Structuri Din Elemente Stratificate

STRUCTURI DE CONSTRUCTII STRATIFICATE

REABILITARE STRUCTURA PE CADRE UTILIZAND PAF

Prezenta lucrare abordeaza cazul unei cladiri ce face parte dintr-un ansamblu de constructii ce alcatuiesc o statie de epurare din cadrul orasului Moinesti. In urma unui studiu s-a stabilit necesitatea reabilitarii acestui obiectiv care se afla intr-o stare nu tocmai corespunzatoare din diferite cauze precum nerealizarea unor lucrari de reparatie si intretinere, exploatare incorecta, conditiile de mediu, precum si lipsa fondurilor.

In urma accesarii unui program european s-au propus lucrari de modernizare si extindere a acestui ansamblu. In continuare vom prezenta un caz particular ce presupune transformarea unei cladiri care pana in momentul de fata avea drept destinatie spatiu de depozitare, vestiar si punct de supraveghere si transformarea ei intr-un laborator ,precum si montarea in cadrul acestei cladiri a echipamentului ce presupune automatizarea acestei statii.

Motivarea lucrarii

Descrierea din punct de vedere arhitectural si structural a obiectivului

Cladirea vizată are o forma rectangulara de dimensiuni 8,40m x 5,45.Inaltimea nivelului este de 4,15 m.

Structura cladirii este una clasica alcatuita din cadre din beton monolit si planseu-acoperis din beton armat. Fundatiile alcatuiesc un contur inchis cu evazari în dreptul stâlpilor.

Descrierea din punct de vedere arhitectural si structural a obiectivului

Betonul utilizat la structura de rezistenta este de clasa C16/20 sau B250.Peretii de inchidere sunt din zidarie de cărămidă de 25 cm. Golurile au fost bordate cu buiandrugi. Pentru evaluarea si stabilirea starii actuale a constructiei se va realiza o expertiza in care se vor preciza in ce conditii cladirea studiată poate sa-și indeplinească sarcinile conform noilor exigențe pe care le impune noua destinatie a cladirii.

La inspectia vizuală a starii cladirii s-au constat următoarele:- decopertări ale betonului din stalpi ceea ce face vizibilă armătura transversală a stalpilor.- degradarea trotuarelor din jurul cladirii.- infiltratii de apa la nivelul acoperisului datorate degradarii hidroizolatiei.- degradări ale luminatoarelor metalice care nu mai sunt etanse.- fisuri locale in peretii de inchidere care sunt din zidarie de cărămidă.-degradări ale finisajelor și tencuielor.

În urma studierii unor planse de rezistență ce compun cartea construcției s-a identificat armarea elementelor suprastructurii și anume planșeu, grinzi, stâlpi.Planșeu h=10cm armat cu bare independente Φ8/ 15cm OB37.Grindă secundară 200x400mm -2 Φ12 PC 52 inferior si superior ,etrieri Φ 6/100mm OB37.Grindă secundară 250x450mm -3Φ12 PC 52 inferior si - 3Φ12 PC 52 superior ,etrieri Φ 6/150mm OB37.Grindă principală 300x600mm -3Φ14PC 52 inferior si - 3Φ14 PC 52 superior ,etrieri Φ 8/150mm OB37.Stalpi 400x450mm - 4Φ18/latura PC ,etrieri Φ 8/200mm OB37.

Degradari ale structurii - imagini

Degradari ale structurii - imaginiDegradari ale structurii - imagini

Analiza structurală a cladirii

Noua destinatie a clădirii presupune desfăsurarea unor activități zilnice de către un personal calificat îm condițiile unei echipări corespunzătoare a spațiului.

Atașarea de structura existentă a instalatiilor de ventilare , a instalatiilor electrice si de stingere a incendiilor si de încălzire.

Trecerea clădirii de la categoria de importanță redusă la una normalăDispunerea pe acoperisul clădirii a unor panouri fotovoltaice precum si

a echipamentelor de prindere a acestoraToate aceste modificări aduse presupun un studiu care să reflecte

faptul că structura de rezistență în starea actuală este capabilă sa corespundă noilor cerințe impuse.

Ce presupune noua destinatie a clădirii

In urma realizării unei analize statice utilizând un program cu element finit se va determina starea de eforturi din structură, se vor analiza fiecare element si se va verifica daca este depașita capacitatea portantă a acestor elemente.

Grinzile secundare 200x400 mm

Grinda Gr2

Grinda Gr3

Analiza structurală a cladiriiÎncărcăriPermanenteGreutatea proprie structură – calculată automat de programGreutate proprie straturi acoperiș terasă 0,4 kN/mpGreutate proprie luminator existent 0,2 kN/mpVariabileÎncărcarea din zăpadă s0,k=2 kN/mpÎncărcarea utilă dată de prezența unui om pe acoperiș 1kNÎncărcări cvasipermanenteÎncărcări date de instalațiile existente în clădire 0,2 kN/mpÎncarcarea din vânt nu se ia in considerare pentru o astfel de structură și regim de înălțime.SeismulPentru declararea încărcării din seism trebuiesc dfiniți:Perioada de colț pentru amplasament Tc=0,7 s (conform P100/2006)Accelerația terenului ag=0,24g (conform P100/2006)Factorul de comportare q=6,75Categoria de importață D, clasa IV de importanță la seism cu γI = 0,8Combinarea încărcărilorStarea limită ultimă SLUC1 – 1,35 Permanente + 1,5 Zapadă + 1,05 UtilăC2– 1,35 Permanente + 1,05 Zapadă + 1,5 UtilăCombinația pentru analiza modală:C3 – 1 Permanente + 0,4 (Utile + Zăpadă)Combinații seismice :C4 – 1 Permanente + 0,4 (Utile + Zăpadă) +0,8 SeismC5 – 1 Permanente + 0,4 (Utile + Zăpadă) – 0,8 SeismStarea limită de serviciu SLSC4 – 1 Permanente + 0,4 (Utile + Zăpadă) +0,6 SeismC5 – 1 Permanente + 0,4 (Utile + Zăpadă) – 0,6 SeismAl doilea model reflectă situația în care clădirii i se schimbă destinația și se dotează conform noilor exigențe.Ca și încărcări suplimentare putem preciza :Majorarea încărcării permanente pe acoperis, ca urmare a amplasării unor panouri solare pe acoperis, cu 0,5 kN/mpMajorarea încărcării cvasipermanente prin instalatiile montate la 0,5 kN/mpModificarea categoriei și clasei de importanță de la D cu IV la C cu III ceea ce ne conduce la modificarea factorului de importanţă şi expunere a construcţiei la cutremur la γ I = 1 folosit în cadrul combinațiilor.

Analiza structurală a cladirii

Grinda Gr2

Grinda Gr3

Determinarea capacității portante a elementelor de tip grinda si stâlp si consolidarea lor.

Grinda Gr2

Calculul se va efectua utilizand un program apartinand celor de la Sika FRP Analysis cu utilizarea exclusivă a platbandelor din cataloagele Sika.Grinzi secundare 200x400 mmMoment de consolidare Msd=33,164kN*m


Grinda Gr2


Grinda Gr2

Grinzi principale 300x600 mmMoment de consolidare Msd=89,947 kN*m


Grinda Gr2


Grinda Gr2

Stalpi 400x450 mm

Grinda Gr2

Materiale utilizate

Grinda Gr2

Verificarea luminatorului din PAFS având formă de con utilizând un calcul analitic

PAFS 14kN

m3

EPAFS 80000N

mm2

q 2kN

m2

L 1.5 m hc 8 mm

Rt 2400N

cm2

Ri 2500N

cm2

f 0.5 m

Grinda Gr2

Verificarea luminatorului din PAFS avand formă de con utilizând un calcul analitic

tan ( ) =L

2 f1.5 atan 1.5( ) 56.3099deg 56.3099deg

cos ( ) 0.5547 sin ( ) 0.8321

y1L8

2f4

2

0.2253m y33L8

23f4

2

0.676m

y22L8

2f2

2

0.4507m y44L8

2f1

2

0.9014m

Evaluarea încãrcãrilor pentru cupola de acoperis

din greutate proprie :

g1 PAFS hc 1 0.112kN

m2

g2 0.5 g1 0.056kN

m2

g g1 g2 0.168kN

m2

din zãpadã

q 2.0kN

m2

Grinda Gr2


Determinarea efortului de membrana din cupola :din greutate proprie

Ry g Sy

Sy r y

r y cos y siny cos r2 sin

r r2 sin r2 cos

Rezulta :

r2 ycos ( )

sin ( ) y

r2 ysin ( )

cos ( ) y

N r2 pz y tan ( ) g sin ( )N

Ry

2 r cos ( )g r y

2 r cos ( )

Grinda Gr2


N r2 pz y tan ( ) g sin ( )N

Ry

2 r cos ( )g r y

2 r cos ( )

N y tan ( ) g sin ( )N

Ry

2 r cos ( )g y

2 cos ( )

Ng y

2 cos ( )

y 0 N0g y

2 cos ( ) 0 N0 y tan ( ) g sin ( ) 0

y y1 0.2253m N1g y

2 cos ( ) 0.0341

kN

m N1 y tan ( ) g sin ( ) 0.0473

kN

m

y y2 0.4507m N2g y

2 cos ( ) 0.0682

kN

m N2 y tan ( ) g sin ( ) 0.0945

kN

m

y y3 0.676m N3g y

2 cos ( ) 0.1024

kN

m N3 y tan ( ) g sin ( ) 0.1417

kN

m

y y4 0.9014m N4g y

2 cos ( ) 0.1365

kN

m N4 y tan ( ) g sin ( ) 0.189

kN

m

Grinda Gr2

Verificarea luminatorului din PAFS avand formă de con utilizând un calcul analiticN4

g y2 cos ( )

0.1365kN

m N4 y tan ( ) g sin ( ) 0.189

kN

m

Eforturi din greutate proprie

din zapada

180 deg 90 deg 33.6901deg

py q cos ( ) sin ( ) 0.9231kN

m2

pz q cos ( )( )2 1.3846

kN

m2

r y cos a( ) y sin ( ) r2r

cos ( )y

sin ( )

cos ( ) y tan ( ) Ry r

2 qr r2 sin ( ) r2 cos ( )

Grinda Gr2


N r2 pz q y sin a( )( )2 tan ( )N

Ry

2 r sin ( )q r

22 r cos ( )

y sin ( ) q2 cos ( )

N q y sin ( )( )2 tan ( )N

q y tan ( )2

Grinda Gr2


y 0 N00q y tan ( )

20 N00 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 0

y y1 0.2253mN11

q y tan ( )2

0.338kN

m N11 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 0.468kN

m

y y2 0.4507mN22

q y tan ( )2

0.676kN

m N22 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 0.9361kN

m

y y3 0.676m N33q y tan ( )

21.0141

kN

m N33 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 1.4041kN

m

y y4 0.9014m N44q y tan ( )

21.3521

kN

m N44 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 1.8721kN

m

N44q y tan ( )

21.3521

kN

m N44 q y sin ( )( )

2 tan ( ) 1.8721kN

m

Eforturi din zãpadã

din greutate proprie si zãpadã

Grinda Gr2

Verificarea luminatorului din PAFS avand formă de con utilizând un calcul analiticEforturi din zãpadã

din greutate proprie si zãpadã

y 0 N0f 1.35N0 1.5N00 0 N0f 1.35N0 1.5N00 0

y y1 0.2253m N1f 1.35N1 1.5N11 0.5531kN

m N1f 1.35N1 1.5N11 0.7658

kN

m

y y2 0.4507m N2f 1.35N2 1.5N22 1.1062kN

m N2f 1.35N2 1.5N22 1.5317

kN

m

y y3 0.676m N3f 1.35N3 1.5N33 1.6593kN

m N3f 1.35N3 1.5N33 2.2975

kN

m

y y4 0.9014m N4f 1.35N4 1.5N44 2.2124kN

m N4f 1.35N4 1.5N44 3.0633

kN

m

Eforturi din greutate proprie si zãpadã

Grinda Gr2


Tensiunea maxima in element

Rt 2400N

cm2

N4f

hc27.655

N

cm2

<

Rt 2400N

cm2

N4f

hc38.2915

N

cm2

<

Grinda Gr2

Perspective ale clădirii studiate

VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE!

Structuri Din Elemente Stratificate

Documents

Transcript of Structuri Din Elemente Stratificate