STUDIUL DIFERENTELOR DINTRE STRUCTURILE DIN BETON ARMAT, OTEL SI COMPOZITE (OTEL-BETON)

User Rating: 0 / 5

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive
 

STUDIUL DIFERENTELOR DINTRE STRUCTURILE DIN BETON ARMAT, OTEL SI COMPOZITE (OTEL-BETON)

 

lector asistent CMS UTM, inginer, MSc. Vasile GAŞPAR,

inginer, MSc. Vladislav ZUBCO.

Universitatea Tehnică a Moldovei (Conferinţa Ştiinţifică a Colaboratorilor, Doctoranzilor şi Studenţilor UTM, ediţia 2012)

Rezumat: În prezenta lucrare a fost efectuat studiul diferențelor dintre structurile din beton armat, otel si compozite (otel-beton). Calculele respective au fost efectuate prin metoda elementelor finite, utilizând programele de calcul: AxisVM, Robot Structural Analysis, IDEA RS, Mathcad si CodeForm/CodeProof.

Cuvinte cheie:  structura, rigiditate, schemă  de calcul, beton armat, otel, element compozit, softuri de calcul ingineresc, Eurocode, principii de calcul.

În prezenta lucrare a fost efectuat calculul unui cadru alcătuit din elemente din beton armat, elemente din otel si elemente compozite (fig. 1) acționat de: sarcina din masa proprie, sarcina normata si sarcina de la acțiunea vintului. Pentru toate cele 3 structuri au fost proiectate si dimensionate elementele pentru a rezista la acțiunea forțelor exterioare.

Pentru structura din beton armat , calculele, armarea si dimensionarea elementelor s-au efectuat conform Eurocode EN 1992-1-1 in AxisVM.

 

Pentru structura din otel, calculele si dimensionarea elementelor/pofilelor s-au efectuat conform Eurocode EN 1993-1-1 in AxisVM. In procesul de proiectare a grinzilor metalice a fost luate in considerație (cu ajutorul softului IDEA RS) poziția suporturilor/reazemelor laterale a tălpii superioare a pofilelor, ceea ce a micșorat considerabil influenta flambajului lateral-torsional asupra rezistentei totale a profilului.

Din motiv ca pentru calculul structurilor compozite nu exista (posibil) soft specializat, a fost utilizat Robot Structural Analysis in care este posibila introducerea parametrica a caracteristicilor, secțiunilor/ rigidității. Caracteristicile/ rigiditățile secțiunilor care au fost introduse in Robot Structural Analysis au fost calculate in Mathcad. Proprietățile generale ale secțiunii au fost calculate luând in considerație raportul modulurilor de elasticitate a materialelor componente.

Proprietățile secțiunilor elementelor dimensionate ale celor 3 structuri au fost introduse in tabelele/graficele ce urmează.

Tipul elementelor structurii

EI
[kN*m2]

Masa liniara
[kg/m]

Masa totala
[t]

Coloane

Grinzi

Coloane

Grinzi

compozite

65095

100%

88610

100%

307,12

100%

61,35

100%

33,71

100%

oțel

42656

66%

66685

75%

99,42

32%

79,19

129%

19,46

58%

beton armat

53375

82%

119149

134%

467,72

152%

455,83

743%

103,53

307%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Concluzie: 

•      Masa totală a structurilor compozite este cu mult mai mică decât a celora din beton armat (cu 207%), însă mai mare decât cea a structurilor din metal (cu 42%), fapt ce influențează direct mărimea forțelor seismice.

•      Grinzile structurilor compozite posedă o rigiditate mai mare raportată la masa liniară în comparație cu elementele din beton armat sau oțel, pentru structuri cu aceiași parametri arhitecturali.

•      Datorită rezistenței relativ mari a elementelor compozite raportată la dimensiunile geometrice ale acestora, structurile compozite reprezintă o soluție perfectă la edificarea clădirilor cu multe nivele și deschideri mari în zonele seismice.

•      În pofida avantajelor lor, elementele compozite prezintă unele dificultăți la etapa de proiectare, calculul fiind unul mai complicat în comparație cu cel al elementelor din oțel sau beton armat, calcul ce nu este efectuat de majoritatea soft-urilor inginerești dintre care fac parte și “SCAD”, “AxisVM”, “Autodesk Robot Structural Analysis”.

 

 

Bibliografie:  

1.      EN 1992-1-1.

2.      EN 1993-1-1.

3.      EN 1994-1-1.

4.      „Structural design of steelwork to EN1993 and EN1994”, L.Martin, J.Purkiss.

5.      „Design Aids for Eurocode 2”, Taylor&Francis.

PrintEmail