ 20˚ =˃ 0˚ ≤ α ≤ 30° =˃ µi=0.8 Acţiunea zăpezii asupra structurii se calculează astfel: Sk=µi∗Ce∗Ct∗S0,k =0.8 ∗1 ∗ 1 ∗ 200= 160 [ daN/m²]

4. Încărcări accidentale 1. Încărcarea din acţiunea seismică Evaluarea încărcărilor din seism se face conform codului de proiectare seismică P1001/2013, cu prevederi de proiectare pentru clădiri. Amplasamentul studiat prezintă urmatoarele caracteristici: Valoarea de vârf a acceleraţiei terenului pentru cutremure având IMR=225 ani, pentru municipiul Petroşani este ag = 0.15g.

33

Fig. 3. Harta de zonare seismică

Perioada de colţ a spectrului de răspuns TC=0.7s, iar celelalte două valori pentru perioada de control TB=0.07s, TD=3s. Fig.4. Harta cu zonarea perioadelor de colţ (TC)

34

Perioada de control (colţ) TB, Tc, TD ale spectrului de răspuns pentru componente orizontale ale mişcării seismice: Tab.20. TC TB TD

0.70s 0.14s 3.00s

1.00s 0.20s 3.00s

1.60s 0.32s 3.00s

Spectrul normalizat de răspuns elastic al acceleraţiei absolute pentru fracţiunea de amortizare critică x=5 ٪ pentru componentele orizontale ale mişcării terenului, în zona caracterizată în perioada de control (colţ) Tc= 0.7s.

Tab.21. Clasa de importanţă

Tip de cladire

g1

1 2 3 4

Clădiri de importanţă vitală Clădiri de importanţă deosebită Clădiri de importanţă normală Clădiri de importanţă redusă

1.4 1.2 1 0.8

Coeficientul de importanţă al clădirii la seism: Clădirea analizată se încadrează în clasa a 3-a de importanţă, iar factorul de importanţă este g1=1. Calculul structurii la acţiunea seismică în domeniul elastic. Metoda curentă de proiectare pentru calculul forţei tăietoare de bază este: Metoda forţelor seismice static echivalente Forţa tăietoare de bază corespunde modului propriu fundamental, pentru fiecare direcţie orizontală principală considerată în claculul clădirii, se determină cu relaţia: Fb= g1∗Sd∗(T1)∗m∗l unde: m = Masa totală a structurii (evaluată de către programul de element finit utilizat); 35

g1=coeficientul de importanţă al clădirii dat din tabel; Sd (T1) = spectrul de răspuns corespunzător perioadei T1; Ag = acceleraţia de bază a terenului pentru un interval de referinţă IMR=225 ani; Ag = 0.15g; T = perioada proprie a clădirii măsurată în secunde; Tc = periada de colţ; Tc = 0.7 pentru Municipiul Hunedoara; q = factorul de reducere al intensităţii seismice datorită rezervelor structurale nenule din calcul, definit în tabelul: Tab. 22. Definirea factorului q Tip structural Cadre, sisteme duale Pereţi Nucleu central Pendul inversat

q ductilitate înaltă H 5αu/α1 4 αu/α1 3.0 3.0

ductilitate medie M 3.5 αu/α1 3.0 2.0 2.0

Pentru cazurile uzuale se pot adopta urmatoarele valori pentru raportul αu/α1: (a) Pentru cadre sau sisteme duale cu cadre preponderente: - Clădiri parter: αᵤ

/α1=1.15

- Clădiri etajate cu o singură deschidere: αᵤ

/α1=1.25

- Clădiri etajate cu mai multe deschideri: αᵤ

/α1=1.35

(b) Pentru clădiri cu pereţi structurali: - Structuri cu maxim 2 pereţi pe fiecare direcţie: αᵤ

/α1=1.0

- Structuri cu mai mult de 2 pereţi pe fiecare direcţie: αᵤ

/α1=1.15

- Structuri cu pereţi cuplaţi şi structuri duale cu pereţi preponderenţi: αᵤ 36

/α1=1.25

Pentru structurile cu simetrie completă la care există un control riguros al execuţiei raportului αᵤ

/α1 se poate majora cu 20٪.

Pentru uşurinţă, calculul coeficientului global de acţiune seismică corespunzător primului mod de vibraţie este prezentat în continuare sub forma tabelară: Tab.23. ag 0.15

Clasa de importanţă 3

b0

q

Tc

T1

g1

TB

TD

2.75

6.75

0.70

0.695

1.00

0.07

3.00

Evaluarea grupărilor de încărcări Gruparea efectelor structurale ale acţiunilor, pentru verificarea acţiunilor la stări limită ultime (SLU). Structura, infrastructura şi terenul de fundare vor fi proiectate la stări limite ultime, astfel încât efectele acţiunilor de calcul în secţiune, luate conform următoarelor combinaţii factorizante, să fie mai mici decât rezistenţele de calcul în secţiune. Gruparea fundamentală: 𝑛

𝑚

1,35 ∙ ∑ 𝐺𝑘,𝑗 + 1.5 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 + ∑ 1,5 ∙ Ѱ𝑜,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=2

Unde: ∙ 𝐺𝑘,𝑗 - efectul pe structură al acţiunii permanente j, luată cu valoare caracteristică; ∙ 𝑄𝑘,𝑖 - efectul pe structură al acţiunii variabile i, luată cu valoare caracteristică; ∙ 𝑄𝐾,𝐼 - efectul pe structură al acţiunii variabile ce are ponderea predominantă între acţiunile variabile, luată cu valoarea caracteristică; ∙ Ѱ𝑜,𝑖 - factor de simultaneitate al efectelor pe structură, ale acţiunilor variabile i, luate cu valorile lor caracteristice; ∙ Ѱ𝑜,𝑖 = 0,7 Gruparea specială 𝑛

𝑚

∑ 𝐺𝑘,𝑗 + 𝛾1 ∙ 𝐴𝐸,𝑘 + ∑ Ѱ2,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=2

37

Unde: ∙𝐴𝐸,𝑘 - valoarea caracteristică a acţiunii seismice ce corespunde intrevalului mediu de recurenţă, IMR adoptat de cod (IMR=100 ani); ∙Ѱ2,𝑖 - coeficientul pentru determinarea valorii cvasipermanente a acţiunii 𝑄𝑖 ; ∙ 𝛾1- coeficientul de importanţă a construcţiei; Gruparea efectelor structurale ale acţiunilor, pentru verificarea structurii la stări limită de serviciu Structura, infrastructura şi terenul de fundare vor fi proiectate la stări limită de serviciu, astfel încat efetele acţiunilor de calcul pe structură/element/secţiune, luate conform următoarelor combinaţii factorizante să fie mai mici decât valorile limită ale criteriilor de servicii considerate. ∙ Gruparea caracteristica de efecte structurale ale acţiunilor 𝑛

𝑚

∑ 𝐺𝑘,𝑗 + 𝑄𝑘,𝑖 + ∑ Ѱ𝑜,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=2

∙ Gruparea frecventă de efecte structurale ale acţiunilor 𝑛

𝑚

∑ 𝐺𝑘,𝑗 + Ѱ1,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 + ∑ Ѱ2,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=2

∙ Gruparea cvasipermanentă de efecte structurale ale acţiunilor: 𝑛

𝑚

∑ 𝐺𝑘,𝑗 + ∑ Ѱ2,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=1

𝑛

𝑚

∑ 𝐺𝑘,𝑗 + 0.6 ∙ 𝛾1 ∙ 𝐴𝐸,𝑘 + ∑ Ѱ2,𝑖 ∙ 𝑄𝑘,𝑖 𝐽=1

𝑖=2

Unde: Ѱ1,1= coeficientul pentru determinarea valorilor frecvente a actiunii variabile 𝑄𝑖

38

IV. Breviar de calcul 1. Predimensionarea elementelor structurale Etapa de predimensionare a elementelor structurale are o importanţă deosebită, întrucât greutatea acestora reprezintă o fracţiune importantă din încărcările gravitaţionale şi din masa clădirii. În acelaşi timp predimensionarea permite stabilirea rigiditătii iniţiale a elementelor necesare în calculul structural. Criteriile de predimensionare sunt condiţiile de rigiditate, de ductiltate sau pot fi cerinţe arhitecturale sau tehnologice. 1.1. Predimensionarea plăcii Predimensionarea plăcii pe baza criteriilor de rigiditate şi izolare fonică:

Lx = 3.9 m Ly = 5.6 m P = 2∙ ( Lx +Ly ) = 19 m hpl =

𝑃 180

2380

+ 2 cm =

180

+ 2 = 12.55 cm

Întrucat raportul Lx/Ly se încadrează între 0.5-2, atunci plăcile se vor arma pe 2 direcţii, iar predimensionarea acestora se face cu relaţia:

hpl =

min (𝐿𝑥,𝐿𝑦) 35…45

=

3.9 35

= 11.14 cm

Adoptăm hpl = 13 cm

1.2. Predimensionare grinzilor În cazul grinzilor predimensionare se face folosind relaţiile:

hw = ( l/10 ÷ l/12 ) ∙ L = (49 ÷ 35.5 ) Adoptăm

hw = 50 cm; 39

bw = hw / ( 2 ÷ 3 ) = Adoptăm

20 ÷ 10 cm

bw = 30 cm;

Alegerea aceloraşi dimensiuni ale grinzilor pe cele două direcţii este o soluţie preferabilă din considerenţe tehnologice.

1.3. Predimensionarea stâlpilor Aria secţiunii stâlpilor poate fi determinată cu relaţia :

Ast = N / (ns ∙ Rc ) unde: N = Forta axială ce actionează asupra secţiunii ;

ns = Coeficientul subunitar care ţine seama că stâlpii sunt solicitaţi la moment încovoietor ; Rc = Rezistenţa la compresiune a betonului ; Din această relaţie rezultă că latura stâlpului va fi egală cu :

hs = √

𝑁𝑠 ns ∙fcd

√

1222.82 0.5 ∙1333

=0.42m

Adoptam hs=0.40 m

Unde:

hs =

Lăţimea stâlpului

𝑁𝑠 = Valoare maximă a încărcării pe stâlp (marginal sau central); 𝑁𝑠 = max (Nsm , Nsc) 𝑁𝑠 ≈ 1222.82 kn ns = 0.2 – 0.5 , în funcţie de tipul stâlpului considerat ns = 0.5 vom considera cazul cel mai defavorabil, cel al stâlpilor centrali de la etajele superioare.

40

2. DIMENSIONAREA FUNDAŢIILOR •

Noţiuni generale;

•

Caracteristicile terenului de fundare;

•

Calculul capacităţii portant ppl;

•

Stabilirea încărcărilor şi a momentului încovoietor;

•

Determinarea dimensiunilor fundaţiei;

•

Verificarea presiunilor sub talpa fundaţiei.

2.1. Noţiuni generale Fundaţiile de suprafaţă ( fundaţii directe) se folosesc atunci când terenul de fundare asigură capacitatea portantă necesară preluării încărcărilor date de construcţie şi se află la adâncime mică faţă de cota terenului natural. Analiza posibilităţii de fundare la orice tip de construcţii începe cu posibilitatea aplicării fundaţiilor de suprafaţă şi numai dacă aplicarea fundaţiilor de suprafaţă nu este posibilă, se face apel la procedee de îmbunătăţire a terenului de fundare sau la unul dintre procedeele de fundare de adâncime. În raport cu rigiditatea şi starea de tensiune la care sunt supuse fundaţiile, acestea pot fi: • Fundaţii rigide – la care, sub acţiunea încărcărilor date de construcţie şi reacţiunile terenului în secţiunea cea mai solicitată, apar numai tensiuni de compresiune, iar dacă apar şi tensiuni de intindere, acestea vor fi preluate de capacitatea de rezistenţă la compresiune şi întindere a materialului din care sunt realizate. Fundaţiile rigide pot fi: -izolate -sub ziduri, cu descărcări pe reazeme izolate, -continue sub ziduri şi diafragme.

41

• Fundaţii elastice - în cazul sarcinilor mari sau când se impune o adâncime de fundare mică, depăşindu-se limita de aplicabilitate a fundaţiilor rigide, trebuie adoptată fundaţia elastică. Fundaţiile elastice se clasifică, după modul de realizare constructivă, în: - fundaţii continue sub ziduri; - fundaţii izolate sub stâlpi; - fundaţii continue sub şiruri de stâlpi; - fundaţii pe reţele de grinzi încrucişate; - radiere. Se va adopta, pentru infrastructură, varianta fundaţiilor izolate rigide - bloc de beton armat simplu şi cuzinet armat pe care se vor rezema simplu grinzile de soclu, care vor susţine greutatea pereţilor de la parter. În urma execuţiei forajelor necesare întocmirii studiului geothnic, a rezultat ppl=264 kPa. Considerări teoretice – Fundaţii izolat rigide Dimensionarea blocului de fundaţie Blocul de fundaţie se execută din beton ciclopian sau beton simplu, de clasă cel puţin C4/5. În plan, blocul poate avea forma uni prisme cu una, două sau trei trepte. Pentru a dimensiona blocul de fundaţie trebuie să determinăm atât suprafaţa de contact cu terenul de fundare (aria tălpii fundaţiei- BxL), cât şi înălţimea blocului-H. Dimensiunile în plan ale tălpii fundaţiei se determină din condiţia că presiunea efectivă pe teren să nu depăşească capacitatea portantă a terenului. Cuzinetul reprezintă elementul de construcţie ce face trecerea de la secţiunea stâlpului la cea a blocului fundaţie, având în mod obişnuit o formă prismatică.

42

Dimensionarea cuzinetului în plan orizontal (lc si bc) se aleg astfel încât să fie îndeplinite condiţiile: •

Pentru bloc de beton cu o singură treaptă: 𝑙𝑐 𝑏𝑐 = = 0.55 ÷ 0.65 𝐿 𝐵

•

Pentru bloc de beton cu două trepte: 𝑙𝑐 𝑏𝑐 = = 0.40 ÷ 0.50 𝐿 𝐵

Stabilirea înălţimii cuzinetului se va face ţinând cont de următoarele condiţii: ℎ𝑐 ≥ 30 𝑐𝑚 𝑡𝑔𝛽 ≥ 0.65 ℎ𝑐 ≥ 0.25 𝑙𝑐 Cuzinetul va fi realizat din beton armat de clasă minimă C16/20. Tipul betonului ce trebuie folosit rezultă din condiţia de rezistenţă la compresiune locală a betonului din cuzinet în secţiunea de încastrare a stâlpului. Rostul de turnare dintre bloc şi cuzinet se tratează astfel încât să se realizeze continuitatea betonului sau, cel puţin, condiţiile care asigură un coeficient de frecare 𝜇 ≥ 1.0 STAS 10107/090.

2.2. Proiectarea fundaţiei de suprafaţă izolate-rigide a stâlpului 5R Din calculul static a rezultat că la baza stâlpului există o încărcare din gruparea fundamentală N=1222.82kN şi un moment Mx=12.50kNm.

43

Tab.24.

Terenul de fundare prezintă următoarele caracteristici: 𝑁1 = 0.52 𝑐 = 23,541 𝑘𝑁/𝑚2 { → {𝑁2 = 2.15 ∅ = 13° 𝑁3 = 4.64 𝛾 = 19.5 𝑘𝑁/𝑚3 2.2.1. Condiţii pentru stabilirea adâncimii de fundare: •

Adâncimea de fundare să fie mai mare cu 20 cm faţă de adâncimea de îngheţ;

•

Talpa fundaţiei să pătrundă cel puţin 20 cm în terenul de fundare.

•

Adâncimea de fundare se va realiza din condiţile de conformare a clădirii, clădirea fiind prevăzută cu un demisol.

𝐷𝑓 =-4.35 m

44

2.2.2. Calculul terenului la starea limită de deformaţie Se folosesc încărcările din gruparea fundamentală. Eforturile transmise la teren trebuie să îndeplinească condiţia: 𝑝𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣 𝑚𝑎𝑥 < 1.2 𝑝𝑝𝑙 𝑝𝑝𝑙 = 𝑚𝑙 ∗ (𝛾 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁1 +

2𝑞𝑒 + 𝑞𝑖 ∗ 𝑁2 + 𝑐 ∗ 𝑁3 ) 3

𝑚𝑙 = 1.4 𝑞𝑒 = 𝐷𝑓 ∗ 𝛾 = 4.35 ∗ 19.5 = 84.825

𝑞𝑖 = 50

𝑘𝑁 𝑚2

𝑘𝑁 𝑚2

Pentru predimensionare se neglijează valoarea bazei fundaţiei. 𝑝𝑝𝑙 = 𝑚𝑙 ∗ (𝛾 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁1 + 𝑝=

2𝑞𝑒 +𝑞𝑖 3

𝑘𝑁

∗ 𝑁2 + 𝑐 ∗ 𝑁3 )=1.4*(78.286*2.15+23.541*4.64)=385.586 𝑚2

𝑁𝑓 𝑁𝑓 1222.82 ≤ 𝑝𝑝𝑙 → 𝐴𝑓 = = = 3.26 𝑚2 𝐴𝑓 𝑝𝑝𝑙 385.586

Se impun următoarele dimensiuni pentru baza fundaţiei: lungimea fundaţiei L=2 m, lăţimea fundaţiei B=2 m.

Determinarea caracteristicilor: •

Greutatea fundaţiei: 𝐺𝑓 = 𝐿 ∗ 𝐵 ∗ 𝐷𝑓 ∗ 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 2 ∗ 2 ∗ 4.5 ∗ 19.75 = 355.5𝑘𝑁

•

Încărcarea totală la nivelul tălpii 𝑓

𝑁𝑡𝑜𝑡 = 𝑁1 + 𝐺𝑓 = 1222.82 + 355.5 = 1578.32 𝑘𝑁

45

2.2.3. Calculul eforturilor de la baza fundaţiei:

𝑝1,2

𝑝1 = 394.707 𝑘𝑁/𝑚2 𝑁𝑡𝑜𝑡 𝑀𝑧 1578.32 12.50 = ± = ± ={ 𝑘𝑁 2 ∗ 22 𝐴𝑓 𝑊𝑓 22 𝑝2 = 394.453 2 𝑚 6 𝑃𝑒𝑓 =

𝑁𝑡𝑜𝑡 𝐴𝑓

=

1578.32 22

= 394.583

𝑘𝑁 𝑚2

Verificare: 𝑝𝑝𝑙 = 𝑚𝑙 ∗ (𝛾 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁1 +

2𝑞𝑒 +𝑞𝑖 3

∗ 𝑁2 + 𝑐 ∗ 𝑁3 )=

=1.4*(19.5*2*0.52+73.2*2.15 +23.541*4.64)=401.646 kN /𝑚2 𝑝𝑒𝑓 𝑚𝑎𝑥 = 𝑝1 = 394.707

kN kN < 1.2 𝑝𝑝𝑙 = 449.076 2 2 𝑚 𝑚

𝑝𝑒𝑓 394.58 ≤ 𝑝𝑝𝑙 = 401.646 kN/𝑚2

Calculul terenului la starea limită de capacitate portantă În acest calcul intervin încărcările speciale N=1222.82 kN si M=6.10 kN. Determinarea încărcării totale ′ 𝑁𝑡𝑜𝑡 = 𝑁 + 𝐺𝑓 = 1222.82 + 355.5 = 1578.32 𝑘𝑁

Determinarea dimensiunilor reduse ale tălpii fundaţiei 𝑒=

′ 𝑀 12.50 − 0.0079 = 1.992 𝑚 = = 0.0079 𝑚 → {𝐿 = 𝐿 − 2𝑒 = 2 𝑁𝑡𝑜𝑡 1578.32 𝐵′ = 𝐵 = 2

Determinarea presiunii critice 𝑝𝑐𝑟 = 𝛾𝐵 ′ 𝑁𝛾 𝜆𝛾 + 𝑞𝑁𝑞 𝜆𝑞 + 𝑐𝑁𝑐 𝜆𝑐 Pentru B/L ≥0.2

46

𝜆𝑐 = 1.3 {𝜆𝑞 = 𝜆𝑐 = 1.3 𝜆𝛾 = 0.6 Pentru ∅=13° → 𝑁𝛾 = 0.5; 𝑁𝑞 = 3.3; 𝑁𝑐 = 9.7 𝑃𝑐𝑟 = 19.5 ∗ 1.99 ∗ 0.5 ∗ 0.60 + 78.286 ∗ 3.3 ∗ 1.3 + 23.541 ∗ 9.7 ∗ 1.3 = 749.11 𝑘𝑁/𝑚2 𝑁𝑡𝑜𝑡 1578.32 = = 396.56 𝑘𝑁/𝑚2 ′ ′ 𝐵 ∗𝐿 2 ∗ 1.99

′ 𝑝𝑒𝑓 =

Verificare: ′ 𝑝𝑒𝑓 = 396.56

𝑘𝑁 𝑘𝑁 < 𝑚 ∗ 𝑃 = 0.9 ∗ 749.11 = 674.199 0 𝑐𝑟 𝑚2 𝑚2

Stabilirea dimensiunilor cuzinetului •

Pentru bloc din beton cu o singură treaptă

𝑙𝑐 𝑏𝑐 = = 0.55 ÷ 0.65 𝐿 𝐵 •

Pentru bloc de beton cu două trepte: 𝑙𝑐 𝑏𝑐 = = 0.40 ÷ 0.50 𝐿 𝐵

Se alege bloc din beton simplu cu o treaptă, astfel dimensiunile cuzinetului vor fi: 𝑙𝑐 =0.6L=0.6*2=1.20 m 𝑏𝑐 =0.6B=0.6*2=1.20 m Adoptăm 𝑙𝑐 = 1𝑚 si 𝑏𝑐 = 1𝑚 Înălţimea cuzinetului se alege astfel încât să nu fie necesară verificarea la forţa tăietoare, respectând condiţia: 𝑡𝑔𝛽 = 𝑒=

ℎ𝑐 ≥1 𝑒

𝑙𝑐 −𝑙𝑠 2

=

1.0−0.35 2

= 0.325

47

Se adoptă ℎ𝑐 =60cm ℎ𝑐 0.60 = = 1.84 > 1 𝑒 0.325

2.2.4. Armarea cuzinetului Cuzinetul va fi armat la partea inferioară cu o plasă alcatuită din bare paralele cu laturile pe cele 2 direcţii. Pentru calculul momentelor încovoietoare necesare armării cuzinetului de formă rectangulară în plan şi a stâlpilor de secţiune rectangulară, se duc din colţurile bazei stâlpului drepte înclinate de 45° faţă de axele fundaţiei. Se consideră că cele 4 suprafeţe obţinute sunt încastrate în stâlp şi încărcate cu o presiune reactivă de pe talpa cuzinetului. Fig. 5. – Presiuni reactive pe talpa cuzinetului

Arie c=lc*bc=1.0*1.0=1.0 m2 𝑏𝑐 ∗𝑙𝑐2

Wc=

6

=

1.0∗1.02 6

= 0.16 𝑚3

48

𝑙𝑥 =

𝑙𝑐 − 𝑙𝑠 1 − 0.35 = = 0.325 𝑚 2 2

𝑙𝑦 =

𝑏𝑐 − 𝑏𝑠 1 − 0.35 = = 0.325 𝑚 2 2 Calculul presiunilor de la baza cuzinetului

𝑝1,2

𝑘𝑁 𝑓 𝑓 𝑝1 = 1031 2 𝑁1 𝑀1 1222.82 12.50 𝑚 = ± = ± ={ 𝑘𝑁 𝐴𝑐 𝑊𝑐 1.02 0.16 𝑝2 = 440 2 𝑚

𝑝𝑚𝑒𝑑 =

𝑝1 + 𝑝2 𝑘𝑁 = 735.5 2 2 𝑚

𝑝1 𝑙𝑐 − 𝑑 𝑝2 440 = →𝑑= ∗ 𝑙𝑐 = ∗ 1 = 0.3𝑚 𝑝2 𝑑 𝑝1 + 𝑝2 1031 + 440 𝑝1 ((𝑙𝑐 − 𝑑) − (𝑙𝑥 − 𝑙𝑦 ) 𝑝1 𝑙𝑐 − 𝑑 𝑘𝑁 = → 𝑝3 = = 1031 2 𝑝3 (𝑙𝑐 − 𝑑) − (𝑙𝑥 − 𝑙𝑦 ) 𝑙𝑐 − 𝑑 𝑚 𝑝1 𝑙𝑐 − 𝑑 𝑝1 (𝑙𝑐 − 𝑑 − 𝑙𝑥 ) 1031 ∗ (1.0 − 0.3 − 0.325) 𝑘𝑁 = → 𝑝0 = = = 552 2 𝑝0 𝑙𝑐 − 𝑑 − 𝑙𝑥 𝑙𝑐 − 𝑑 1.0 − 0.3 𝑚 Calculul momentelor pe cele 2 direcţii În cazul fundaţiei rigide trebuie respctate anumite valori pentru unghiul de rigiditate. 𝑙1 =

𝐿 − 𝑙𝑐 2 − 1 = = 0.5 𝑚 2 2

ℎ ℎ ≥ 1.2 → ≥ 1.4 → ℎ ≥ 0.5𝑚 𝑙1 0.5 𝑑𝑎𝑁

Pentru 𝑝𝑝𝑙 < 4 𝑐𝑚2 → 𝑡𝑔𝛼 > 1.2 Blocul de fundare se va realiza într-o singură treaptă cu înălţimea de 0.80 m.

49

Verificarea la compresiune locală sub cuzinetul din beton armat 𝑙2 =

𝐵 − 𝑏𝑐 2 − 1 = = 0.5 𝑚 2 2 𝑑𝑎𝑁

Rc=95 𝑐𝑚2

𝐴𝑏 = (𝑙𝑐 + 2𝑙1 )(𝑏𝑐 + 2𝑙2 ) = (1.0 + 2 ∗ 0.5) ∗ (1.0 + 2 ∗ 0.5) = 4 m2 𝐴𝑐 =𝑙𝑐 *𝑏𝑐 =1.0*1.0=1.0 m2 3

𝐴

3

4

𝑘𝑖 = √ 𝐴𝑏 = √1 = 2 𝑐

𝑁 = 𝑁1𝑠 = 1222.82 𝑘𝑁 < 𝑘𝑖∗ 𝐴𝑐 ∗ Rc = 1.50 ∗ 1 ∗ 95 ∗ 100 = 14250 kN Verificarea unghiului de rigiditate 0.6

-

Pe direcţia x-x: 𝑡𝑔𝛼1 = 0.35 = 1.7 > 𝑡𝑔𝛼𝑎𝑑𝑚 = 1.4

-

Pe direcţia y-y : 𝑡𝑔𝛼2 = 0.35 = 1.7 > 𝑡𝑔𝛼𝑎𝑑𝑚 = 1.4

0.6

Fig.6. Dimensiunile adoptate pentru realizarea fundaţiei de suprafaţă izolate-rigide tip bloc şi cuzinet:

50

V. Parte personală Studiul comparativ al modelării structurale pentru o clădire de birouri D+P+3

51

Descrierea părţii personale

În cadrul părţii personale se va urmări modelarea şi calculul în două programe distincte a aceleaşi structuri de rezistenţă a unei clădiri cu destinaţia clădire de birouri, cu scopul de a realiza un studiu comparativ în urma analizei statice şi a analizei modale şi de a evidenţia avantaje, dar şi dezavantaje ale programelor de proiectare. În prima parte a acestui capitol structura se va modela în cele două programe : Advance Design care face parte din suita de proiectare GRAITEC Advance, fiind un program performant și ușor de utilizat pentru calculul și optimizarea structurilor. Advance Design deține o platformă CAD intuitivă, instrumente de generare automată a încărcărilor climatice, un motor de calcul performant (analiză modală, statică, neliniară, dinamică temporală, flambaj generalizat), funcții avansate pentru verificarea elementelor din metal, beton și lemn, funcții interactive de postprocesare a rezultatelor și note de calcul generate automat. Axis Vm 12 este un program modern bazat pe metoda elementelor finite. Analiza statică şi dinamică a structurilor bidimensionale precum şi a celor tridimensionale se face atât prin metode de calcul liniare, cât şi neliniare. Programul modelează structuri în cadre plane/spaţiale, grinzi cu zăbrele plane/spaţiale, grinzi în mediul elastic, şaibe în stare plană de tensiune/deformaţii, plăci plane, plăci cu nervuri, plăci în mediul elastic şi structuri de plăci curbe subţiri. La modelarea structurii pot fi utilizate elemente finite într-un număr nelimitat şi în combinaţii libere (ex.: structuri mixte din cadre şi diafragme). Modelarea structurii de rezistenţă în cele două programe a fost transpusă în 5 etape : Etapa 1. În această etapă, în urma predimensionării elementelor de rezistenţă ale structurii (grinzi, stâlpi, plăci) s-au definit aceleaşi secţiuni şi acelaşi material pentru realizarea elementelor structurale. Atât în Advance design, cât şi în Axis s-au adoptat: -

Stâlpi cu secţiunea 40x40 cm realizaţi din beton de clasa C20/25: Grinzi cu secţiunea 50x30 cm realizate din beton de clasa C20/25 Planşee de 13 cm realizate din beton de clasa C20/25.

52

Caracteristicile elementelor structurale în Advance:

Fig.8. Caracteristici grindă

Fig.7. Caracteristici stâlp

Fig.9. Caracteristici planşeu

53

Fig. 10. Caracteristici structurale ale elementelor în Axis Vm 12

Caracteristicile materialelor utilizate pentru realizarea structurii de rezistenţă respectă valorile atât în Advance design cât şi în Axis Vm 12 lucrând practic în ambele programe exact cu acelaşi material şi aceleaşi secţiuni:

Fig.11. Proprietăţile mecanice ale betonului de clasa C20/25 în Advance Design:

54

Fig.12. Proprietăţile mecanice ale betonului de clasa C20/25 în Axis VM 12:

Etapa 2 A doua etapă a realizării calcului structural a constat în dispunerea panourilor de încărcare care ajută la preluarea încărcărilor atât plane, cât şi liniare, generate asupra structurii de rezistenţă în programul Advance Design şi în realizarea domeniilor care servesc acelaşi scop în programul Axis. După cum observăm în această etapă a modelării programele lucrează diferit. Fig.13. Dispunerea panourilor de încărcare în Advance Design:

Fig.14. Realizarea domeniilor în Axis Vm 12:

55

În urma realizării domeniilor, a conformării geometrice, cât şi a dispunerii panourilor de încărcare putem trece la următoarea etapă în proiectarea structurală a clădirii. Etapa 3: În această etapă se vor genera acţiuni/încărcări aferente structurii atât în Axis cât şi în Advance Design. Se numeşte acţiune în construcţii, orice cauză capabilă de a genera stări de solicitare mecanică. Acţiunile sunt reprezentate în calcule prin încărcări (scheme d e încărcare) în cadrul cărora sunt precizate sisteme de forţe, deplasări sau deformaţii impuse, sau în situaţii complexe, ca rezultat al unor fenomene de interacţiune între construcţie şi mediul ambiant. Încărcările sunt caracterizate cantitativ prin parametrii de natura unor intensităţi, pulsaţii având valorile normate stabilite conform prevederilor standardizate. Din punct de vedere al încărcărilor permanente, cât şi a încărcărilor utile în ambele programe dispunerea se face similar.

Fig.15. Încărcare liniară în Advance Design:

56

Fig.16. Încărcări distribuite în Axis VM 12:

În cazul încărcărilor variabile şi accidentale programul Advance design calculează în mod automat coeficienţii necesari pentru determinarea intensităţii încărcării doar prin simpla specificare a locaţiei unde se află clădirea pe harta de zonare conformă în cazul încărcării din zăpada cu CR-1-1-3/2012 , iar în cazul încărcării seismice cu P100-1/2013. Fig.17. Încărcări variabile provenite din acţiunea zăpezii în Advance design:

57

Fig.18. Încărcări accidentale provenite din acţiunea seismului în Advance design:

Ambele programe respectă aceleaşi valori ale intensităţilor încărcărilor cât şi dispunerea acestora pe structura de rezistenţă. Combinaţiile de încărcări necesare la rularea analizei au fost generate în mod automat în programul Advance Design, iar aceleaşi combinaţii au fost transpuse şi în programul Axis: Fig.19.- Combinaţii de încărcări

58

Etapa 4 În cadrul acestei etape se va realiza discretizarea modelului în cele două programe. Discretizarea unei structuri este un proces complex de elaborare a unui model discret care să aproximeze cât mai bine structura continuă reală, din diverse puncte de vedere, ca, de exemplu: - al formei geometrice, - al modului de aplicare a sarcinilor, -al condiţiilor de rezemare, - al rigidităţilor, - al maselor etc. Prin aceasta, studiul mulţimii infinite de puncte a structurii continue date se aproximeză prin studiul mulţimii finite de puncte – noduri – ale reţelei de discretizare a modelului de calcul. În programul Axis Vm 12 reţeaua de discretizare poate fi definită de utilizator astfel având controlul asupra dimensiunii acesteia: Fig.20. – Discretizarea structurii

59

În programul Advance design reţeaua de discretizare se generează automat, realizându-se o reţea optimă de discretizare asociată structurii: Fig.21. Discretizarea structurii

Etapa 5 Această etapă constă în rularea analizei structurii pentru afişarea valorilor Deplasărilor, Eforturilor, Tensiunilor şi modurilor proprii de vibraţie, cât şi în interpretarea acestor rezultate şi menţionarea diferenţelor dintre ele. În mod distinct în programul Advance Design rulează în mod concomitent atât analiza statică a structurii, cât şi analiza modală în timp ce în programul Axis se va rula mai intâi analiza statică, iar după analiza modală. Fig.22. – Secvenţă de calcul

60

Interpretarea şi compararea rezultatelor obţinute în urma analizei statice în programele Advance Design şi Axis VM12. Fig.23. Deplasări pe direcţia verticală din gruparea de acţiuni permanente în programul Advance Design:

Fig.24. Deplasări pe direcţia verticală din gruparea de acţiuni permanente în programul Axis Vm 12:

61

Reprezentarea grafică a deplasărilor exprimate în cm pe direcţie verticală provenite din acţiuni permanente aferente structurii în ambele programe de modelare:

0,5 0,45 0,4 0,35 0,3

Advance Design

0,25

Axis VM12

0,2 0,15 0,1 0,05 0

În urma interpretării rezultatelor s-a observat o diferenţă între deplasările rezultate din cele două programe de 0.009 cm.

Fig.25. Determinarea forţei axiale Nx în combinaţia 3 în programul Axis Vm 12:

62

Fig.26. Determinarea forţei axiale Nx în combinaţia 3 în programul Advance Design:

Reprezentarea grafică a intensităţii forţei axiale exprimată în KN din combinaţia 3 în ambele programe de modelare: 400 200 0 -200 -400

Advance Design

-600

Axis VM 12

-800 -1000 -1200 -1400

În urma interpretarii rezultatelor s-a constatat o diferenţă între cele două intesităţi ale forţei axiale de -52.468 KN

63

Fig.27. Determinarea intensităţii efortului pe direcţia Ny în combinaţia 3 în programul Axis Vm 12:

Fig.28. Determinarea intensităţii efortului pe direcţia Ny în combinaţia 3 în programul Advance Design:

64

Fig.29. Detereminarea intensităţii momentului încovoietor My în programul Axis VM 12:

Fig.30. Detereminarea intensităţii momentului încovoietor My în programul Advance Design:

65

Fig.31. Detereminarea intensităţii momentului încovoietor Mx în programul Advance Design:

Fig.32. Detereminarea intensităţii momentului încovoietor Mx în programul Axis VM 12:

66

Reprezentarea grafică a intensităţii Momentului încovoietor MX exprimată în KN*m din combinaţia 3 în ambele programe de modelare: 25

20

15 Advance Design Axis VM 12

10

5

0

În urma interpretării rezultatelor s-a constatat o diferenţă între cele două intesităţi ale momentului încovoitor Mx de 6.955 KN*m.

Interpretarea rezultatelor la nivelul analizei modale Analiza modală este metoda prin care se determină parametri modali ai unei structuri, (frecvenţa, amortizarea şi forma modală), pentru toate modurile proprii aflate în domeniul de interes. Scopul următor, folosind parametri modali, este de a construi modelul modal al răspunsului. În calcul se vor considera modurile proprii cu o contribuţie semnificativă la răspunsul seismic total, care îndeplinesc următoarele condiţii: - Suma maselor modale efective pentru modurile proprii considerate reprezintă cel putin 90% din masa toatală a clădirii. - Au fost considerate în calcul toate modurile proprii cu masa modală efectivă mai mare de 5% din masa toatlă. În cazul în care aceste condiţii nu pot fi satisfacute se folosesc următoarele relaţii :

r≥ 3√𝑛

unde: r- numărul minim de moduri proprii care trebuie considerate n- numărul de niveluri deasupra secţiunii de încastrare considrate Tr- perioada proprie de vibraţie a ultimului mod de vibraţie considerat r

Tr≤Tc×0.05

67

Fig.33. Perioadele obţinute în urma analizei modale:

Fig.34. Modul 1 de vibraţie în programul Advance Design:

68

Fig. 35. Modul 1 de vibraţie în programul Axis VM 12:

Fig.36. Modul 2 de vibraţie în programul Advance Design:

69

Fig.37. Modul 2 de vibraţie în programul Axis:

Fig.38. Modul 3 de vibraţie în programul Advance Design:

70

Fig.39. Modul 3 de vibraţie în programul Axis:

71

În urma studiului comparativ între programele de modelare şi calcul structural: Advance Design şi AxisVM 12 putem menţiona o serie de asemănări şi deosebiri între cele două programe,dar şi o serie de avantaje şi dezavantaje ale acestora. Din punct de vedere al asemănarilor, ambele programe de modelare structurală folosesc acelaşi principiu de proiectare: Metoda Elementului Finit, iar rezultatele sunt în multe cazuri aproximativ egale, programele se mai aseamănă prin modul de determinare al secţiunilor elementelor structurale şi al materialelor utilizate ambele având opţiunea de biblioteci eletronice de unde putem alege. Din punct de vedere al deosebirilor, pe parcurul realizării proiectului s-au determinat următoarele deosebiri: -

-

-

-

La nivelul conformării geometrice a structurii, în cele doua programe, s-a observat că programul Axis VM12 lucrează cu un model discretizat, acesta necesitând o atenţie sporită la noduri, linii etc, iar în programul Advance Design în cadrul modelării se lucrează cu un model descriptiv - elemente solide văzute 3D. La nivelul distribuţiei încărcărilor programul Advance design are nevoie de dispunerea unor panouri de distribuţie a încărcărilor în timp ce în Axis aceste încărcări se pot distribui direct pe domeniu sau pe elementul liniar. Coeficineţii necesari şi intensitatea încărcării în cazul încărcărilor variabile şi accidentale sunt calculaţi automat în Advance Design doar prin simpla alegere a amplasamentului structurii de pe harta de zonare implementată programului conform normativelor (P100-1/2013, CR1-1-3/2012), iar în Axis aceşti coeficienţi trebuie calculaţi de către utilizator conform normativelor menţionate mai sus. Reţeaua de discretizare a elementelor structurale în programul Axis VM12 poate fi controlată astfel putem alege atât forma reţelei (triunghiulară, pătrată), cât şi mărimea medie a unui element finit având un control permanent asupra acestor aspecte, astfel putem obţine rezultate ale analizelor mai precise. Pe de alată parte, în programul Advance Design, această reţea de discretizare este realizată automat, programul adoptă modelul optim de discrtizare a structurii.

În concluzie putem spune că programele de modelare şi calcul al structurilor sunt foarte necesare unui inginer constructor întrucât uşurează foarte mult munca acestuia şi pot realiza economii foarte importante de timp.

72

BIBLIOGRAFIE

-

SR EN 1991-1-1-2004 – Greutăţi specifice, greutăţi proprii, încărcări utile pentru clădiri; SR EN 1992-1-1-2004 – Reguli generale şi reguli pentru clădiri; Eurocod 2 – Proiectarea structurilor din beton SR EN 1992-1-1/2004; Cod de proiectare seismică P100-1/2013; Comentarii şi exemple de calcul P100-1/2013; Evaluarea acţiunii zăpezii asupra construcţiilor CR 1-1-3/2012; Bazele proiectării structurilor în construcţii CR 0/2012; Proiectarea structurilor de beton după SR EN 1992-1-1 Traian Oneţ, Zoltan Kiss 2008 Nicolae Boţu, Vasile Muşat – Fundaţii vol. I, 2008; NP 112-2013 Normativ privind proiectarea fundaţiilor de suprafaţă; Ghidul utilizatorului Graitec Advance https://www.consoft.ro/axisvm/ http://www.graitec.com/ro/

73