Inginerie Seismica

Inginerie seismica Calculul la starile limita ultime: Structurile de rezistenta vor trebui sa fie inzestrata cu rezistenta prevazuta cu rezistenta prevazuta in normativul P100. Aceasta presupune si nerespectarea conditiei date in P100 pentru obtinierea capacitatii de disipare a energiei necesara a fi asigurata in zonele critice (in zonele disipative ) ale structurii. Obs. 1.In zonele disipative sunt zone special proiectate cu structuri pentru a disipa ingineria seismica indusa de cutremur. 2. In cazuri bine justificate se poate proiecta structuri la valori mai mari ale fortei seismice de proiectare decat in codul P100 cu reducerea masurilor de ductilizare. In plus se mai fac si verificari la stabilitate sub actiunea fortei sesimice precum si verificari de stabilitate la alunecare. O verificare la stabilitate este cea locala, respectiv verificarea pierderii stabilitatii elementelor. Ultimul aspect al calculului in SLU il constituie limitarea deplasarilor laterale sub actiunile seismice asociate starilor limita ultime. Evitarea riscului prabusirii elementelor nestructurale peste persoanele din cladiri. Cum se verifica … de siguranta a vietii ? Starile limita ultime SLU sau ULS Domenii de solicitare a structurii de rezistenta I. Domeniul limitarii elastice de comportare a structurii de rezistenta. P < Pe – limita de elasticitate II. Domeniul postelastic de comportare a structurilor de rezistenta pt P>Pe

I.

K – rigiditatea fortei P care produce deplasarea ▲ Observatie: Pt. ▲ = 1 => K = P  K = P = tg. α ▲  tg. α = K = ct II.



rigiditatea K’

ct  K’ - variabila

Obs. Rigiditatea depinde de nivelul de solicitare a structurii (de P).

K’ = rigiditatea in domeniul postplastic. K= rigiditatea in domeniul elastic.

Prin definitie: Factorul de ductilitate de deplasare a structurilor de rezistenta sau a elementului de rezistenta dupa caz. Curba P - ▲ schematizata (Curba biliniara tip Prandtl) - pt. Calcul:

Curba P - ▲ schematizata (biliniara cu consolidare in domeniul postelastic).

B. Calculul la starile limita de serviciu SLS Se efectueaza pentru a verifica limitarea degradarilor si in consecinta – de limitare a pagubelor – produse in cutremure. Consta in determinarea deplasarilor relative de nivel a structurilor de rezistenta produse de forta seismica considerate cu intensitate corespunzatoare SLS. Fortele pentru calcul SLS au intensitati mai mici pt calcul in ULS.

Scopul calculului in SLS il constitue limitarea deplasarilor elementelor structurale; echipaje tehnologice; obiecte de valoare etc. Care sunt preluate de planseele concepute si realizate ca diafragme orizontale (saibe) si transmise structurilor verticale de rezistenta de la care sunt transferate la teren prin intermediul fundatiilor. Redundanta structurii. Se intelege ca ruperea unui singur element sau unei singure legaturi a structurii cu ….. de fundatie (baza de sprijin) nu conduce automat la pierderea stabilitatii (lucruri in plus) ; cu cat avem mai multe legaturi in plus cu atat constructia e mai stabila. Pentru constructiile in zonele seismice asigurarea redundantei consta in

realizarea unui mecanism de plastificare cu suficiente zone plastice care sa permita exploatarea rezervelor de rezistenta a structurii si disiparea avantajoasa a .. seismice. - ex: structura in cadre din beton armat – redundanta ca structura are legaturi inferioare multiple iar aceste legaturi sunt dimensionate adecvat. - Ex: daca lungimea de innadire a armaturii din stalpi sunt mai mici decat cele minime atunci structura nu are suficienta redundanta intrucat legaturile inferioare nu sunt asigurate.

-

Aspectele de baza ale conceptiei au in vedere urmatoarele: - simplitatea structurii; redundanta structurii - geometria structurii si a cladirii in intregul ei in legatura cu modul de distribuire a elementelor structurale, a elementelor nestructurale si a maselor - rigiditatea, rezistenta la actiunile laterale in orice directie a structurii. - Realizarea rolului de saiba (diafragma orizontala a planseelor)

- Realizarea unor fundatii corespunzatoare a cladirii Simplitatea structurii si compactitatea ei, pe cat posibil simetrice => obiectivele cele mai importante deoarece modelarea structurii, calculul ei, dimensionarea elementelor structuralem, detalierea lor, executia structurilor are mai putine incertitudini si in consecinta se poate asigura o comportare seismica a structurii mai apropiata de cea dorita. Simplitatea structurii se refera la existenta unui sistem structural continuu, suficient de puternic pentru a asigura .. cat mai directa si neintrerupta a fortelor seismice la terenul de fundare indiferent de directia lor. Fortele seismice ce actioneaza asupra structurii reprezinta fortele masice ce se nasc in toate elementele cladirii (structurale, nestructurale, echipamente, instalatii ) Dat lui N. armatura isi poate pierde stabilitatea si se flambeaza.

Daca nu e respectata “la” a barelor dintre stalpi si “ae” => incastrarea se trasnfera in articulatie => redundanta structurii e realizata la nivelul inferior decat cel normal asigurat. Configuratia structurii. (geometria str.) - proiect. Seismica va asigura realizarea unei structuri regulate distribuite cat mai uniform in plan, permitand transmiterea pe … a fortelor de inertie aferente maselor distribuite in cladire. - Structura va fi distribuita pe cat posibil uniform si pe verticala, eliminanduse aparitia unor zone sensibile in care sa se produca concentrari de eforturi sau deformatii plastice care

sa determine cedari premature (evitarea rezemarilor indirecte de tip stalp pe grinda) - Alegerea unei forme avantajoase a constructiei ingeneral prin care sa se realizeze reducerea excentricitatilor de orice fel prin distributia adecvata a maselor, a rigiditatilor si a capacitatilor de rezemare a fortelor laterale.

1,2,3,4 – structuri verticale 1- perete structural (diafragma plina) 2- cadru (cu 3 deschideri) 3- perete structural cuplat cu cadru (cadru diafragma) 4- pereti structurali cuplati (difragma cu goluri ) CR – centru de rigiditate CM – centru in masa - in centrul maselor actioneaza fortele de inertie - fortele de inertie a structurilor sunt date de seisme. Mt = neorm. de torsiune generala = S x Ro Uniformitatea distribuirii maselor rigiditatii si a capacitatii de rezistenta are efect reducerea excentricitatii de actiune a fortei seismice (reducerea excentricitatii CM fata de CR) si in consecinta

reducerea momentelor de torsiune generale Mt ce actioneaza asupra cladirii. Reducere nu inseamna eliminare. Prevederi generale de amplasare si alcatuire a constructiilor Se verifica la aceste prevederi privind alcatuirea si amplasarea care au legatura cu legatura directa la comportarea seismica. 1. Generalitati Prevederile generale de alcatuire se refera la alcatuirea de ansamblare a structurii de rezistenta pentru constructiile amplasate in zonele seismice ce trebuie completate cu prevederile de detaliu specifice tipurilor de structuri si materiale care se utilizeaza. 2. Planificarea constructiilor In legatura cu planificarea constructiilor se recmanda constructii in mediu natural si construit in vederea reducerii riscului seismic. Ex: stabilirea regimului de inaltime a anumitor zone construite prin limitarea zonelor construite in concordanta cu gradul seismic. - Densitatea zonei construite trebuie sa fie in concordanta cu gradul seismic al zonei. Toate aceste prevederi au in vedere limitarea pagubelor materiale si reducerea riscului de pierderi de vieti omenesti. - Este necesara asigurarea unor cai de acces multiple pentru realizarea unor executii rapide in caz de urgenta. Actiunea de executare a construtiei noi trebuie dublata de actiunea de reparatie si consolidare a constructiei veche efectuate de cutremur. 3. Conditii de asamblare a constructiilor La asamblarea constructiilor trebuie avuta in vedere alegerea amplasamentelor astfel incat prin structura geologica si geotehnica

sa poata fi realizata protectia antiseismica a constructiei fara luarea unor masuri caracteristice. Amplasamentele trebuie alese astfel incat sa reduca pe cat posibil riscul seismic. Astfel incat sa reduca efectele negative si sa nu le amplifice. - Se vor evita amplasarea constructiilor pe maluri, in rape sau pe alte terenuri ce prezinta potential risc de alunecare sau surpare, pe terenuri cu proprietati mecanice inferioare (nisipul aferent, maluri; umplutura neconsolidata) In cazul in care nu poate fi evitata amplasarea pe un astfel de teren se vor lua masuri pentru consolidarea lor. Detalierea conditiilor ce trebuie respectate de amplasamentul unei constructii sunt date in P100 - 5. 4. Alcatuirea de ansamblu a constructiilor Bazele conceptiei de proiectare Proiectarea antiseismica urmareste realizarea constructiilor sigure in raport cu hazardul seismic asociat amplasamentelor acestuia care sa indeplineasca cerinteele fundamentale de siguranta a vietii de limitare a degradarilor. Aspectele de baza ale conceptiei au in vedere urmatoarele: - simplitatea structurii - rigiditatea si rezistenta la alcatuire laterala in orice directie a structurii. - Realizarea rolului de saiba a planseelor. - Realizarea unor fundatii corespunzatoare. Realizarea unei structuri compacte, respectarea obiectivelor celor mai importante deoarece modelarea structurii, calculul ei, calculul elemetelor structurale, detalierea lor si executia structurii are mai

putine incertitudini si in consecinta se poate asigura o comportare seismica a structurii mult mai apropiata de cea dorita. Simplitatea structurala Se refera la existenta unui sist. Structural continue si suficient de puternice pentru a putea transmite tensiunea directa si neintrerupta a fortelor seismice la terenul de fundare indiferent de directia lor. Fortele seismice ce actioneaza asupra structurii sunt forte masice ce se nasc din toate elementele cladirii (elemente structurale, echipamente si instalatii) si care sunt preluate de planseele concepute ca diafragma orizontala (saibe) si transmise structurii verticale si apoi sunt transferate la teren prin intermediul fundatiilor. Cerinte de performanta si conditii de indeplinire Constructiile civile supuse la actiunea unui cutremur trebuie sa indeplineasca o serie de cerinte in timpul actiunii cutrmurului. a) Cerinta de siguranta a vietii b) Cerinta de limitare a degradarilor a) Structura trebuie proiectata pentru a prelua actiunile seismice cu o marja de siguranta suficienta fata de nivelul la care intervine caderea locala sau generatoare corespunzatoare unei prabusiri locale si generale a constructiei. Obs. Nivelul fortei seismice din normativul P100 este stabilita pentru ca intervalul mediu de recuventa IMR = 100 ani. Pentru intervale de timp mai mari este posibil sa se produca cutremure cu intensitati mai mari ceea ce ar corepsunde unor intensitati mai mari unei forte seismice. b) In definirea acestei cerinte este sinonima cu limitarea pagubelor materiale, ea corepsunde unor cheltuieli de reparare – consolidare mai mici. In consecinta structura trebuie proiectata pentru preluarea actiunilor seismice cu frecventa mai mare de aparitie

decat cea care poate produce cedarea in conditiile in care elementele constructiei sa nu prezinte degradari sau sa nu fie scoase din uz astfel incat costul reparatiilor elementelor nestructurale sa fie mai mic decat cel al elementelor structurale. Observatie: nivelul fortei seismice avuta in vedere pentru proiectarea la limitarea degradarii a elementelor nestructurale mai mic decat cel al fortei de proiectare astfel incat corespunde unui IMR = 30 ani. Nivelul de asigurare la actiunea seismica este diferit in functie de clasa de importanta su de expunere a acestora la cutremure. Fiecarei clase de importanta I se atribuie un factor de importanta. Conditii de indeplinire a cerintelor Indeplinirea cerintelor se face prin verificarea elementelor si structurilor in 2 categorii de stari limita : 1 – stari limite ultime (ULS) 2 – stari limite de serviciu (SLS) 1. Starile L.U sunt starile asociate ruperii elementelor si structurii, atingerea lor poate determina punerea in pericol a vietii omenesti => verificarea in starile limite ultime reprezinta conditia pentru verificarea indeplinirii cerintei de siguranta a vietii: ULS sunt: - stari limita de rezistenta - stari limita de stabilitate - stari limita de oboseala 2. Se are in vedere dezvoltarea degradarii pana la un nivel dincolo de care elementele de exploatare nu sunt indeplinite. Prin verificare SLS indeplinesc limitarea degradarilor.

Precizari legate de calcul Codul de proiectare antiseismica P100 – 1 are in vedere totalitatea constructiilor, proiectarea elementelor acestora astfel incat raspunsul structurilor la actiunea seismica sa aiba si incursiuni in domeniul post – elastic de deformare ceea ce inseamna acceptarea degradarilor specifice acestui domeniu de solicitare.

Pe – limita de elasticitate a compactarii structurii.