P100-1/2013 structuri duale de beton armat

Dexter

Am si eu o nelamurire legata de impartirea in sisteme structurale pentru cladirile de beton.

SIstemul dual este definit ca un sistem in care incarcarea seismica este preluata si de cadre si de pereti.

Pentru cazul de sistem dual cu pereti predominanti de exemplu, peretii contribuie cu maxim 65% in preluarea

fortei taietoare de baza iar cadrele contribuie cu cel putin 35%.

Intrebarea este daca aceasta distributie trebuie sa rezulte dintr-un calcul al structurii in functie de rigiditatile relative

ale celor doua subsisteme (adica in urma calculului seismic elastic suma fortelor taietoare din stalpii structurii reprezinta mai

mult de 35%) sau este vorba de o distributie a capacitatilor de preluare a fortei taietoare (cadrele trebuie alcatuite astfel

incat sa reziste la cel putin 35% din forta taietoare de baza, indiferent de procentul care le revine efectiv din calculul elastic

al structurii)?

Multumesc mult!

viorelpopa

Buna ziua,

Problema pe care o ridicati este destul de complicata. Mai intai trebuie sa avem in vedere ca aceasta clasificare a structurilor in structuri duale cu cadre preponderente sau structuri duale cu pereti preponderenti are caracter conventional. Prin aceasta clasificare se urmareste selectarea unor metode de proiectare potrivite cu sistemul structural ales astfel incat structura sa indeplineasca in final exigentele de performanta.

In principiu, clasificarea ar trebui facuta in functie de aportul celor doua subsisteme structurale la preluarea fortelor laterale seismice. Insa contributia acestora la preluarea fortelor laterale se schimba in functie de amplitudinea deplasarilor laterale deoarece rezistenta si rigiditatea acestora se schimba permanent din cauza deformatiilor ciclice in domeniul plastic (ma refer aici la rezistenta de ansamblu la forte laterale, care poate fi limitata prin rezistenta la incovoiere a unor elemente structurale, si nu strict la rezistenta la forte taietoare). Astfel, nu se poate face decat o apreciere conventionala a contributiilor relative ale celor doua subsisteme structurale la rezistenta si rigiditatea de ansamblu a structurii.
Aceasta cuantificare necesita insa cunoasterea in detaliu a alcatuirii constructiei, la nivel de detalii de armare, informatii care nu sunt disponibile in primele faze de proiectare.

De aceea, in faza de proiectare este recomandabil ca aceasta clasificare sa se faca in functie de contributia celor doua subsiteme care rezulta din calculul static conventional, considerand raspunsul elastic al elementelor structurale. Daca in urma proiectarii efective, se realizeaza factori de suprarezistenta aproximativ egali in cele doua subsisteme structurale se poate considera ca ipoteza simplificatoare adoptata initial este justificata.

Este recomandabil ca sistemele structurale de tip dual sa fie verificate prin metode de calcul de complexitate superioara (calcul static neliniar sau dinamic neliniar) care sa puna in evidenta contributia celor doua subsisteme structurale si sa permita verificarea explicita a ductilitatii elementelor structurale.

Dexter

Va multumesc pentru raspuns!

Intre timp am mai cautat si se pare ca nu exista un consens in ceea ce priveste clasificarea sistemelor duale. 

In SUA daca subsistemul format din cadre este dimensionat si detaliat astfel incat sa poata prelua cel putin 25% din forta seismica totala, structura este considerata duala indiferent de cat revine cadrelor in urma analizei elastice sub forte de cod.

Pe de alta parte, Paulay in cartea sa din '92 - Seismic Design Of Reinforced Concrete And Masonry Buildings spune ca este gresit sa se aloce forte seismice separat celor doua subsiteme si ca trebuie sa se tina seama de interactiunea dintre ele. Mai departe da exemple de structuri duale in care, in functie de lungimea peretilor, acestia preiau mai mult sau mai putin din forta taietoare de cod in urma analizei elastice.

Cazul pe care il descrieti, in care, din calculul elastic si apoi in urma detalierii, se confirma raportul de distributie intre cadre si pereti este un caz fericit. Eu eram curios daca se poate imbunatati comportarea de ansamblu a unei structuri formate din cadre si pereti aflati in zona centrala prin intarirea cadrelor de pe perimetru. Problema este ca, in cazul meu, prin adoptarea unor dimensiuni generoase de stalpi si grinzi perimetrale, din calcul elastic nu reusesc sa dau cadrelor mai mult de 15-16%. 

In cazul asta ar trebui probabil sa dimensionez armatura longitudinala din pereti, grinzi si stalpi si sa fac o analiza static neliniara, sa repet apoi procesul pana cand deplasarea capabila a structurii este mai mare decat cea impusa de seismul de proiectare. Numai ca dureaza foarte mult.

Ma gandeam ca trebuie sa existe un criteriu simplu pentru clasificarea in sisteme duale sau siteme cu pereti. Fortele seismice la care trebuie dimensionata structura sunt cu cel putin 20% mai mici in cazul structurii duale fata de o structura cu pereti necuplati.

Multumesc mult!

viorelpopa

La proiectarea structurilor duale trebuie sa se tina seama ca se alatura doua subsisteme structurale cu raspuns histeretic diferit si cu deformate de ansamblu diferite. Prin urmare, la structurile cu diafragme orizontale, repartitia fortelor intre cadre si pereti se schimba in functie de amplitudinea deformatiilor laterale. Cu siguranta, la proiectare trebuie sa se tina seama de interactiunea dintre ele mai ales in domeniul de deformatii neliniare (as spune ca sunt de acord cu prof. Paulay daca nu ar suna un pic caraghios). Indiferent de criteriile de clasificare, nu uitati ca metoda fortelor laterale statice echialente are caracter conventional si raspunsul structurilor atipice trebuie verificat prin metode de calcul de complexitate superioara.

In proiectarea conventionala, bazata pe cele mai simple metode de calcul, avem nevoie sa selectam valorile factorului de comportare pentru calculul actiunii seimice. De aceea, codul de proiectare prevede criterii conventionale de incadrare a structurilor in categorii. Structurile duale au redundanta mai mare decat cele cu pereti necuplati si, de aceea, factorii de comportare sunt mai mari.

Intr-o structura duala, cadrele intarite pot prelua momentul global de rasturnare prin mobilizarea unui efect indirect puternic dar nu pot degreva peretii de forta taietoare. Daca peretii sunt incarcati puternic la taietoare si mai putin la moment incovoietor se poate favoriza ruperea acestora la forta taietoare. Intrucat panourile de pereti au deplasari foarte mici la primul nivel, cadrele relativ flexibile vor prelua semnificativ forta taietoare numai dupa degradarea peretilor. Daca doriti sa limitati nivelul de degradare al peretilor este de dorit sa ii intariti pe acestia si nu cadrele perimetrale.

Dexter

Va multumesc mult pentru sfaturi si pentru timpul acordat!