Normativ GP 082/2003

GHID PRIVIND PROIECTAREA ÎMBINĂRILOR DUCTILE LA STRUCTURI METALICE ÎN ZONE SEISMICE INDICATIV GP 082-03 CUPRINS

1. Prevederi generale 1.1. Obicet şi domeniu de aplicare 1.2, Definiţii 1.3. Preseriptii tehnice complementare 1.3.1. Standarde 1.3.1.1. Prescriptii generale V3.1 1.3.1 „2. Incareari ue . Prescriptii de proiectare specitice construcțiilor din otel ... 1.3.1.4. Oteluri pentru constructii metalice 31.5. Îmbinări eee 1.3.2. Alte categorii de prescripții tehnice one

2. Tipuri de îmbinări grindă-stâlp 2.1. Clasificarea după modul de realizare 12 LA. Imbinări sudate to „1.2. Imbinari cu şuruburi 2.2. Caracterizarea imbinarilor grinda-stalp din punct de vedere al COMpOrĂrii eee ea 2.2.1. Conditii generale 10 10 an

ad Cl CF to Clasificarea după rigiditate „nenea A asificarea dupa rezistenta ny a x iterii de ductilitate 24.1. Cerinte generale „Modelarea imbinarilor .3.2. Modelarea în functie de ductilitate

3. Capacitatea de rotire a îmbinărilor grindă-stâlp 3.1. Caracteristicile moment rotire arametrii de comportare

4. Soluţii constructive pentru îmbinarea grindă-stâlp Predimensionarea îmbinării 4.1.1. Localizarea Momentul plastic in articulatia plastica Forța tăietoare în articulația plastica „Cerinţe de rezistenţă în secțiunile critice Imbinări rigide ..

2. Îmbinări nominal articulate „3. Îmbinări semirigide .

4. Criterii limită de clasificare 3.1. Îmbinări cu rezistenţă totală „3.2. Îmbinări articulate nenea

3. Îmbinări cu rezistentă partială 2.4.2. Cerinte pri ind materialele . recomandări CECM ii... inticulaţiei plastice în grindă al) ala) 24 26 26 aq 4.2. Criterii generale pentru configurarea imbinarilor . 2.1. Grinzile cadrului .. is „Plăci de continuitate 4.3. Lipuri de îmbinări grindă-stâlp curente 4.3.1. Îmbinări sudate cu rezistentă totală 4.3.1.1. Îmbinare la care prinderea tălpilor arinzii se tace prin sudare de talpa stâlpului: inima este prinsă cu suruburi prin intermediul unei plăci de inimă ...

2. Imbinare la care prinderea talpilor erinzii se face prin sudare de talpa stalpului: inima este prinsă cu sudură prin intermediul unei plăci de inimă

3. Îmbinare la care prinda este întărită in zona nodului . 3.1.4. Îmbinare la care se reduce secțiunea erinzii pentru formarea articulatiei plastice in acea zonă 4.3.2. Îmbinări cu rezistență totală realizate cu 2.1. Imbinare realizată cu placă de capăt extinsă nerigidizata 59) 2.2. Îmbinare realizată cu plac: cXUnSĂ rigidizata .. 39

4.3.2.3. Îmbinare realizată cu plăci de prindere atălpilor grinzi cena 4.3.3. Îmbinări cu rezistentă parțială 4.3.3.1. Îmbinare la care tălpile grinzii sunt prinse de talpa stâlpului prin intermediul unor profile 7 oo 32 AMON În ea aaa 35 ANNA Ze a 56 ATION De aan 57 GHID PRIVIND PROIECTAREA IMBINĂRILOR DUCTILE LA STRUCTURI METALICE ÎN ZONE SEISMICE. Indicativ GP 082-03 Cap. 1. PREVEDERI GENERALE 1.1. Obiect şi domeniu de aplicare Prezentul ghid se aplică la proiectarea imbinariler grinda-stalp ale structurilor din oțel în cadre necontravântuite. din domeniul construcțiilor civile. industriale şi agricole. Se prezintă criterii generale de alcătuire ale nodurilor structurilor metalice. în concor- danţă cu normele actuale de proiectare antiscismică din România. Cu titlu informativ se prezintă unele criterii preluate din turocode 3. Eurocode 8 (având in vedere racordarea SAS 10108:0-78 şi P 100-092 la normele curopene) şi norma americană AISC 2002, Propunerile de tipuri de imbinări din parageralul 4.3 se bazează pe următoarele observaţii: — există suficiente date teoretice şi experimentale asupra performantelor tipurilor de imbinări ca de exemplu mecanismul LL de curgere şi modul de cedare al imbini — S-au dezvoltat modele raționale pentru determinarea rezistenței asociată cu liecare mecanism şi mod de cedare: - ind date proprietăţile materialului şi geometria nodului se poate folosi un procedeu rational pentru estimarea modului şi mecanismului de cedare. care controlează comportarea şi capacitatea de deformare.

1.2. Definiţii Prin Structuri în cadre din otel se inteleg structurile ale căror elemente structurale sunt alcătuite din Stălpi şi grinzi din otel. cu noduri imbinate prin sudură sau cu şuruburi Prin element structural se intelege o bară componentă a structurii (stâlp. grindă. contravantuire) realizată din profile laminate la cald cu secțiuni 7 sau 77. laminate la cald sau sudate Prin nod se întelege legătura dintre două sau mai multe elemente (sau bare ale elementelor) concurente intr-un punc Prin imbinare se întelege ansamblul componentelor de bază ale nodului şi mijloacele de imbinare corespunzătoare (sudură. şuruburi) Laci racteristicile structurale: rezistență. rigiditate. ductilitate concurează toate componentele care intră in nod Prin ductilitate se înțelege capacitatea elementelor structurale localizate în zone disipative. de a disipa energia seismică prin deformatii plastice Prin zone disipative se inteleg părțile unei structuri in care prin proiectare este localizată in principal capacitatea de disipare Prin disipare se întelege capacitatea unei structuri sau a elementelor structurale de a prelua încărcarea seisismică prin comportare histeretică şi sau prin alle mecanisme 1.3. Preseriptii tehnice complementare Prezentul ghid de proiectare se va utiliza împreună cu următoa- rele prescripţii tehnice complementare (a căror listă nu este limitativă). 1.3.1. Standarde L311. Prescripţii generale STAS 10100 0-75. Principii generale de verificare a siguranței construcțiilor: 10 P100/2003. Cod de proicetare seismică a constructiilor (revizuire P100-02) 1.3.1.2. Încărcări STAS 10101/0-75. Actiuni in construcții. Clasificarea şi grupa- rea acțiunilor: STAS 10101/0A-77. Idem. Clasificarea şi gruparea acțiunilor pentru construcții civile şi industriale: STAS 10101 1-78. Idem. Greutati tehnice şi incărcări permanente: STAS 10101/2-75. Idem. Încărcări datorate procesului de exploatare: STAS 10101/20-90, Idem, Încărcări date de vânt: STAS 10101/21-02. Idem. Încărcări date de zăpadă: STAS 101012A1-87. Idem. Incărcări tehnologice — din exploatare pentru construcții civile. industriale şi agrozootehnice: STAS 101012A2-78. Idem. Actiuni datorate procesului de exploatare. Incărcări datorate podurilor rulante 1.3.1.3. Prescriptii de proiectare specifice constructiilor din otel STAS 10103-76. Construcţii din otel. Prescripţii fundamentale de calcul: STAS 10108'0-78. Construcţii civile. industriale şi agricole. Calculul elementelor din otel: STAS 7670-88. Construcţii civile. industriale şi agro- zootehnice. Construcţii din otel. Conditii tehnice generale de calitate

1.3. 1.4. Ofeluri pentru construcții metalice STAS 500/1-89. Oteluri de uz general pentru construcții. Condiţii tehnice generale de calitate: STAS 500/2-80. Idem. Mărci: STAS 500/3-80. Rezistente la coroziune atmosterica. Mărci: SR EN 10027-2: 1996, Sisteme de simbolizare pentru oțeluri. Partea |: Simbolizarea alfanumerică. simboluri principale: SR EN 10021: 1995. Oteluri şi produse siderurgice. Condiţii tehnice generale de livrare: SR EN 10025+A 1: 1994. Produse laminate la cald din oteluri de construcție nealiate. Condiţii tehnice de livrare: SR EN 10.113-1:1995. Produse laminate la cald din oteluri de construcție sudabile. cu granulaţie fină. Partea 1: condiţii generale de livrare: SR EN 10113-2:1995. Idem. Partea 2: Condiţii de livrare pentru oțeluri în stare normalizată/laminare normalizat: SR EN 10113-3:1995. Idem. Partea 3:Conditii de livrare pentru oțeluri laminate termomecanic: SR EN 10155: 1995. Oteluri de construcții cu rezistență îmbunătăţită la coroziune atmosterică. Condiţii tehnice de livrare: SR EN 10164: 1995. Oteluri de construcţii cu caracteristici îmbunătăţite de deformare pe direcție perpendicu- lara pe suprafata produsului: STAS 7194-79. Sudabilitatea oțelurilor. Elemente de bază: SR EN 10034:199$. Profile | şi H din oțel pentru construcții. Tolerante de forma şi la dimensiuni: SR EN 10051+A1: 2000. Table. benzi late şi benzi late fâşiate laminate continuu la cald. din oteluri aliate şi nealiate. Tolerante la dimensiuni şi de forma: SR EN 10056-2: 1996. Corniere cu aripi egale şi cu aripi neegale de oțel pentru construcții. Partea 2: Tolerante de forma şi la dimensiuni: SR EN 10002-1:1995. Materiale metalice. Încercarea la tracțiune. Partea |: metodă de încercare la tempera- tura ambiantă: SR EN 10045-1: 1993. Materiale metalice. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy. 1.3.1.5. Imbinari STAS 767/2-78. Construcţii civile industriale şi agricole. Îmbinări nituite şi îmbinări cu şuruburi la construcții din oţel. Prescripţii d execuţie: STAS 8796/4-89. Organe de asamblare de înaltă rezistenţă folosite cu pretensionare la îmbinarea structurilor din oțel: SR EN 288-1 + Al: 1999. Specificatia şi calificarea procedu- rilor de sudare pentru materiale metalice. Partea |: Reguli generale pentru sudarea prin topire: SR EN 288-2 + AI1:1999. Idem. Partea 2: Specificatia procedurilor de sudare prin sudarea cu arc electric. 1.3.2. Alte categorii de prescriptii tehnice GP 035 — 98. Ghid de proiectare. execuţie şi exploatare (urmărire. interventic)privind protecţia impotriva coroziunii a construcţiilor din oţel:

PLI8 99. Norme tehnice de proiectare şi realizare a construcțiilor priv ind protectia la actiunea focului: C 133 82. Instructiuni tehnice priv ind imbinarea elementelor de construcții metalice cu şuruburi de înaltă rezistență pretensionate: C 150 99. Normatiy privind calitatea imbinarilor sudate din oțel ale construcțiilor civile. industriale şi auricole: NP 042 2000, Normativ privind preseripțiile generale de proiectare. Verificarea prin calcul a elementelor de construcții metalice și a imbinărilor acestora, Cap. 2. TIPURI DE IMBINĂRI GRINDĂ-STÂLP 2.1. Clasificarea după modul de realizare

(1) Imbinările grindă - stalp ale structurilor in cadre metalice se realizează ca îmbinări sudate sau imbinări cu şuruburi

(2) În cazul în care se realizează conlucrarea cu placa planşeului. rolul conectorilor (corniere. profile T sau placă de capăt extinsă) este preluat de armătura din grindă. 2.1.1. Îmbinări sudate rile sudate se clasifică in funcţie de modul de realizare a panoului de inimă in următoarele tipuri principale ( fig. 2.1):

a) nerigidizat:

b)r rinzii: €) rigidizat cu plăci de continuitate orizontale şi pe diagonală. Imbina dizat cu plăci de continuitate la nivelul tălpilor 2.1.2. Imbinari cu şuruburi Îmbinările cu şuruburi se clasifică în funcţie de modul de realizare a nodului în următoarele tipuri principale (11

a) cu corniere. prinse cu şuruburi de tălpile arinzii:

b) cu corniere. sudate de tălpile grinzii:

c) eu profile T. prinse cu şuruburi de tălpile grinzii:

d) cu placă de capăt sudată pe grindă şi prinsă cu şuruburi de talpa stâlpului:

e) cu corniere de tălpi şi inimă. prinse cu şuruburi: 1) idem. sudate pe tălpile şi inima grinzii:

e) cu profile prinse de tălpi şi cu corniere de inimă: 24 de capăt extinsă :

i) cu plăci prinse cu şuruburi de tălpi şi cu corniere de inimă:

j) cu plăci sudate de tălpi şi cu corniere de inimă.

Fig. 2.2. 2.2. Caracterizarea îmbinărilor grinda-stalp din punct de vedere al comportarii 2.2.1. Conditii generale

(1) Proprietăţile structurale ale tuturor îmbinărilor trebuie realizate astfel încât să fie indeplinite ipotezele considerate în calculul structurii şi la dimensionarea elementelor.

(2) Imbinările se caracterizează prin rigiditate. rezistenţă şi ductilitate.

(3) In funcţie de rigiditatea iniţială la rotire Su. 0 îmbinare poate fi realizată rigidă. articulată sau semirigidă.

(4) In funcţie de capacitatea de rezistență a unei îmbinări Mu. în raport cu capacitatea de rezistență a elementelor imbinate. o îmbi- nare poate fi cu rezistenţă totală, articulată sau cu rezistență parțială.

(5) O îmbinare poate fi ductilă. dacă prezintă capacitate de rotire suficientă, astfel încât deformatiile structurii să nu conducă la cedarea îmbinării.

(6) Clasificarea tipurilor de îmbinări se face fie pe baza rezulta- telor obţinute experimental pe îmbinarea considerată, fie pe baza rezultatelor existente. pentru o îmbinare similară. 2.2.2. Clasificarea după rigiditate

(1) Imbinările considerate rigide nu au influență semnificativă asupra distribuţiei eforturilor din structură şi nici asupra deformatiilor generale.

(2) Denumirea „rigid” presupune că nu se produce nici o rotire relativă între elementele imbinate. oricare ar fi nivelul solicitării.

2.2.2.2. Imbinări nominal articulate

(1) Imbinarile considerate nominal articulate trebuie sa fie capabile să transmită eforturile fără să dezvolte momente semnifi- cative care să afecteze elementele structurii.

(2) Imbinările nominal articulate trebuie să aibă capacitate de rotire suficientă la solicitările de calcul.

3. Imbinări semirigide

(1) Îmbinări semirigide se consideră acele îmbinări care nu îndeplinesc nici criteriile pentru îmbinările rigide nici cele pentru îmbinările nominal articulate.

(2) Imbinările semirigide trebuie să fie capabile să transmită eforturile de calcul. 2.2.2.4. Criteriile limita de clasificare

(1) Criteriile limita de clasificare ale imbinarilor sunt prezentate in figura 2.3, in care se disting urmatoarele zone: Zona 1: rigid, dacă $, „, > k,El, / La, în care: ky = 8 pentru cadrele la care sistemul de contravantuiri reduce deplasarea orizontala cu cel putin 80 %: ky = 25 pentru alte cadre. cu condiţia ca la fiecare nivel K,/K,>0.1'. Zona 2: semirigid Zona 3: nominal articulat. daca S, ,, K,, este valoarea medie a raportului /,/ L, pentru toate grinzile deasupra nivelului considerat: Pentru cadrele la care A, A, 0.1. imbinarea trebuie considerată semirigidă 18 K, este valoarea medie a raportului /, / L, pentru toţi stâlpii nivelului considerat:

1. 1, sunt momentele de inerție ale grinzii. respectiv stâlpului: L, este deschiderea grinzii (între axele stâlpilor): L, este înălțimea de etaj a unui stâlp. iM, 3 1 rigid, daca Sin: 2 8Elb/L» ci 2 semirigid! / ro 3 nominal articulat, dacă if Sym Be 0 aa pee

a) Cadre contravantuite „Mi

| | ye 1 rigid, dacă Sm > 25El/Le ; 2 semirigid! / ‘ 3 nominal articulat, daca TE Sim

b) Cadre necontravantuite (cu condiția ca la fiecare nivel Ke/Ke 2 0,1) Ky valoarea medie a raportului IL» pentru toate riglele de la ultimul nivel; K. valoarea medie a raportului Ic/Le pentru toți stâlpii de la ultimul nivel; lp momentul de inerție al riglei; le momentul de inerție al stâlpului L» deschiderea cadrului; L. inaltimea de nivel Fig. 2.3. ' Toate îmbinările din zona 2 trebue considerate ca senurigide Îmbinările din zonele 1 şi 3 pot ti considerate semirigide daca este avantajos 19

2.2.3. Clasificarea după rezistenţă 2.2.3.1. Îmbinări cu rezistență totală

(1) Îmbinări cu rezistenţă totală se consideră îmbinările ale căror moment capabil nu este mai mic decât momentul elementelor îmbinate.

(2) O îmbinare poate fi considerată cu rezistenţă totală dacă îndeplineşte criteriile date în figura 2.4. | Rezistență totală -M istenta parţială Lui oO | Articulat Limitele pentru rezistenta aci ia zise Rezistenţa nodului Fig, 2.4 2.2.3.2. Imbinări articulate

(1) Imbinari articulate se consideră îmbinările care sunt capabile să transmită eforturile fără să dezvolte momente semnificative care să afecteze elementele structurii.

(2) Capacitatea de rotire a îmbinării trebuie să fie suficientă pentru dezvoltarea articulaţiilor plastice sub efectul încărcărilor de calcul. 20

(3) O îmbinare poate fi considerată articulată. dacă momentul capabil A/ nu este mai mic decât 0.25 din momentul necesar pentru îmbinarea cu rezistență totală. dar dovedeşte capacitate de rotire suficientă. 2.2.3.3. Imbinări cu rezistenţă partiala

(1) Imbinări cu rezistență parţială se consideră acele îmbinări care nu îndeplinesc criteriile pentru îmbinările cu rezistență totală sau pentru imbinările articulate.

(2) Capacitatea de rotire a imbinării nu trebuie să fie mai mică decât cea necesară pentru a permite formarea articulaţiilor plastice sub încărcările de calcul. 2.2.4. Criteriile de ductilitate 2.2.4.1. Cerinţe generale

(1) Pentru realizarea unei structuri ductile. proiectantul poate alege între două alternative:

a) fie ca zonele disipative să fie situate în afara imbinarilor, iar acestea din urmă să fie supradimensionate într-o măsură suficientă pentru ca ele să rămână în domeniul elastic: i

b) fie ca zonele disipative să fie chiar în îmbinări. a căror capacitate de rotire să fie verificată experimental sau confirmată de rezultatele din literatura de specialitate.

(2) Similar cu structurile ductile, îmbinările se clasifică in clasele de ductilitate H, M şi L (conform P100/2003). 2.2.4.2. Cerinţe privind materialele

(1) Se vor respecta condiţiile privind materialele din P100/2003 pet. 6.2 şi 6.5.5(4).

2.3. Modelarea îmbinărilor grindă-stâlp 2.3.1. Modelarea funcţie de rigiditate şi rezistență Luând în considerare proprietăţile de rigiditate la rotire şi de rezistenţă există trei modele semnificative de nod: — rigid / cu rezistenţă totală: — rigid / cu rezistenţă parțială: ~ articulat. Ținând seama de dimensionarea economică. pentru nodurile semirigide există două modele posibile: — semirigid / cu rezistenţă totală: ~ semirigid / cu rezistenţă parțială. În scopul simplificării modelării nodurilor se recomandă trei modele posibile pentru nodurile grinda-stalp (tabel 2.1): e continuu: rigid / cu rezistenţă totală: semi-continuu: rigid / cu rezistenţă parţială: semirigid / cu rezistenţă totală: semirigid / cu rezistenţă parţială: e simplu: articulat. Tabel 2.1. Tipuri de modelare a nodurilor Rezistență Rezistență totală continuu semi-continuu Semirigid semi-continuu Rezistență parțială Articulat semi-continuu | Nominal articulat - 22 Nod continuu este nodul care asigură continuitate totală la rotire între elementele imbinate în nod. Nod semi-continuu se consideră nodul care asigură continuitate partială la rotire între elementele imbinate. Nod simplu se consideră nodul la care nu există continuitate la rotire între elementele imbinate. Interpretarea care trebuie dată acestor denumiri depinde de tipul analizei structurii (tabel 2.2): - în cazul analizei globale elastice. pentru modelare sunt relevante numai proprietățile de rigiditate ale nodului: — în cazul analizei rigid-plastice. rolul important al nodului este de rezistentă: — în toate celelalte cazuri, modelarea depinde atât de proprietăţile de rigiditate cât şi de cele de rezistenţă. Tabel 2.2. Modelarea nodului şi analiza structurii Analiza structurii Modelare nod Elastic-perfect plastic . icid-plasti Elastic Rigid-plastic Elastic plastic Continuu rigid rezistență totală rigid/rezistenta totală rigid/rezistenta totală semirigid/rezistenta semirigid rezistenta partiala | totala continuu semirigid/rezistenta partiala | == | nominal articulat articulat articulat Pentru analiza structurilor sunt relevante următoarele situaţii Pentru analiza elastică globală: — rigiditatea iniţială pentru starea limită de exploatare si pentru verificarea de stabilitate:

i)

— rigiditatea secantă pentru starea limită ultimă. Pentru analiza rigid-plastică: — dimensionarea se face pentru rezistenţă: — capacitatea de rotire se verifică numai. M M a " 3 Ri M M Mau Meu Sim E eee dei

a) analiza elastică - starea limită de exploatare: rigiditatea inițială Sm şi momentul capabil M, Ra;

b) analiza elastică - starea limită ultima: rigiditatea inițială modificată Sim, şi momentul capabil M, ra C) analiza rigid-plastică: momentul capabil M, na şi capacitatea de rotire ca;

d) analiza elastic-plastică: curba de deformare totală Fig. 2.5. Caracteristicile moment-rotire sunt detaliate în capitolul 3. 2.3.2. Modelarea în funcţie de ductilitate Luând în considerare condiţiile de ductilitate impuse cadrelor metalice amplasate in zone seismice se face diferențierea între urmă- toarele tipuri de structuri: © Cadre metalice speciale. care trebuie să reziste la deformatii inelastice importante din solicitarea seismică. Dimensionarea tuturor îmbinărilor grindă-stâlp trebuie să se bazeze pe rezultatele unor încercări ciclice calificate. care să demonstreze capacitatea de rotire a acestora. Încercările ciclice trebuie să cuprindă cel putin două cicluri şi să fie justificate prin: - încercări experimentale pe noduri specifice unui anumit proiect. în concordanţă cu dimensiunile elementelor, caracteris- ticile mecanice ale materialului. tipul de îmbinare considerat şi detaliile de execuţie: rezultatele unor încercări raportate în documente de cercetare sau teste calificate, care pot fi preluate ca atare pentru alte condiţii similare. Îmbinările grinda-stalp testate trebuie să demonstreze că momentul capabil al îmbinării este cel puţin egal cu momentul plastic al grinzii. corespunzătoare rotirii inelastice necesare (cel putin 0.03 radiani). e Cadre metalice intermediare. care trebuie să reziste la defor- matii inelastice moderate din solicitarea seismică. Aceste cadre se proiectează astfel încât deformatiile inelastice induse de seism să se producă fie prin intrarea în curgere a elementelor în cazul în care îmbinările au rezistență totală. fie prin intrarea în curgere a elementelor îmbinării. la îmbinările cu rezistenţă parțială. Proiectarea îmbinărilor trebuie să se bazeze pe încercări ciclice calificate. Îmbinările grindă-stâlp testate trebuie să demonstreze că momentul capabil al imbinării este cel puţin egal cu momentul plastic al grinzii. corespunzător rotirii inelastice necesare (cel putin 0,02 radiani). e Cadre metalice obişnuite. care trebuie să reziste la deformaţii inelastice limitate din solicitarea seismică.

Îmbinările grinda-stalp se realizează cu şuruburi sau prin sudare şi pot fi cu rezistenţă totală sau parțială. Imbinările grindă-stâlp testate trebuie să demonstreze o capacitate de rotire de cel putin 0.01 radiani. oi CAPACITATE DE ROTIRE A IMBINARILOR GRINDA-STALP 3.1. Caracteristicile moment — rotire

(1) Caracteristicile moment — rotire ale îmbinărilor grinda-stalp trebuie să fie compatibile cu ipotezele considerate în analiza globală a structurii şi cu ipotezele considerate la dimensionarea elementelor.

(2) Îmbinarea poate fi reprezentată printr-un resort de rotire care uneşte axele de simetrie ale elementelor îmbinate într-un punct de intersecţie (fig. 3.la.b) pentru imbinarea caracteristică unui stâlp marginal. Acest resort evidenţiază relaţia de legătură dintre momentul aplicat în nod, M,su şi rotirea corespunzătoare $u dintre elementele îmbinate. În general caracteristicile moment-rotire sunt neliniare. aşa cum se indică în figura 3.1c.

(3) Caracteristicile moment-rotire prin trei proprietăţi structu- rale de bază: — momentul capabil M, nu. care reprezintă valoarea maximă din curba moment-rotire: ~ rigiditatea la rotire $,. considerată în general ca rigiditate secanta: — capacitatea de rotire ,;, care poate fi considerată rotirea maximă atinsă la valoarea momentului capabil. Ed xa

a) Nod b) Model c) Curba caracteristică de calcul Fig. 3.1.

(4) Determinarea caracteristicilor moment-rotire ale imbinarilor grindă-stâlp trebuie să se bazeze pe metode teoretice. verificate prin încercări experimentale. În cele ce urmează se prezintă procedeul de experimentare conform căruia trebuie efectuate determinările experimentale asupra elementelor structurilor metalice. conform Comisiei Europene de Construcţii Metalice (CECM). 3.2. Parametrii de comportare — recomandări CECM Alegerea parametrilor de comportare este importantă pentru interpretarea capacităţii elementului ca si pentru compararea diferite- lor încercări. În particular aceştia trebuie să permită caracterizarea evoluţiei ductilitatii, a nivelului de energie absorbit, ca şi degradarea rezistenţei elementului. In acest scop Comitetul 13 ECCS a publicat recomandările de încercare pentru caracterizarea comportării elemen- telor metalice, sub acţiuni ciclice, cu deplasări controlate. S-au introdus parametri adimensionali, definiti în raport cu caracteristicile elastice ale comportării statice (fig. 3.2a) permiţând compararea unui ciclu de comportare reală (fig. 3.2b) cu ciclul ideal elasto-plastic de aceeaşi amplitudine (fig. 3.2c). F şi v din figurile 27

menţionate reprezintă forța şi deplasarea înregistrate pe parcursul încercării. Fig. 3.2. Încercarea se conduce pe grupuri succesive de cicluri cu valori impuse pentru deplasare, definită ca multiplu a deplasării limită elastice. Fiecare grup de cicluri cuprinde 3 cicluri de aceeaşi amplitu- dine a deplasării (fig. 3.3). Considerând un grup i de cicluri se recomandă folosirea următorilor parametri:

a) ductilitatea parțială: care reprezintă raportul dintre deplasarea maxima pozitivă sau negativă (în valoare absolută) şi valoarea limitei elastice. Cu cât ductilitatea este mai mare. cu atât elementul este capabil să suporte deplasări care depăşesc domeniul elastic. 28 Timp pisi pi (3.2) Acest parametru reprezintă raportul între amplitudinea totală a deplasării pe parcursul fiecărui semiciclu şi valoarea elastică limită. Comportarea ciclică este mai bine descrisă de acest parametru. c/ raportul ductilităţilor totale: We e——— ts ee a (3.3) Acest parametru reprezintă raportul între amplitudinea totală a deplasării şi valoarea corespunzătoare a deplasării pentru comportarea perfect elasto-plastică. Creşterea acestui parametru arată degradarea elementului incercat.

d) raportul rezistentelor (degradarea rezistenţei): i alea alti E, = ep =— (3.4) pF? 2 1 ' Acest parametru reprezinta raportul dintre forta corespunzatoare deplasării maxime şi forța limită elastică. €) raportul energiei absorbite: = (oF) tn Parametrul reprezintă raportul dintre energia absorbită într-un semiciclu real şi energia corespunzătoare comportării perfect elasto- plastice. Toţi aceşti parametri pot fi utilizați pentru definirea stării ultime care corespunde sfârşitului încercării. marcată fie prin o degradare avansată a rezistenței, fie printr-o diminuare importantă a disipării de energie. 30

Momentul plastic de la faţa stâlpului se determină cu relaţia: Mu >= CM (4.3) în care: —— (4.4) Cc a ' Ww, Cpr — rezultă din relaţia 4.2; Wa, Wy — modulul de rezistență elastic. respectiv plastic al secţiunii grinzii în zona articulației plastice. 4.2. Criterii generale pentru configurarea îmbinărilor Proiectantul poate folosi aceste criterii generale pentru tipurile de îmbinări preconizate, exceptând cazurile în care există rezultate experimentale asupra comportării îmbinării în anumite condiţii specifice. 4.2.1. Grinzile cadrului

(1) Pentru asigurarea stabilităţii în plan a grinzii se recomandă încadrarea coeficientului de zveltete pentru tălpile (4, / 4) şi inima grinzii (A, /1,) in limitele normei de proiectare în vigoare.

(2) Configuratiile de imbinari propuse la pct. 4.3 corespund la anumite valori limită ale înălțimilor de grindă şi raportului deschidere/inaltime şi grosimi ale talpilor grinzii.

(3) La grinzile la care nu se ia în considerare efectul de diafrag- mă (conlucrare cu placa) sunt necesare contravântuiri suplimentare. 34 4.2.2. Îmbinări sudate

(1) Pentru elementele realizate din profile laminate cu grosimi de talpă între 12-25 mm sau mai mari şi secțiuni alcătuite prin sudare cu grosime de placă 40 mm sau mai mari trebuie respectată valoarea minimă a rezilientei pentru materialul de bază.

(2) Nu se admite utilizarea materialelor de sudare a căror rezistenţă la tracțiune este mai mică de cât cea a materialului de bază.

(3) Respectarea rezilientei minime este obligatorie şi pentru materialele de adaos. pentru a se preveni riscul de rupere fragilă.

(4) Pentru realizarea găurilor de acces la sudare se recomandă detaliul de execuţie din figura 4.4. ok Fig. 4.4. 35

Observaţii: prelucrarea tălpii pentru executarea sudurii mai mare decât 7; sau 12 mm Ya ty pana la tu minim 20 mm rază minima 10 mm 3 thy vezi detaliile de execuţie privind metodele de tăiere. preva- zute de norme an

(5) Pentru controlul calităţii sudurilor la cadrele metalice si îmbinările acestora se recomandă examinarea vizuală şi încercări nedistructive, efectuate conform prescriptiilor în vigoare. 4.2.3. Plăci de continuitate

(1) În absenţa unor rezultate experimentale care să demonstreze că introducerea plăcilor de continuitate nu este necesară, nodurile cadrelor metalice sunt prevăzute cu plăci de continuitate ale tălpilor grinzii pe inima stâlpului (fig. 4.5), dacă grosimea tălpii stâlpului este mai mică decât una din valorile din următoarele relaţii: Observaţii. _ | Fig. 4.5. . placă de inimă a stâlpului. dacă este necesară . placa de continuitate Ta „sudura plăcii de continuitate pe inimă _ | 1, „Sudura plăcii de continuitate pe talpa stâlpului i: = „scaun „placă de inimă pentru prinderea inimii grinzii de stâlp . prindere provizorie . îmbinarea grinzii, vezi fig. 4.6 — 4.13 (4.6) in care: 1, = grosimea minimă necesară pentru talpa stâlpului, în mm: b, = lăţimea tălpii grinzii. în mm; In = grosimea tălpii grinzii. în mm:

Aw fu = valoarea minimă a limitei de curgere pentru grindă. respectiv stâlp. in N/mm’: E. €& = raportul dintre limita de curgere reală a grinzii (stâlpu- lui) şi valoarea minimă a acesteia.

(2) Grosimea plăcilor de continuitate se stabileşte din următoa- rele condiţii: — pentru stâlpii marginali, grosimea plăcii de continuitate trebuie să fie cel putin % din grosimea tălpilor grinzii; — pentru stâlpii centrali. grosimea plăcii de continuitate trebuie să fie egală cu cea mai mare grosime de talpă.

(3) Plăcile de continuitate se sudează atât de tălpile stâlpului cât şi de inima acestuia. 4.2.4. Rezistenţa panoului de îmbinare Dimensionarea imbinărilor trebuie să se facă astfel încât atingerea limitei de curgere prin forfecarea panoului să se producă in acelaşi timp cu cea din incovoierea grinzii (relaţie 4.7) sau ca articulațiile plastice să se formeze numai în grindă. Se recomandă următorul procedeu: Determinarea grosimii necesare. 1. a panoului de îmbinare pentru ca intrarea în curgere să se facă simultan: (4.7) în care (vezi şi rel.4.5): h = înălțimea medie de etaj. deasupra şi sub panoul de îmbinare considerat: hy, h. = înălțimea grinzii. respectiv a stâlpului. Dacă grosimea / rezultă mai mare decât grosimea inimii stâlpului. se vor prevedea plăci de inimă, sau grosimea inimii stâlpului se va mări corespunzător. 4.3. Tipuri de îmbinări grindă-stâlp curente 4.3.1. Îmbinări sudate cu rezistenţă totală Alegerea unui anumit tip de imbinare grindă-stâlp pentru cadrele metalice fără contravântuiri este determinată de cerinţele de ductilitate pentru structură (vezi pet. 2.2.4.1). În tabelul 4.1 se indică câteva tipuri de îmbinări sudate cu rezistență totală precum şi nivelul de ductilitate care poate fi atins de structură. Tipul de îmbinare se referă la prinderea grinzii de stâlp. Tabel 4.1. Îmbinări sudate cu rezistenţă totală Tipul îmbinării Ductilitate necesară | Tălpi sudate — inima prinsă cu şuruburi Tălpi sudate — inima sudată Secţiune întărită în zona nodului Secti iune redusa de grinda 4.3.1.1. Îmbinare la care prinderea tălpilor grinzii se face prin sudare de talpa stâlpului: inima este prinsă cu şuruburi prin interme- diul unei plăci de inimă.

Deralii de alcătuire a îmbinării (fig. 4.6) Tabel 4.2. Cerinţe generale: Sistem constructiv | L Pozitia articulatiei plastice in grinda he 12+ hy / 2 Caracteristicile secțiunii grinzii: Înălţime maximă, în mm 900 Raport minim deschidere! înălțime 7 Grosimea maximă a talpii, in mm 25 Caracteristicile secțiunii stâlpului: Înălţime, în mm 200, 250, 300, 360 Detaliu de îmbinare: Plăci de continuitate Pct. 4.2.3 Rezistenţa panoului de imbinare Pct. 4.2.4 şi Anexa 1 40 Observaţii: |. Gaura de acces pentru sudare. vezi fig. 4.3.

2. Placa de inimă. prinsă cu şuruburi 8.8. sau 10.9: sudată de talpa stâlpului.

1. placa de talpă sudura plăcii de talpa stâlpului sudura plăcii pe talpa grinzii sudura frontală a plăcii pe talpa grinzii placă de inimă surub de montaj sudura cu penetrare parţială a plăcii de inimă pe stâlp suduri de colt pe ambele fete ale plăcii de inimă

9. sudura plăcii pe inima grinzii

10. plăci de continuitate si placă de inimă, pentru întărirea panoului WN as nn 43

SS AR SSI oA

(9) 4 Nk Fig. 4.8. 4.3.1.4. Îmbinare la care se reduce secțiunea grinzii pentru formarea articulației plastice în acea zonă Tabel 4.5. Detalii de alcătuire a îmbinării (fig. 4.9) Cerinţe generale: A ———————— Sistem constructiv L,M,H Pozitia articulatiei plastice in grinda hel 2+at+b/2 a = (0,5 -0,75) by b = (0,65 — 0,85) he pentru a şi b din figura 4.9 44 Caracteristicile secțiunii grinzii: Înălţime maxima, în mm 900 Sd

| Raport minim deschidere/inaltime |e) M:7 Raport de zveltete b/t | Profile laminate: Secţiune sudată: 240 Ri Grosimea tălpii, mm 25 - 20 Caracteristicile secțiunii stâlpului: Înălţime, în mm Detaliu de imbinare: Găuri de acces pentru sudare L: fără limită M: 300, 360 Pet. 4.2.2 Placi de continuitate Pet. 4.2.3 Rezistenta panoului de imbinare Pet. 4.2.4 Observatii: 1. 2, Li 4. secţiune redusă a grinzii (vezi tabel 4.5) detaliu gaură de acces pentru sudare (vezi figura 4.7, observaţia 2) placa de inimă şi şuruburi e montaj plăci de continuitate şi placă de inimă (pentru întărirea panoului) 45

Anexa 3 Observaţii: „ placa de capăt . sudura tălpii grinzii pe placa de capăt . suduri de colt ale inimii grinzii pe placa de capăt . şuruburi pretensionate „ poziţia şuruburilor (vezi Anexa 2) . placi de continuitate şi plăci de inimă rigidizare (grosime egală cu grosimea inimii grinzii) . sudurile rigidizării

4.3.2.3. Îmbinare realizată cu plăci de prindere pe tălpile grinzii Tabel 4.9. Detalii de alcătuire a îmbinării (fig. 4.12) Cerinţe generale: ș i Sistem constructiv L.M.H | Poziţia articulației plastice în grindă | h-/2+ Lp Lp este lungimea plăcii 50 Caracteristicile secțiunii grinzii: Înălţime maximă, in mm Raport minim deschidere / înălțime Grosimea tălpii, mm Caracteristicile secțiunii stâlpului: L:> 900; M, H: > 750 L: 6 - 25; M, H:> 20 Detaliu de imbinare: Înălţime, în mm L: fără limită M, H: 300, 360 Placi de continuitate Pet. 4.2.3 Dimensionarea şuruburilor | Rezultă din calcul SI

Observaţii: placa de prindere pentru talpă şi şuruburile pretensionate sudura plăcii de talpa stâlpului lumină permisă între talpa grinzii si placă placă de inimă plăci de continuitate şi placă de inimă (pentru întărirea panoului MW bw 4.3.3. Îmbinări cu rezistență parțială În tabelul 4.10 se indică un tip de imbinare cu rezistenţă parţială precum şi ductilitatea corespunzătoare. Tipul îmbinării se referă la prinderea grinzii de stâlp. Tabel 4.10. Îmbinări cu rezistență parțială Tipul îmbinării Ductilitate necesară Îmbinare cu şuruburi, realizată cu profile T 4.3.3.1. Îmbinare la care tălpile grinzii sunt prinse de talpa stâlpului prin intermediul unor profile T Tabel 4.11. Detalii de alcătuire a îmbinării (fig. 4.13) Cerinţe generale: | Sistem constructiv L.M Poziţia articulației plastice în grindă hel 2 + Lp Lp este lungimea plăcii Caracteristicile secțiunii grinzii: Înălţime maxima, în mm L: > 900; M, H: > 750 Raport minim deschidere! înălțime | L:5.M.H:8 Grosimea tălpii, mm L: > 25-6; M, H:> 20 Caracteristicile secțiunii stâlpului: Înălţime, în mm L: fără limită M, H: 300, 360 Grosimea talpii Determinata de dimensiunile talpii profilului T Detaliu de imbinare: Grosimea plăcii de prindere a inimii grinzii, mm 12-20 Pet. 4.2.3 | Plăci de continuitate Dimensionarea şuruburilor Rezultă din calcul Distanţa dintre şuruburi 3 x diametrul minim wn we

Observaţii: . profil T . şuruburi pretensionate . şuruburi pretensionate . placa de inimă . plăci de continuitate şi placă de inimă (pentru întărirea panoului)

ANEXA I. Procedeu de dimensionare a îmbinării grindă-stâlp sudată 1: Calculul momentului în articulaţia plastică. M,, (pet. 4.1.2) : Calculul forţei tăietoare în articulaţia plastică. V, (pet. 4.1.3) 3: Calculul momentelor M, M, (pet. 4.1.4) : Calculul grosimii necesare a panoului de îmbinare, / (pct. 4.2.4) 5: Calculul forţei tăietoare în imbinare, V, 2M, V, ş Ly —h, în care: V, = forta tăietoare maximă la fata stâlpului, în N V,, = forţa tăietoare din încărcarea gravitaţională, în N L, = deschiderea grinzii, în mm h, = înălțimea secţiunii stâlpului. in mm 6: Dimensionarea suruburilor pretensionate şi a plăcii de inimă la forța tăietoare V, 7: Verificarea cerinţelor pentru placa de continuitate (pct. 4.2.3) 8: Detalierea îmbinării (fig. 4.6 — 4.7)

ANEXA 2. Procedeu de dimensionare a îmbinării grindă-stâlp sudată, cu talpa grinzii întărită prin intermediul unei plăci de talpă |: Alegerea lungimii plăcii de talpă. £, 2: Alegerea latimii tălpii grinzii, P, în funcţie de grosime, pentru respectarea zveltetii limita 3: Calculul momentelor M,, AZ şi M,, (pet. 4.1.4) 4: Calculul grosimii plăcii de prindere. , în care: M,, 1, i 4 (A.2.1)

6: Verificarea grosimii minime a tălpii stâlpului: iv Pe cala (4.3.5) in care: ¢,=4-4, (A.3.6) k, = distanţa din axul stâlpului la extremitatea talpii grinzii 7: Dimensionarea placilor de continuitate (pet. 4.2.3): 8: Verificarea capacității de rezistență a panoului de inimă (pct. 4.2.4) 9: Verificarea talpii stâlpului 10: Detalierea îmbinării (fig.4.10 — 4.11) 58