Normativ hale PDF

Preview

Summary

Cuprins 1. GENERALITATI 1.1. Scop 1.2. Obiective şi domenii de aplicare 1.3. Definiţii şi notaţii 1.3.1. Definiţii 1.3.2. Notaţii 1.4. Clasificări 1.5. Prescripţii tehnice complementare 1.5.1. Standarde 1.5.1.1. Principii generale 1.5.1.2. Prescripţii de proiectare specifice construcţiilor din otel ...

Description

Cuprins 1. GENERALITATI 1.1. Scop 1.2. Obiective şi domenii de aplicare 1.3. Definiţii şi notaţii 1.3.1. Definiţii 1.3.2. Notaţii 1.4. Clasificări 1.5. Prescripţii tehnice complementare 1.5.1. Standarde 1.5.1.1. Principii generale 1.5.1.2. Prescripţii de proiectare specifice construcţiilor din otel 1.5.1.3. Oteluri pentru construcţii metalice 1.5.1.4. Protecţia anticorozivă 1.5.1.5. Învelitori 1.5.2. Alte categorii de prescripţii tehnice 2. SISTEME CONSTRUCTIVE: ALCATUIRE SI CONFORMARE 2.1. Forma şi alcătuirea de ansamblu 2.2. Stâlpi, grinzi şi noduri 2.3. Contravântuiri orizontale şi verticale 2.4. Învelitori şi pane 2.5. Pereţi 2.6. Fundaţii 2.7. Rosturi 3. MATERIALE 3.1. Materiale pentru elemente structurale 3.1.1. Criterii de alegere 3.1.2. Ductilitatea 3.1.3. Sudabilitatea 3.1.4. Evitarea riscului de rupere fragilă 3.1.5. Evitarea riscului de destrămare lamelară 3.2 Materiale pentru îmbinări 3.2.1. Materiale de adaos pentru îmbinările sudate 3.2.2. Materiale pentru şuruburi 3.3. Materiale pentru elemente nestructurale 4. CERINTE GENERALE DE PROIECTARE 4.1. Elemente generale 4.2. Condiţii de rezistenţă şi stabilitate 4.3. Condiţii de ductilitate 4.4. Condiţii de rigiditate 4.5. Condiţii de protecţie la foc 4.6. Condiţii de protecţie anticorozivă 5. CALCULUL STRUCTURII 5.1. Criterii de proiectare pentru stări limită ultime

1

5.2. Încărcări şi combinaţii de încărcări 5.2.1. Încărcări permanente 5.2.2. Alte încărcări 5.2.3. Combinaţii de încărcări 5.3. Metode de analiză a structurilor 5.3.1. Elemente generale 5.3.2. Clasificarea secţiunilor 5.3.3. Imperfecţiuni 5.3.3.1. Imperfecţiuni de cadru 5.3.3.2. Imperfecţiuni pentru analiza sistemelor de contravântuiri 5.3.3.3. Imperfecţiuni de bară 5.3.4. Calculul eforturilor la acţiuni statice 5.3.5. Calculul eforturilor la acţiuni seismice 5.3.6. Elemente de calcul specifice cadrelor parter 6. PREVEDERI CONSTRUCTIVE 6.1. Grinzi şi pane 6.2. Stâlpi 6.3. Îmbinări grinda-stâlp 6.4. Îmbinări stâlp-fundaţie 6.5. Contravântuiri 6.6. Elemente de închidere Bibliografie ANEXE Anexa A: Calculul capacităţii de rotire plastică Anexa B: Calculul de ordinul I la stări limită ultime SLU Anexa C: Calculul rezistenţei critice de flambaj Anexa D: Calculul de ordinul II la stări limită ultime SLU Anexa E: Calculul la stări limită ale exploatării normale SLEN Anexa F: Pierderea stabilităţii laterale a grinzilor Anexa G: Verificarea de rezistenţă a secţiunii transversale Anexa H: Verificarea de stabilitate şi flambaj a elementelor Anexa I: Determinarea gâtuirii minime Zz nec Anexa J: Diagrame Wood EXEMPLU DE PROIECTARE Exemplu de calcul al unei hale parter cu o singura deschidere, avand structura principala de rezistenta executate din elemente compuse din table sudate cu sectiuni de clasa 3 sau 4

2

1. Generalităţi 1.1. Scop Prezentul ghid este conceput a se aplica la proiectarea halelor metalice uşoare din domeniul construcţiilor civile, industriale şi agricole. El este aplicabil parţial şi la alte tipuri de structuri metalice uşoare. 1.2. Obiective şi domeniu de aplicare Halele metalice uşoare sunt construcţii parter cu una sau mai multe deschideri, eventual plus etaj, cu închideri şi elemente de compartimentare din materiale cu greutate redusă, fără poduri rulante, eventual dotate cu echipamente de ridicat şi transport interior, cu capacitate redusă (grinzi rulante, ). În general structura principală de rezistenţă a acestor construcţii se realizează prin cadre cu inimă plină, alcătuite din profile laminate sau având secţiuni formate din table sudate. Pentru deschiderile mici se pot folosi soluţii structurale realizate în întregime din profile cu pereţi subţiri formate la rece. Elementele de închidere pentru pereţi şi învelitoare se realizează cu panouri din table cutate în soluţie sandwich sau independente, în acest caz cu termoizolaţie din vată minerală sau spumă poliuretanică. Panourile de învelitoare reazemă de regulă pe pane din profile Z formate la rece. Sistemele structurale pentru halele metalice uşoare împreună cu soluţiile de închidere constituie de regulă soluţii de firmă, aceste construcţii livrându-se de cele mai multe ori « la cheie » de către firma producătoare. Există însă cazuri în care se combină sisteme de închidere de firmă cu soluţii structurale ce se proiectează şi execută independent. 1.3. Definiţii şi notaţii 1.3.1. Definiţii Prin structuri în cadre din oţel se înţeleg structurile care au ca elemente principale stâlpi şi rigle din oţel (Figura 1.1). Prin element structural se înţelege o parte componentă a structurii (stâlp, riglă, contravântuire, pană), care are rolul de a prelua încărcările şi a le transmite altor elemente. 1.3.2. Notaţii În acest capitol sunt date notaţiile folosite în mod repetat în cuprinsul prezentului manual. Pentru notaţiile ce apar numai o dată se dau explicaţii directe la capitolul respectiv. A - aria secţiunii transversale E - modulul de elasticitate G - greutatea totala a construcţiei G - modul de elasticitate transversal h - înălţimea construcţiei I - moment de inerţie L - deschidere hală

3

l M Mpl Mu N Q Qpl Qu R Rc S Wel Wpl

- travee - moment încovoietor - moment încovoietor plastic - moment încovoietor ultim - forţa axială de compresiune sau întindere - forţa tăietoare - forţa tăietoare plastică - forţa tăietoare ultimă - rezistenţa de calcul - limita de curgere - forţa tăietoare de bază - modulul de rezistenţă elastic - modulul de rezistenţă plastic

4

învelitoare

cadru

pană

cadru transversal

fronton

perete lateral contravântuire transversală în planul acoperişului

gol poartă

contravântuire verticală în planul peretelui lateral

gol uşă

contravântuire longitudinală în planul acoperişului

contravântuire verticală în planul peretelui

Figura 1.1. Hală metalică uşoară cu structura metalică - Ansamblu

5

a)

b)

Figura 1.2. Structuri cu cadre transversale

a)

b)

Figura 1.3. Structuri cu cadre transversale şi longitudinale

Figura 1.4. Structuri cu stâlpi pendulari (dublu articulaţi)

6

1.4. Clasificări Clasificarea structurilor în cadre se face : După destinaţia construcţiei : - cadre pentru construcţii civile ; - cadre pentru construcţii industriale şi agrozootehnice. După alcătuirea de ansamblu : - structuri cu cadre transversale, la care fiecare cadru plan constituie un sistem geometric indeformabil în planul lui (Figura 1.2a), iar indeformabilitatea geometrică în direcţia longitudinală se realizează printr-un sistem de contravântuiri şi/sau prin elemente de închidere (Figura 1.2b) ; - structuri cu cadre transversale (Figura 1.3a) şi longitudinale (Figura 1.3b) ; - structuri cu stâlpi pendulari, la care toate legăturile dintre stâlpi şi rigle, precum şi cele dintre stâlpi şi fundaţii sunt articulate, iar indeformabilitatea geometrică a ansamblului spaţial poate fi asigurată numai prin introducerea unui sistem de contravântuiri şi/sau prin elemente de închidere (Figura 1.4). În cazul primelor două categorii de structuri, indeformabilitatea geometrică se realizează prin legături rigide între stâlpi şi rigle şi/sau între stâlpi şi fundaţii. 1.5. Prescripţii tehnice complementare Prezentul ghid de proiectare se va utiliza împreună cu următoarele prescripţii tehnice complementare. 1.5.1. Standarde 1.5.1.1. Principii generale STAS 10100/0-75 STAS 767/0-88

Principii generale de verificare a siguranţei construcţiilor. Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Construcţii din oţel. Condiţii tehnice generale de calitate.

1.5.1.2. Încărcări STAS 10101/0-75 STAS 10101/0A-77 STAS 10101/1-78 STAS 10101/2-75 STAS 10101/20-90 STAS 10101/21-92 STAS 10101/23A-78 STAS 10101/2A1-87

Acţiuni în construcţii. Clasificarea şi gruparea acţiunilor; Acţiuni în construcţii. Clasificarea şi gruparea acţiunilor pentru construcţii civile şi industriale; Acţiuni în construcţii. Greutăţi tehnice şi încărcări permanente; Acţiuni în construcţii. Încărcări datorate procesului de exploatare; Acţiuni în construcţii. Încărcări date de vânt; Acţiuni în construcţii. Încărcări date de zăpadă; Acţiuni în construcţii. Încărcări date de temperaturi exterioare în construcţii civile şi industriale; Acţiuni în construcţii. Încărcări tehnologice din exploatare pentru construcţii civile, industriale şi agrozootehnice;

1.5.1.3. Prescripţii de proiectare specifice construcţiilor din oţel 7

STAS 10103-76 STAS 10108/0-78 STAS 10108/1-81 STAS 10108/2-83 NP 042-2000

NP 012-97 (în curs de publicare) NP 041-2000

Construcţii din oţel. Prescripţii fundamentale de calcul; Construcţii civile, industriale şi agricole. Calculul elementelor din oţel; Construcţii civile, industriale şi agricole. Prescripţii pentru proiectarea construcţiilor din ţevi de oţel; Construcţii din oţel. Calculul elementelor din oţel alcătuite din profile cu pereţi subţiri, formate la rece; Normativ privind prescripţiile generale de proiectare. Verificarea prin calcul a elementelor de construcţii metalice şi a îmbinărilor acestora (În conformitate cu prevederile Eurocode 3: “Calculul structurilor din oţel, Partea 1.1, Reguli generale şi reguli pentru clădiri”); Normativ pentru calculul elementelor din oţel cu pereţi subţiri formate la rece; Ghid de proiectare pentru elemente din oţel cu pereţi subţiri formate la rece. Normativ de calcul pentru construcţii metalice cu diafragme din tablă cutată

1.5.1.4. Oţeluri pentru construcţii metalice STAS R 8542-79 STAS 7194-79 STAS 500/1-89 STAS 500/2-80 STAS 500/3-80 STAS 8183-80 STAS 9021/1-89 SR EN 10020-94 SR EN 10002-1 SR EN 10021 SR EN 10025+A1 SR EN 10027-1 SR EN 10027-2 SR EN 10045-1 SR EN 10164

Alegerea oţelurilor pentru construcţii metalice; Sudabilitatea oţelurilor. Elemente de bază; Oţeluri de uz general pentru construcţii. Condiţii tehnice generale de calitate; Oţeluri de uz general pentru construcţii. Mărci; Oţeluri de uz general pentru construcţii rezistente la coroziune atmosferică. Mărci; Oţeluri pentru ţevi fără sudură de uz general. Mărci şi condiţii tehnice de calitate; Oţel laminat la cald, cu granulaţie fină pentru construcţii sudate. Table de oţel cu limită de curgere ridicată; Definirea şi clasificarea mărcilor de oţel. Materiale metalice. Încercarea la tracţiune. Partea 1: Metodă de încercare la temperatura ambiantă Oţeluri şi produse siderurgice. Condiţii tehnice generale de livrare Produse laminate la cald din oţeluri de construcţie nealiate. Condiţii tehnice de livrare Sisteme de simbolizare pentru oţeluri. Partea 1: Simbolizarea alfanumerică; simboluri principale Sisteme de simbolizare pentru oţeluri. Partea 2: Simbolizarea numerică Materiale metalice. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy. Partea 1: Metodă de încercare Oţeluri de construcţii cu caracteristici îmbunătăţite de deformare pe direcţie perpendiculară pe suprafaţa produsului

1.5.1.5. Protecţia anticorozivă

8

STAS 10128-86 STAS 10166/1-77 STAS 10702/1-83 STAS 10702/2-80

Protecţia contra coroziunii a construcţiilor supraterane din oţel; Protecţia contra coroziunii a construcţiilor din oţel supraterane. Pregătirea mecanică a suprafeţelor; Protecţia contra coroziunii a construcţiilor din oţel supraterane. Acoperiri protectoare. Condiţii tehnice generale; Protecţia contra coroziunii a construcţiilor din oţel supraterane. Acoperiri protectoare pentru construcţii situate în medii neagresive, slab agresive şi cu agresivitate medie.

1.5.1.6. Învelitori STAS 3303/2-88

Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Pantele învelitorilor. Prescripţii de proiectare.

1.5.2. Alte categorii de prescripţii tehnice C 133-82 C150-99 P100-92

P118-98 P115-82 P108-80 P74-81 P10-86 C37-88 C172-88 GP035-98 NP28-78

Instrucţiuni tehnice privind îmbinarea elementelor de construcţii metalice cu şuruburi de înaltă rezistenţă pretensionate; Normativ privind calitatea îmbinărilor sudate din oţel ale construcţiilor civile, industriale şi agricole; Normativ pentru proiectarea antiseismică a construcţiilor de locuinţe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale; Norme generale de protecţie împotriva incendiilor la proiectarea şi realizarea construcţiilor şi instalaţiilor; Norme tehnice de proiectare şi realizare a construcţiilor privind protecţia la acţiunea focului; Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea construcţiilor metalice pretensionate; Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea grinzilor de oţel cu secţiune plină, inimă suplă, omogene sau hibride; Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea construcţiilor metalice din profile cu goluri în inimă; Normativ privind proiectarea şi executarea lucrărilor de fundaţii directe la construcţii; Normativ pentru alcătuirea şi executarea învelitorilor la construcţii; Instrucţiuni tehnice pentru prinderea şi montajul tablelor metalice profilate la executarea învelitorilor şi pereţilor; Ghid de proiectare, execuţie şi exploatare (urmărire, intervenţii) privind protecţia împotriva coroziunii a construcţiilor din oţel; Norme tehnice provizorii privind stabilirea distanţelor între rosturile de dilatare la proiectarea construcţiilor.

2. Sisteme constructive: Alcătuire şi conformare

9

2.1. Forma şi alcătuirea de ansamblu 2.1.1. La stabilirea formei şi alcătuirii de ansamblu halelor uşoare cu structură metalică se recomandă forme cu contururi regulate în plan, cu una sau mai multe travei de regulă egale. 2.1.2. În vederea conformării antiseismice a construcţiei, la alegerea formei în plan trebuie avute în vedere următoarele criterii : a) forme în plan pe cât posibil compacte şi simetrice cu distribuţii cât mai uniforme ale maselor şi rigidităţilor pentru a evita solicitările puternice de torsiune. Dacă este posibil, se recomandă ca rigidităţile de ansamblu la deplasarea laterală pe direcţiile celor două axe principale să fie cât mai apropiate ; b) la structurile cu mai multe deschideri şi înălţimi diferite se recomandă ca variaţiile de înălţime de la o deschidere la alta să nu depăşească 40% ; c) dacă forma în plan nu respectă condiţiile de la punctul a) se vor introduce rosturi de separaţie, astfel încât să se realizeze o distribuţie avantajoasă a maselor şi rigidităţilor ; d) introducerea de sisteme de izolare şi disipatori de energie care să realizeze protecţia la şocuri şi vibraţii. Aceste sisteme fac obiectul unui alt normativ. Forma în plan a structurilor parter va respecta prevederile din Normativul P100-92 pct. 4.1. 2.1.3. La proiectarea halelor şi a altor construcţii de tip parter, trebuie avute în vedere următoarele: a) asigurarea iluminării naturale (ferestre laterale, luminatoare); b) ventilaţia (naturală, artificială, climatizare); c) caracteristicile terenului de fundare (presiuni convenţionale, tasări); d) alegerea sistemului static şi a materialelor; e) acoperişul (panta minimă, scurgerea apelor). 2.1.4. O structură trebuie să răspundă la următoarele cerinţe principale: a) să fie aptă de a fi utilizată potrivit scopului pentru care a fost prevăzută, ţinând seama de durata ei de viaţă şi cheltuielile antrenate; b) să reziste la efectele tuturor acţiunilor în timpul execuţiei şi exploatării şi să aibă o durabilitate corespunzătoare; c) să nu fie grav avariată sau distrusă de evenimente ca explozii, şocuri, seism sau consecinţe ale erorilor umane. În acest sens trebuie avute în vedere următoarele: • eliminarea, evitarea sau reducerea degradărilor potenţiale la care poate fi expusă construcţia; • alegerea unui tip de structură puţin sensibilă la pericole potenţiale ; • adoptarea unor legături adecvate între elementele structurii. Pentru satisfacerea tuturor acestor cerinţe, trebuie alese în mod corespunzător materialele, concepţia şi alcătuirea tuturor detaliilor constructive şi trebuie specificate tehnologiile adecvate pentru punerea în operă şi exploatarea construcţiei. 2.2. Stâlpi, grinzi şi noduri 2.2.1. Se recomandă ca distribuţia stâlpilor în planul construcţiei să fie cât mai uniformă. În situaţia în care, din considerente funcţionale, este necesară eliminarea unui stâlp, se recomandă amplasarea unor grinzi de susţinere care să asigure continuitatea structurii.

10

2.2.2. Stâlpii se realizează cu secţiune constantă sau variabilă pe înălţime, folosindu-se : profile laminate, secţiuni compuse prin sudare, ajurate, sau profile cu pereţi subţiri formate la rece. 2.2.3. Riglele se realizează ca grinzi cu inimă plină care pot fi alcătuite din profile laminate prevăzute cu vute în zonele momentelor încovoietoare mari, secţiuni dublu T sudate, omogene sau hibride, cu tălpi paralele sau oblice, grinzi ajurate, profile cu pereţi subţiri formate la rece. 2.2.4. La riglele prevăzute cu vute se recomandă ca lungimea acestora să fie cel puţin 1/10 din deschiderea riglei. De asemenea se recomandă ca în secţiunea transversală de la capătul vutei să se prevadă o rigidizare transversală care să se sudeze de inima şi de ambele tălpi ale riglei. Dacă structura acoperişului conţine şi pane, atunci rigidizarea transversală susmenţionată trebuie să fie în dreptul inimii unei pane. 2.2.5. Prinderea riglelor de stâlpi se realizează prin legături articulate sau rigide. 2.2.6. Stâlpii se prind de fundaţie prin legături articulate (în special în cazul stâlpilor cu secţiune variabilă) sau rigide (încastrări). 2.3. Contravântuiri orizontale şi verticale 2.3.1. Contravântuirile au rolul de a asigura conlucrarea spaţială a elementelor structurii pe direcţia transversală şi longitudinală a construcţiei şi de a prelua încărcările orizontale, provenite în principal din acţiunea seismului şi vântului. 2.3.2. La alcătuirea constructivă a contravântuirilor orizontale şi verticale se vor respecta recomandările cuprinse în normativul P100-92, Anexa E2, punctele E.2.1.5. - E.2.1.10 şi din STAS 10108/0-78. 2.3.3. În cazul în care se contează pe conlucrarea spaţială trebuie asigurată continuitatea contravântuirilor longitudinale. 2.3.4. Se recomandă soluţii constructive ale panourilor de pereţi care să asigure indeformabilitatea (rigiditatea) atât în planul frontoanelor cât şi în cel al pereţilor laterali. În caz ca soluţia adoptată nu asigură indeformabilitatea structurii se vor amplasa contravântuiri. 2.3.5. Pentru asigurarea stabilităţii structurii în sens transversal, frontoanele vor fi prevăzute cu contravântuiri sau cu diafragme realizate din panourile de tablă cutată ale închiderii. 2.3.6. Pentru contravântuirile longitudinale verticale se recomandă sistemele în X, V, V cu prinderi excentrice ale diagonalelor sau în cadre, în una sau mai multe travei (Figura 2.1). Criteriul de decizie pentru stabilirea numărului de travei contravântuite îl reprezintă lungimea construcţiei. Se recomandă plasarea unei contravântuiri centrale la cel mult 8 travei, iar în cazul construcţiilor cu rosturi, în mod obligatoriu o contravântuire în fiecare tronson.

11

Figura 2.1. Sisteme de contravântuiri 2.4. Învelitori şi pane 2.4.1. La stabilirea formei şi a tipului de învelitoare folosită, trebuie sa se ţină seama de funcţiile principale ale acesteia şi anume : protecţia împotriva pătrunderii apei din precipitaţii, protecţia împotriva condensului interior, protecţia împotriva variaţiilor de temperatură. 2.4.2. Criteriul tehnic principal la alegerea tipului de învelitoare este greutatea proprie cât mai redusă. 2.4.3. La realizarea învelitorilor se recomandă folosirea tablelor cutate din oţel sau aluminiu, a panourilor sandwich sau a altor soluţii agrementate. 2.4.4. Din punct de vedere al rigidităţii în planul lor se pot alcătui învelitori rigide, care realizează efectul de diafragmă şi învelitori flexibile, la care este permisă o deplasare a panourilor între ele. 2.4.5. Tablele cutate realizează efectul de diafragmă dacă fixarea lor de pane se face cu şuruburi şi acest efect este verificat prin calcul, iar panele sunt fixate rigid de grinzi. De asemenea, este necesar ca producătorul să garanteze o bună comportare în timp a prinderii. În caz contrar, învelitoarea se consideră ...