Calcul Structural

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  • UNIVERSITATEA POLITEHNICA

    TIMIOARA

    FACULTATEA DE CONSTRUCII DEPARTAMENTUL DE CONSTRUCII METALICE I

    MECANICA CONSTRUCIILOR Centrul de Excelenta pentru Mecanica Materialelor

    i Sigurana Structurilor CEMSIG Ioan Curea 1, 300224 Timioara, ROMNIA

    Telefon Departament: ++40.256.403911 CEMSIG: ++40.256.403932 e-mail: dan.dubina@ct.upt.ro

    Fax ++40.256.403917 ++40.256.403932

    http://cemsig.ct.upt.ro

    Contract nr. 425/08.12.2009

    CALCULUL STRUCTURAL GLOBAL AL STRUCTURILOR METALICE

    Recomandri, comentarii i exemple de aplicare n conformitate cu SR EN 1993-1-1 i SR EN 1998-1

    Redactarea I-a

    Timioara, august 2010

  • COLECTIV DE ELABORARE

    ef Proiect

    Prof. Dr. Ing. Dan DUBIN _____________________

    Membri:

    Conf. Dr. Ing. Florea DINU _____________________

    Conf. Dr. Ing. Aurel STRATAN _____________________

    Drd. Ing. Norin FILIP-VACARESCU _____________________

  • 1

    Cuprins CUPRINS.............................................................................................................................................................. 1

    1 INTRODUCERE ......................................................................................................................................... 3 2 MODELAREA STRUCTURILOR PENTRU ANALIZA GLOBAL .................................................. 4

    2.1 INTRODUCERE....................................................................................................................................... 4 2.2 CLASIFICAREA STRUCTURILOR IN CADRE.............................................................................................. 5 2.3 IMPERFECIUNI ..................................................................................................................................... 7

    2.3.1 Imperfeciuni globale pentru cadre................................................................................................. 8 2.3.2 Imperfeciuni locale pentru elemente ............................................................................................ 10 2.3.3 Imperfeciuni pentru sistemul de contravntuiri ........................................................................... 11

    2.4 REPREZENTAREA COMPORTRII NODURILOR IN ANALIZA ................................................................... 12 2.4.1 Clasificarea nodurilor dup rigiditate .......................................................................................... 13 2.4.2 Clasificarea nodurilor dup rezisten. ........................................................................................ 15 2.4.3 Clasificarea nodurilor dup ductilitate......................................................................................... 17 2.4.4 Clasificarea seciunilor elementelor ............................................................................................. 18

    2.5 MODELAREA STRUCTURILOR PENTRU ANALIZA STRUCTURALA .......................................................... 20

    3 CALCULUL STRUCTURILOR LA ACIUNI STATICE................................................................... 30 3.1 INTRODUCERE..................................................................................................................................... 30 3.2 ANALIZA ELASTICA............................................................................................................................. 33

    3.2.1 Analiza elastica de ordinul I ......................................................................................................... 33 3.2.2 Analiza elastica de ordinul II ........................................................................................................ 36 3.2.3 Analiza de stabilitate..................................................................................................................... 39

    3.3 ANALIZA GLOBAL PLASTIC............................................................................................................. 44 3.3.1 Analiza plastica de ordinul I (rigid-plastic) ................................................................................ 45 3.3.2 Analiza plastica de ordinul II........................................................................................................ 47

    3.4 APLICAIE: CALCULULUI UNEI STRUCTURI IN CADRE METALICE MULTIETAJATE ................................ 52 3.5 APLICAIE: CALCULULUI UNEI HALE CU STRUCTURA METALICA ........................................................ 59

    4 CALCULUL LA ACIUNEA SEISMIC ............................................................................................. 60 4.1 CONCEPTE DE PROIECTARE SEISMIC ................................................................................................. 60

    4.1.1 Conceptul de proiectare disipativ a structurii............................................................................. 61 4.1.2 Conceptul de proiectare slab-disipativ a structurii..................................................................... 65 4.1.3 Alegerea principiului de proiectare .............................................................................................. 65

    4.2 ACIUNEA SEISMIC ........................................................................................................................... 66 4.2.1 Generaliti ................................................................................................................................... 66 4.2.2 Reprezentarea de baz a aciunii seismice.................................................................................... 72 4.2.3 Reprezentarea alternativ a aciunii seismice .............................................................................. 75 4.2.4 Spectru de calcul pentru analiza elastic...................................................................................... 79 4.2.5 Combinarea aciunii seismice cu alte tipuri de aciuni ................................................................. 80

    4.3 METODE DE CALCUL STRUCTURAL ..................................................................................................... 81 4.3.1 Metoda forelor laterale ................................................................................................................ 82 4.3.2 Calcul modal cu spectre de rspuns.............................................................................................. 85 4.3.3 Calcul dinamic liniar .................................................................................................................... 92 4.3.4 Calcul static neliniar..................................................................................................................... 92 4.3.5 Calcul dinamic neliniar................................................................................................................. 97

    4.4 REGULARITATEA STRUCTURAL I IMPLICAIILE ASUPRA CALCULULUI STRUCTURAL ....................... 99 4.4.1 Criterii de regularitate n plan.................................................................................................... 100 4.4.2 Criterii de regularitate n elevaie............................................................................................... 102 4.4.3 Alegerea metodei de calcul structural......................................................................................... 103

    4.5 MODELAREA STRUCTURII ................................................................................................................. 105 4.5.1 Generaliti ................................................................................................................................. 105 4.5.2 Modelarea maselor ..................................................................................................................... 106 4.5.3 Modelarea amortizrii ................................................................................................................ 108 4.5.4 Modelarea proprietilor mecanice ale structurii....................................................................... 109

  • 2

    4.5.5 Efectele de torsiune accidental.................................................................................................. 111 4.6 COMBINAREA EFECTELOR COMPONENTELOR ACIUNII SEISMICE...................................................... 114 4.7 CALCULUL DEPLASRILOR ............................................................................................................... 115 4.8 APLICAII ......................................................................................................................................... 117

    4.8.1 Metoda forelor laterale .............................................................................................................. 117 4.8.2 Calcul modal cu spectre de rspuns............................................................................................ 127 4.8.3 Calcul static neliniar................................................................................................................... 143 4.8.4 Calcul dinamic neliniar............................................................................................................... 144

    5 ANEXA 1: CALCULUL SIMPLIFICAT DE ORDINUL I LA STRI LIMIT ULTIME ............ 146 5.1 PROCEDEUL DE CALCUL.................................................................................................................... 146

    5.1.1 ncrcarea modificat corespunztoare criteriului Merchant-Rankine...................................... 146 5.1.2 Analiza elasto-plastic modificat corespunztoare criteriului Merchant-Rankine................... 147 5.1.3 Capacitatea seciunii modificat pentru a corespunde criteriului Merchant-Rankine ......