Tolerante in Constructii

8/7/2019 Tolerante in Constructii

1/10

87

TOLERANE I IMPERFECIUNI N EXECUIA

CONSTRUCIILOR METALICEIonel Mircea CRISTUIU, Nicolae MUNTEAN

Departamentul de Construcii Metalice i Mecanica Construciilor

Universitatea POLITEHNICA din Timioara

RezumatO defectiune ct de mic n procesul de realizare a unei lucrri de construcii-montaj, se poatetransforma cu timpul ntr-o neregul de mare amploare, uneori producnd chiar accidente.

nsi remedierea acestei nereguli devine astfel mai grea i mai costisitoare. De aceea,problema prevenirii greelilor, degradrilor, accidentelor devine foarte important. Aceastproblem este indisolubil legat de cea a calitii i siguranei construciilor. Prevenireadeficientelor trebuie fcut prin cunoaterea i respectarea cu strictee a tuturor regulilorconstructive prevzute n prescripiile tehnice.Lucrarea prezint o scurt trecere n revista a tipurilor de deviaii care ar putea aprea nconstruciile metalice, limitrile la care sunt supuse acestea de ctre normativele n vigoare,modul n care este inut cont de imperfeciuni n analiza elastic i un studiu de caz pe oconstrucie de tipul P+2E.

Cuvinte cheie

Structurmetalic; tolerane; imperfeciuni; imperfeciune global; imperfeciune local.

1. IntroducereFie ca este vorba de imperfectiuni generate de procesul de fabricatie sau imperfectiuni

generate de operatiunile de montaj, putem sustine cu certitudine ca Toate structurile suntimperfecte.

Desigur ca este un ideal al tuturor constructorilor ca lucrarile de constructii-montaj sa fie

realizate fara deficiente, sa se evite greselile de orice fel, de orice natura. Insa acest lucru ramane

deocamdata o aspiratie a tuturor celor implicati in aceasta activitate, o modalitate de ridicare a

calitatii si de asigurare a durabilitatii constructiilor, pe care trebuie sa o urmarim cu totii.Imperfectiuniile structurale pot fi impartite in doua mari categorii, imperfectiuni generate

de procesul de fabricatie , care includ imperfectiunile de material, imperfectiunile geometrice lanivelul elementelor structurale si a subansamblurilor si imperfectiuni generate de operatiunile demontaj, adica imperfectiunile geometrice globale si imperfectiunile mecanice la transmitereafortelor si rezemarii.

Pentru reducerea la minim a imperfectiunilor structurale in fabricatie si montaj nivelul

imperfectiunilor se limiteaza prin standarde de calitate si norme de tolerante iar in proiectare

efectul imperfectiunilor se ia in considerare prin intermediul coeficientilor de siguranta si prin

proceduri speciale de calcul.

De asemenea, materialele de constructii trebuiesc insotite intotdeauna de certificate de

calitate (agrementarea materialelor de constructie) iar executia trebuie sa asigure conformitatea

cu proiectul si standardele in vigoare.


2/10

In Romania exista o seama intreaga de STAS-uri si Normative care stabilesc tolerantele si

normele de calitate in executia si montajul constructiilor metalice. Dintre acestea doar cateva

sunt enumerate in randurile de mai jos:

STAS 767/0-88: Constructii civile, industriale si agricole. Constructii din otel. Conditiigenerale de calitate.

STAS 500/1-89: Oteluri de uz general pentru constructii. Conditii generale tehnice de calitate.

STAS 8600-79: Constructii civile, industriale si agrozootehnice. Tolerante si asamblari in

constructii. Sistem de tolerante.

STAS 10564/1-81: Taierea cu oxigen a metalelor. Clase de calitate a taieturilor.

C150-99: Normativ privind calitatea imbinarilor sudate din otel ale constructiilor civile,

industriale si agricole.

C56-85: Normativ pentru verificarea calitatii si receptia lucrarilor de constructii si instalatiiaferente.

In Europa amintim EN1090-1: Executia structurilor metalice. Partea I-a: Norme generale si

norme pentru cladiri.

Tolerantele stipulate de Norme pot fi impartite in doua categorii:

- tolerante la nivelul elementelor- tolerante la nivelul ansamblelorIn Normele de calcul, atat cele europene cat si cele romanesti, se opreaza cu imperfectiuni

echivalente.

Imperfectiunile Globale se iau in considerare in toate cazurile de calcul pe cand imperfectiunile

Locale (la nivelul elementelor structurale), se iau in considerare prin intermediul curbelor de

flambaj si prin calculul de ordinul II.

2. Prescripii tehnice n vigoare; Metode de calcul.2.1 Tolerane pentru ansambluri

Tipul deviaiei Descriere Abateri permise

Pozitia planului axelor la un stalp dinotel fata de un punct de reper PR

= 5 mm

Inaltimea totala a stalpului msurat inraport cu baza sa

h 20m; = 10 mm20 m < h < 100m:

= 0.25(h+20) mmh100m:

= 0.1(h+200)mm

88


3/10


4/10

90

Abaterea a inimii fa de tlpi = 5 mm

nclinarea a tlpilor fa deinim

=

mmb5

100/

nclinarea a tlpilor fa deinim pe poriunea ieit n

consol =

mm

b

3

150/

Lungimea msurat pe axa

central sau la colul uneicorniere:- lungimea de tiere

- elementul la cele douaextremitati este pregtit pentru

contact perfect

= (2+L / 5000) mm

= 1 mm

Rectiliniaritatea la cele dou axe =

mm

L

3

1000/

Contrasageata la mijlocullungimii, masurata cu inima

orizontala =

mm

L

6

1000/

Verticalitatea inimii la rezemare,fr rigidizri la capete

=

mm

h

3

300/

2.3

Imperfeciuni globale2.3.1Introducerea imperfeciunilor cadrului

Se va efectua o evaluare a efectului imperfectiunilor reale, incluzand tensiunile reziduale si

imperfectiunile geometrice cum ar fi abaterea de la verticalitate, curbura initiala datorata

sudurilor sau defectelor de ajustaj sau micile excentricitati care sunt de neevitat la imbinarile

reale.

Efectul imperfectiunilor se va introduce in analiza cadrelor metalice prin intermediul unei

imperfectiuni geometrice echivalente, exprimata printr-o inclinare initiala sau prin fortele

orizontale echivalente ei, conform tabelului de mai jos. Oricare dintre aceste doua metode este

admisa.In general inclinarea initiala se poate produce in orice sens, insa ea va fi introdusa in

acelasi sens in cadrul unei variante de analiza.


5/10

In numaratoarea de stabilire a valorii nc vor fi luati in considerare doar acei stalpi la care

forta axiala Nsd este mai mare sau egala decat 50% din valoarea medie a incarcarii verticale pe

un stalp aferenta cadrului plan analizat. In numaratoarea de stabilire a valorii n c, vor fi inclusi

numai stalpii care se extind pe toate nivelurile incluse in ns. In numaratoarea de stabilire a valorii

ns vor fi incluse numai acele plansee curente sau de acoperis care leaga toti stalpii inclusi in

numaratoarea pentru nc.

In cazul aplicarii unei analize elastice globale, efectele de ordinul II produse de deplasarea

laterala vor fi introduse, fie direct prin efectuarea unei analize de ordinul II, fie indirect prin

intermediul uneia dintre urmatoarele variante:

91

- o analiza elastica de orinul I, cu amplificarea ulterioara a momentelor incovoietoare, caefect al deplasarii laterale.


6/10

- o analiza elastica de ordinul I, cu amplificarea ulterioara a lungimilor de flambaj, ca efectal deplasarilor laterale.

In cazul in care va fi utilizata metoda momentelor incovoietoare amplificate, lungimile de

flambaj in planul cadrului la barele comprimate se vor lua ca pentru un cadru cu noduri fixe.

2.4 Imperfeciuni locale2.4.1Imperfeciunile sistemelor de contravntuiri

Efectele imperfectiunilor vor fi introduse in calculul sistemelor de contravantuire (care se

prevad pentru asigurarea stabilitatii laterale a grinzilor sau a barelor comprimate) prin

intermediul unei imperfectiuni geometrice echivalente a barei contravantuite, sub forma unei

curburi initiale sau sub forma unei forte echivalente stabilizatoare conform tabelului de mai jos.

Efectele datorate deplasarilor initiale ale unui nod si sagetiilor initiale, pot fi inlocuite de

un sistem de forte orizontale echivalente, introduse pentru fiecare tip de stalp in parte (vezi fig de

mai jos.)

Imperfeciuni iniiale laterale Imperfeciuni iniiale de ncovoiere

92


7/10

Aceste deplasari initiale trebuiesc aplicate, pe rand, in toate directiile orizontale. Toate

deplasarile initiale trebuiesc aplicate intr-o singura directie.

In cadrele multietajate, fortele echivalente trebuiesc aplicate pe fiecare etaj in parte.

2.4.2 Analiza global n domeniul elastic

2.4.2.1 Efectul deformatiilor asupra structurii

Valorile eforturilor interne pot fi determinate in doua moduri :

- fie printr-o analiza de ordinul I, folosind geometria nedeformata a structurii;- fie printr-o analiza de ordinul II, ce tine cont de influenta deformatiilor asupra structurii.

Trebuie tinut cont de efectul deformatiilor doar in cazul in care acestea amplifica eforturile

interne si modifica considerabil comportamentul structurii.

Analiza de ordinul I poate fi utilizata in cazul deformatiilor, daca cresterile eforturilor

interne si comportamentul structurii pot fi neglijate. Aceasta conditie este indeplinita in cazul in

care :

10=Ed

crcr F

F pentru analiza elastica

15=Ed

crcr F

F pentru analiza plastica

unde cr este factorul de amplificare a incarcarilor de calcul, incarcari la care structura cedeaza

prin instabilitate elastica.

FEd incarcarile de calcul;

Fcr forta critica elastica de flambaj corespunzatoare instabilitatii globale, determinata

tinandu-se cont de rigiditatea elastica initiala a structurii.

cr 15 pentru analiza plastica deoarece comportamentul structurii poate fi influentat

semnificativ de proprietatiile neliniare ale materialului in starea limita ultima (in cazul in care un

cadru formeaza articulatii plastice cu redistribuirea momentelor sau acolo unde apar deformatii

neliniare neimportante ca valoare).

3. Studiu de cazExecutia defectuoasa a elementelor infrastructurii si suprastructurii unei cladiri conduce in

cele mai multe cazuri la aparitia unor imperfectiuni si deci implicit, la introducerea unor eforturiinitiale in structura. In cele mai multe cazuri, aceste probleme sunt generate de nerespectarea

tolerantelor maxime la montajul pieselor inglobate. Pentru exemplificare se va prezenta cazul

unei cladiri P+2E (fig. 3.1) amplasata in Timisoara.

In acest caz, problemele au fost cauzate de montajul defectuos al pieselor inglobate,

abaterile fata de proiect depasind cu mult tolerantele maxime admise.

Pentru a se putea realiza montajul stalpilor structurii metalice, s-a impus ovalizarea

gaurilor din placile de baza ale stalpilor (fig. 3.2). Datorita gabaritului placilor de baza,

ovalizarile nu au putut insa sa corecteze in intregime abaterile inregistrate la montajul pieselor

inglobate astfel ca s-a realizat un montaj fortat al cadrelor transversale.

Masuratorile topometrice dupa montaj au aratat abateri ale stalpilor de la verticala cu peste

35% fata de valorile maxime admise.

93


8/10

Aceste abateri de la verticalitate au fost introduse in analiza pentru a se verifica starea de

solicitare reala din structura. In urma verificarilor sa constatat o crestere semnificativa a

eforturilor unitare in elementele fata de valorile initiale:

Stalp (parter) : + 17% Stalp (etaj I) : + 40% Stalp (etaj III) : + 50%.

Fig. 3.1 Vedere de ansamblu a structurii

Fig. 3.2 Ovalizarea gaurilor placii de baza

Aceste cresteri nu au condus la depasirea rezistentelor de calcul admise pentru niciunul din

trosoanele stalpului insa deplasarile cumulate au depasit limitele maxime admise.

94


9/10

Fig. 3.3 Axonometria cadrului in care a fost necesara interventia asupra

riglei de la etajul I

Pentru a se corecta pozitia stalpilor a fost necesara scurtarea grindei transversale de laetajul I cu circa 20 mm, slabirea suruburilor imbinarilor stalpiilor iar apoi restrangerea lor.

Refacerea verticalitatii stalpilor a asigurat incadrarea in limitele maxime admise atat pentru

starea limita ultima de rezistenta si stabilitate cat si pentru starea limita a exploatarii normale.

In figurile 3.4 si 3.5 sunt prezentate valorile deplasarilor nodurilor din cadrul cel mai

afectat (cadrul ax 6), valori initiale (dupa montajul fortat al structurii), si valori finale (dupa

scurtarea riglei de la etajul I; slabirea si restrangerea suruburilor din noduri).

Fig 3.4 Valorile deplasarilor initiale Fig. 3.5 Valorile deplasarilor finale

4. Concluzii

Montajul deficitar al pieselor inglobate, si anume dezaxarea acestora cu valori importante,

in cele mai multe cazuri, conduce la nealinierea elementelor structurii principale de rezistenta. In

acest caz, responsabilul de executie al structurii apeleaza la un montaj fortat al elementelorprincipale ale structurii de rezistenta, rezultand in final abateri mari, pe orizontala, ale nodurilor

cadrelor.

95


10/10

96

Masuratorile topometrice la fata locui au scos in evidenta valori ale deplasarilor pe

orizontala, care depasesc valorile maxime admise. Acest lucru a impus realizarea unui studiu

suplimentar care sa tina cont de efectul acestor deplasari.

In urma studiului efectuat s-a ajuns la concluzia, ca desi eforturile obtinute in urma

introduceri abaterilor inregistrate prin masurari topometrice au crescut semnificativ, eforturile

unitare in structura analizata au fost in limita celor admisibile.

Bibliografie

1. ENV 1993-1-1 Eurocode 3: Design of steel structures Part.1.1: General Rules and rulesfor buildings, 1992.

2. D. Dubina, J. Rondal & I. Vayas: Calculul Structurilor Metalice Eurocode 3 WorkedExamples; CME TEMPUS 01198.

3. FD ENV 1090-1: Execution des structures en acier normalisation francaise.4. Ion Stratescu: Breviar de defecte in constructii, Editura Tehnica Bucuresti, 1990.

Tolerante in Constructii

Documents

Transcript of Tolerante in Constructii