NOTIUNI GENERALE DESPRE ACTIUNI

Prin actiune se intelege orice cauza capabila sa genereze stari de solicitare mecanica (eforturi si deformatii) in elementele de constructii. Actiunile pot avea diferite proveniente: greutatea proprie a elementelor de constructie, procesul de exploatare, factori naturali (climatici, seismici etc.), cauze cu caracter exceptional (explozii, cedarea unor elemente de constructie, cedarea terenului).

In calcule actiunile sunt reprezentate prin incarcari (scheme de incarcare) constand din sisteme de forte, de deplasari sau deformatii impuse etc., pentru care se precizeaza parametrii caracteristici: puncte de aplicatie, orientare, intensitate, amplitudine, frecventa. Toate incarcarile pot fi reduse la forte sau sisteme de forte cu efect echivalent.

Incarcarile se mai numesc sarcini: marimea lor este precizata in standarde si normative, avand la baza determinari experimentale si studii statistice.

1 CLASIFICAREA ACTIUNILOR (STAS 10101/0A-77)

Actiunile pot fi clasificate dupa diferite criterii;

a. In raport cu pozitia fata de nivelul terenului actiunile pot fi:

- sub nivelul suprafetei terenului (impingerea pamantului, presiunea apei subterane, efectul tasarilor inegale etc.);

- deasupra terenului (greutatea elementelor suprastructurii, greutatea zapezii, presiunea datorita vantului etc.).

b. Dupa directia fata de constructie incarcarile pot fi:

- verticale, in care se includ toata actiunile de provenienta gravitationala;

- orizontale (actiunea vantului, efectul cutremurelor, impingerea pamantului, impingerea apei sau a materialelor asupra peretilor, etc.)

c. Dupa provenienta:

- incarcari datorita greutatii proprii a elementelor;

- incarcari climatice (datorita actiunii vantului, greutatii zapezii, variatiilor de temperatura etc.);

- incarcari utile (datorita oamenilor, bunurilor materiale, utilajelor etc.);

- incarcari din cauze deosebite (cutremure, tasari, explozii, socuri violente etc.).

d. Dupa modul de actiune incarcarile pot fi:

- statice, caracterizate prin valori constante sau care se modifica lent in timp (greutatea proprie, greutatea zapezii etc.);

- dinamice, ale caror valori se schimba repede sau care se aplica brusc (cutremure, explozii, actiunea vantului in rafale etc.).

e) In metoda de calcul la stari limita se considera urmatoarele valori ale incarcarilor:

- valori normate (Nⁿ)- sunt valorile de referinta stabilite in standardele de specialitate, cu considerarea specificului variabilitatii statistice a fiecarui tip de actiune;

- valori de calcul (N^c ) stabilite de regula prin inmultirea valorilor normate cu coeficienti ai incarcarilor (n), prin care se tine seama de abaterile posibile, in sens defavorabil, a actiunilor reale fata de valorile normate (N^c = nxNⁿ ).

f) Criteriul principal de clasificare a incarcarilor, utilizat in calculul constructiilor, il constituie durata si frecventa cu care sunt intalnite la anumite intensitati. Din acest punct de vedere se disting ;

- Actiuni permanente (P), care se aplica in mod continuu, cu o intensitate practic constanta in raport cu timpul; aceasta intensitate poate sa se reduca sensibil (sau sa se anuleze) numai in cazuri exceptionale (absenta temporara a unor parti din structura).

In cadrul actiunilor permanente se considera:

- greutatea elementelor permanente ale constructiilor (elemente structurale, de finisaj si protectie etc.);

- greutatea si presiunea pamantului si a umpluturilor;

- efectul precomprimarii.

- Actiuni temporare (T), care se aplica in mod intermitent, sau cu o intensitate variabila in raport cu timpul si pot fi:

- cvasipermanente (C), care se exercita cu intensitati ridicate pe durate lungi, sau in mod frecvent;

- variabile (V), a caror intensitate variaza sensibil in raport ca timpul, sau chiar lipesc pe intervale lungi de timp;

In categoria incarcarilor temporare cvasipermanente se considera :

- greutatea unor elemente de constructie a caror pozitie se poate modifica in decursul exploatarii (de exemplu greutatea peretilor despartitori);

- greutatea utilajului cu pozitie fixa specific constructiilor (masini - unelte, aparate, motoare, recipiente, conducte cu armaturi, piese de reazem si izolatii, transportoare cu banda, masini de ridicat fixe etc.) ;

- greutatea umpluturilor lichide sau granulare pastrate in recipiente, rezervoare, silozuri;

- greutatea continutului din conducte ;

- presiunea gazelor, lichidelor sau a materialelor granulare (pulverulente) pe peretii constructiilor in care sunt prevazute in decursul exploatarii, presiunea dinamica a aerului datorita ventilarii;

- greutatea apei pe plansee si impingerea pe peretii laterali ai unor recipiente destinate acumularii apei;

- incarcarile pe planseele incaperilor de depozitare, frigorifere, depozite de materiale granulare, depozite de furaje, depozite de carti, arhive, biblioteci etc. ;

- greutatea depunerilor de praf industrial ;

- variatia de temperatura tehnologica ;

- deplasarile si tasarile neuniforme ale fundatiilor daca nu se datoresc unor schimbari radicale ale structurii terenului de fundare.

- Principalele incarcari temporare variabile sunt:

- incarcari distribuite pe acoperisuri si terase la locuinte si cladiri social - culturale, pe balcoane si logii etc.;

- incarcari distribuite in incaperile etajelor tehnice, laboratoare, centre de calcul ;

- incarcari concentrate aplicate pe treptele scarilor si pe elementele secundare ale acoperisurilor si planseelor ;

- incarcari generate de utilaje in timpul punerii in functie, in regim tranzitoriu sau de incercare;

- incarcari datorita podurilor rulante;

- incarcari datorita vantului ;

- incarcari datorita zapezii, chiciurii etc.;

- incarcari datorita variatiilor de temperatura exterioara etc.

- Actiuni exceptionale (E), care apar foarte rar cu intensitati semnificative pe durata de exploatare a unei constructii.

Din categoria actiunilor exceptionale fac parte:

- incarcarea seismica;

- incarcari datorita defectarii utilajelor sau alterarii bruste a procesului tehnologic (ruperea cablurilor de ridicare, franare de avarie, socuri generate de utilaje mobile, actiunea variatiei bruste de temperatura etc.);

- incarcari datorita cedarii unor elemente de constructie;

- incarcari cu caracter de soc datorita ciocnirii autovehicolelor de elementele de constructii sau datorita exploziilor;

- efectele deplasarii reazemelor datorita unor schimbari radicale a structurii terenului;

- incarcari datorita inundatiilor catastrofale.

In anumite cazuri unele actiuni temporare cu intensitati deosebit de ridicate pot fi considerate ca actiuni exceptionale (caderi de zapada deosebit de mari, furtuni puternice, cicloane etc.).

2 Gruparea incarcarilor (STAS 10101/0A-77)

Actiunile nu se exercita toate simultan asupra cladirilor cu valoarea lor maxima, fiind deci nerational sa se considere in calculul constructiilor o astfel de cumulare a incarcarilor. Calculul elementelor si structurilor de constructii trebuie efectuat considerand combinatiile defavorabile, practic posibile, ale incarcarilor; aceste combinatii constituie gruparile de incarcari.

Gruparile utilizate in calcul se impart in doua categorii principale:

a - grupari fundamentale alcatuite din incarcari permanente si incarcari temporare (cvasipermanente si variabile) caror prezenta simultana este practic posibila (∑P + ∑C + ∑V);

b - grupari speciale, aIcatuite din incarcari permanente, incarcari temporare (a caror prezenta in timpul aparitiei unei actiuni exceptionale este posibila cu o intensitate cvasipermanenta sau frecvent intalnita) si o actiune exceptionala (∑P + ∑C + ∑V + 1 E

Valorile de calcul considerate pentru diferite incarcari pot fi diminuate la alcatuirea gruparilor prin aplicarea unor coeficienti de grupare cu valori subunitare, cu scopul de a se introduce efectul probabilitatii reduse de aparitie simultana a diferitelor actiuni la parametrii cei mai defavorabili.

3 Evaluarea intensitatii unor incarcari

Modul de evaluare a intensitatii incarcarilor precum si unele valori utile in acest scop sunt precizate in standarde / normative.

3.1 Incarcari permanente datorita greutatii proprii (STAS 10101/1-75)

Greutatea elementelor de constructie cu caracter permanent se manifesta de regula ca sisteme de forte cu actiune statica. Intensitatea normata a acestor incarcari se determina pe baza dimensiunilor de executie a elementelor de constructie si a valorilor greutatilor tehnice ale materialelor din care se executa.

Greutatea tehnica reprezinta o valoare conventionala adoptata pentru greutatea unitara a materialelor (greutate specifica, greutate specifica aparenta, in gramada, in vrac, in stiva etc.), considerate in starea in care incarca constructiile, tinandu-se deci seama si de efectul umiditatii, de gradul de indesare, de prezenta unor accesorii de montaj etc. Incarcarile permanente datorita greutatii proprii pot suferi mici variatii pe parcursul exploatarii datorita variatiilor de umiditate si a schimbarilor de grosime a elementelor cu ocazia lucrarilor de intretinere (tencuieli, invelitori etc.). Aceste variati se iau in considerare la metoda de calcul a starilor limita prin intermediul coeficientilor incarcarilor permanente, ale caror valori sunt in general supraunitare (n = 1,11,3), exceptand cazurile in care cresterea incarcarii prezinta un efect favorabil asupra sigurantei constructiei, cand se considera valori subunitate (n =0,8.0.9).

3.2 Incarcari temporare

Dintre incarcarile temporare, cele mai intalnite la calculul elementelor de constructie sunt:

3.2.1 Incarcari datorita proceselor de exploatare (STAS 10101/2A2-75)

Incarcarile generate de procesele de exploatare se stabilesc functie de destinatia constructiei, de conditiile de exploatare si eventual de evolutia in timp a acestora. Evaluarea incarcarilor datorita proceselor tehnologice, utilajului si echipamentului se face pe baza datelor tehnologice, fiind specificate de regula in prescriptiile tehnice.

3.2.2 Incarcari utile curente (STAS 10101/2A1-75)

Un grup important de incarcari temporare il constituie incarcarile utile, considerate in general ca sarcini uniform distribuite pe plansee, scari, balcoane, acoperisuri etc. datorita greutatii oamenilor, mobilierului, materialelor si altor bunuri. Valorile normate ale intensitatii incarcarilor utile verticale curente, aplicate static, pentru incaperi si spatii de acces si circulatie la constructii civile, reprezinta valori maxime in conditii curente de exploatare si sunt prevazute in prescriptii tehnice.

Pe langa incarcarile utile verticale distribuite pe suprafetele orizontale, se au in vedere si incarcari utile verticale concentrate aplicate in pozitia cea mai defavorabila (la treptele scarilor, la elementele secundare de rezistenta ale planseelor si acoperisurilor, elemente de umplutara, pane, capriori etc.).

Ca incarcari utile orizontale se considera sarcini distribuite la balustrade, Ia tribune pentru spectatori si la peretii despartitori neportanti (la inaltimea de 0,9 m fata de cota pardoselii).

3.2.3 Incarcari datorita peretilor despartitori (STAS 10101/2A1-75)

In valorile incarcarilor uniform distribuite pe plansee (indicate in normative) nu este inclusa si valoare incarcarii data de peretii despartitori autoportanti. Aceasta incarcare, se stabileste corespunzator situatiei reale, iar daca amplasamentele unor pereti despartitori neportanti nu pot fi precizate si nu sunt cunoscute in momentul proiectarii, sau daca forma lor in plan este complicata, pentru simplificarea calculelor se admite ca incarcarile provenite din greutatea acestor pereti sa fie considerate drept incarcari utile, uniform distribuite pe o suprafata a planseului pe care sprijinirea acestora este practic posibila. Aceasta prevedere se aplica numai in cazul peretilor a caror greutate distribuita pe lungime este cuprinsa intre 1500 si 5000 N/m, corespunzator carora se considera incarcari echivalente uniform distribuite de 500.1500 N/m .

Coeficientii incarcarilor temporare generate de procesele de exploatare sunt cuprinse intre 1,2 si 1,4 pentru calculul la starile limita ultime, iar pentru starea limita exploatarii normale se considera n = 1,0.

Valorile de calcul, care intervin in alcatuirea gruparilor de incarcari pentru verificarea la starile limita ultime se determina cu ajutorul unor coeficienti de grupare, cu valori intre 0,4 si 1,0 dupa frecventa intensitatilor.

3.2.4 Incarcari climatice

Incarcarile climatice constituie o categorie importanta de incarcari temporare variabile, alcatuita din: incarcarea datorita zapezii, incarcare datorita vantului si incarcarea data de temperatura exterioara.

3.2.1 Incarcarea data de zapada (STAS 10101/21-92)

Actiunea zapezii se manifesta asupra elementelor de constructie expuse prin forte exterioare statice, cu directia verticala. Intensitatea normata a incarcarii data de zapada (p_zⁿ ) intr-un punct al suprafetei expuse a elementului de constructie se determina cu relatia:

p_zⁿ = c_zi c_e g_z (kN/m²)

in care:

- g_z   - greutatea de referinta a stratului de zapada, determinata pe baza distributiei statistice a greutatilor extreme anuale la nivelul terenului plat;

- c_e - coeficient prin care se tine seama de conditiile de expunere a constructiei;

- c_zi - coeficient prin care se tine seama de aglomerarea cu zapada pe suprafata constructiei expusa zapezii.

Incarcarea data de zapada variaza in raport cu pozitia geografica si ca altitudinea zonei amplasamentului. Teritoriul national se considera impartit in patra zone geografice (A,B,C,D), pentru altitudini de pana la 600 m deasupra, nivelului marii, corespunzator carora greutatea de referinta a stratului de zapada (g_z) prezinta valorile: 0,9; 1,2; 1,5; 1,7 kN/m² si o zona (E) cu altitudini H > 600 m pentru care g_z se calculeaza.

Greutatea g_z a stratului de zapada la nivelul terenului poate fi majorata functie de conditiile locale (vai si alte zone in care este posibila aglomerarea cu zapada), in care caz se determina pe baza grosimilor reale masurate si a valorii de 2,5 kN/m³ considerata pentru greutatea specifica a zapezii. De asemenea, pentru zonele cu o densitate mare de constructii, care datorita conditiilor de exploatare pot sa genereze un microclimat specific, se admite adoptarea pentru g_z a unor valori diferite de cele prevazute in harta standard.

Coeficientul c_e se considera:_:

0,8 pentru conditii normale de expunere si acoperisuri cu profil plat sau putin agitat;

0,6 pentru conditii deosebite de expunere, ca de exemplu vant frecvent si intens, fara

obstacole care sa creeze adapostire, iar constructia are inaltimea la streasina de cel

putin 10 m si dimensiunea in plan, pe directia vanturilor predominante, de cel

mult 25 m, profilul fiind similar, cu cel pentru care c_e = 0,8 ;

1,0 - pentru conditii deosebite de adapostire, ca de exemplu constructie izolata in mijlocul unei paduri, cu arbori mai inalti decat cladirea;

- pentru constructii avand inaltimea la streasina sub 5 m sau dimensiunea minima in plan de peste 100 m ;

- pentru acoperisuri cu configuratie relativ agitata, in zig-zag, care creaza obstacole in calea scurgerii curentului de aer, franand spulberarea zapezii;

1,1 - pentru zone de acoperis cu obstacole in calea spulberarii zapezii, ca de exemplu

cele prevazute cu captatoare solare.

La stabilirea valorii coeficientului c_e trebuie avute in vedere conditiile de vecinatate in momentul realizarii constructiei si cele corespunzatoare eventualelor extinderi din zona.

Coeficientul c_zi se stabileste pentru fiecare forma distincta de acoperis, tinand seama de zapada care cade linistit, de redistribuirea zapezii datorita vantului, de efectele de alunecare a zapezii pe acoperisuri in panta, in functie de conditiile termice ale acoperisului in cauza, de panta si de eventualele obstacole. La stabilirea coeficientului c_zi trebuie avute in vedere si extinderile posibile in viitor ale constructiilor sau constructiile invecinate ce pof fi realizate ulterior.

In cazul acoperisurilor cu configuratie de depresiune sau caldare, trebuie sa se aiba in vedere si posibilitatea aglomerarilor mari de zapada care se pot produce datorita vantului, prin admiterea, in cazuri justificate, ca aglomerarea de zapada poate sa se produca pana la nivelul care corespunde unei suprafete superioare plate a stratului de zapada.

Valorile coeficientului c_zi pentru forme de acoperis folosite in mod curent, se determina din standard. Pentru constructii de importanta deosebita si sensibile la actiunea zapezii, valorile c_zi se recomanda sa se determine experimental pe model, in tunel aerodinamic.

3.2.2 Incarcarea datorita vantului (STAS 10101/20-90)

Actiunea vantului se manifesta prin forte exterioare distribuite, orientate, in mod preponderent, normal la suprafata expusa, dar avand si componente tangentiale, importante in special pentru elemente de suprafata mare.

Fortele aplicate de vant sunt variabile in timp. Din punct de vedere al efectului asupra constructiilor actiunea vantului se considera ca suma a doua componente, statica si fluctuanta. Actiunea statica a vantului, conform prevederilor prezentului standard, corespunde vitezei mediate, pe un interval de timp de referinta de doua minute (mult mai lung decat perioadele proprii ale constructiilor).

Actiunea fluctuanta a vantului se manifesta prin :

a/ fluctuatii ale presiunii dinamice, datorita fluctuatiilor de viteza in jurul valorii medii, care conduc la oscilatii ale constructiilor a caror directie predominanta este apropiata de directia mediata a scurgerii aerului; la acest mod de manifestare se verifica toate constructiile sau partile acestora;

b/ aparitia de forte alternante, normale pe directia mediata a scurgerii aerului, datorita degajarii alternative de vartejuri in jurul obstacolelor de forma cilindrica sau apropiata de aceasta; la acest mod de manifestare se verifica constructiile de forma cilindrica sau apropiata de aceasta;

c/ generarea de oscilatii auto intretinute, fenomene de galopare etc.; la acest mod de manifestare se verifica structurile care sufera deplasari mari datorita actiunii vantului, conform prevederilor din prescriptii speciale.

Pentru determinarea efectelor vantului, se considera ca directia curentului de aer este, de regula, orizontala. In cazurile in care panta terenului depaseste 30% pe o distanta de minimum 100 m in jurul constructiei, se considera ca directia vantului este paralela cu suprafata terenului.

In raport cu constructia, vantul se considera ca se poate exercita din orice directie. In cazuri speciale, pe baza unor justificari fundamentate, se tine seama de directiile predominante de scurgere a aerului, datorate conditiilor Iocale de regim de vanturi, relief etc. De asemenea, trebuie sa se tina seama de conditiile de vecinatate in momentul realizarii constructiei si de cele corespunzatoare eventualelor extinderi din zona.

Intensitatea normata a componentei normale la suprafata expusa p_nⁿ a incarcarii aplicate de vant, considerata distribuita, se determina cu relatia:

p_nⁿ = β c_ni c_h(z) g_v

in care:

coeficient de rafala;

c_ni coeficient aerodinamic pe suprafata i;

c_h(z) coeficient de variatie a presiunii dinamice de baza in raport cu inaltimea deasupra terenului liber;

g_v presiunea dinamica de baza stabilizata, la inaltimea de 10 m deasupra terenului.

Intensitatea normata a componentei tangentiale la suprafata expusa p_fⁿ a incarcarii aplicate de vant, considerata distribuita, se determina cu relatia:

p_fⁿ = β c_f c_h(h_med) g_v

in care:

c_f coeficient de frecare egal cu 0,025, cu exceptia cazurilor in care se fac determinari speciale;

c_h(h_med) coeficient de variatie a presiunii dinamice de baza in raport cu inaltimea medie h_med deasupra terenului a suprafetei considerate.

Fortele aplicate constructiilor pot fi luate in considerare si prin rezultantele determinate pe ansamblul elementelor de constructie, sau prin raportarea la unitatea de referinta a axei acestora. Intensitatea normata a rezultantei incarcarii P_tⁿ se determina cu relatia:

P_tⁿ = β c_t c_h(h_med) g_v A_t

in care:

c_t coeficient aerodinamic al rezultantei;

A_t aria proiectiei pe planul perpendicular directiei vantului a suprafete rezultantei considerate.

Presiunea dinamica de baza stabilizata, la inaltimea de 10 m deasupra terenului g_v , se calculeaza cu relatia:

g_v = ρ v_2m / 2

in care:

densitatea aerului, in tone pe metru cub ;

v_2m viteza mediata pe doua minute, cu perioada de revenire de 10 ani, metri pe secunda.

3.2.3 Incarcari date de temperatura exterioara (STAS 10101/23-75)

Variatiile de temperatura produc asupra elementelor de constructii variatii dimensionale (dilatari sau contractii), a caror valoare se stabileste cu relatia :

Δℓ = α ℓ ΔT

in care:

este coeficientul de dilatare liniara (in 1/C);

ΔT diferenta de temperatura (C).

Atunci cand aceste deformatii sunt impiedicate ca in cazul structurilor static nedeterminate in elemente pot lua nastere eforturi cu valorii apreciabile independente de geometria elementului de constructie.

Deoarece efectul variatiei de temperatura poate fi acelasi cu efectul unei forte, sau al unui sistem de forte echivalent, variatia de temperatura se considera ca incarcare asupra elementelor de constructie. Pentru micsorarea efectelor variatiei de temperatura constructiile se prevad cu rosturi de dilatare la distante care depind de natura materialelor componente. In cazurile in care efectul actiunii temperaturii exterioare nu prezinta o importanta deosebita pentru dimensionarea constructiilor, se admit urmatoarele simplificari:

- temperatura elementelor se considera aceeasi pe intreaga sectiune si egala cu temperatura normata a aerului exterior ;

- temperaturile exterioare normate (tⁿ) se considera astfel: ca valori maxime (t₊ⁿ) +40C pentru constructii metalice neinglobate si +30 C pentru constructii din zidarie beton si beton armat iar ca valori minime (t_-ⁿ ) 30C in primul caz si -20 C in cazul al doilea.

- variatiile de temperatura normate se stabilesc pe baza temperaturilor initiale (t_Q+ si t_0-), considerate corespunzator conditiilor de temperatura din perioada incheierii lucrarilor fara a depasi +/- 40 C pentru constructii metalice neinglobate si +30 C pentru constructii din zidarie, beton sau beton armat. Coeficientul incarcarii datorita variatiei temperaturii exterioare se considera n = 1,2 pentru starile limita ultime si n = 0,6 pentru cazul cand se considera grupari speciale in care se include si actiunea temperaturii.

3.3 Incarcarea seismica (NP 100-92)

Din categoria actiunilor exceptionale, o importanta deosebita o prezinta incarcarea seismica, avand in vedere ca o buna parte a teritorialul tarii noastre este expus cutremurelor cu intensitati ridicate, a caror efecte pot fi catastrofale pentru constructii, fara masuri corespunzatoare de asigurare.

Cutremurul ia nastere in interiorul scoartei pamantului la o anumita adancime, intr-un focar numit hipocentru (H), care are ca proiectie pe suprafata scoartei punctul numit epicentru. Din hipocentru si din epicentru se propaga prin scoarta in toate directiile oscilatii puternice (unde elastice), astfel ca un punct de pe suprafata se va afla concomitent sub influenta undelor provenite direct de la hipocentru si a celor reflectate prin epicentru. Ca rezultat, punctele de pe scoarta vor avea in timpul cutremurelor atat miscari verticale cat si miscari orizontale, cele verticale fiind cu atat mai reduse cu cat distanta punctului fata de epicentru este mai mare. Cauzele cutremurelor pot fi de natura :

- tectonica - deplasari relative bruste ale blocurilor (placilor) de scoarta adiacente, atunci cand tensiunile acumulate depasesc eforturile de aderenta si de frecare:

- de prabusire - surpari ale unor portiuni de scoarta in goluri rezultate de dizolvarea sarurilor sau din alte cauze ;

- vulcanica - care insotesc activitatea vulcanilor;

- cauze diverse, de mai mica importanta, inclusiv datorita unor actiuni ale omului.

Cutremurele vrancene care afecteaza in principal teritoriul tarii noastre sunt cutremure subcrustale, cu adancimea focarului intre 60 si 300 km. Cutremure recente mai puternice in tara noastra au avut loc la 10 noiembrie 1940, 4 martie 1977, 30-31 august 1986, mai 1990.

Severitatea unui cutremur se apreciaza pe baza scarilor de intensitate seismica, in functie de efectele cutremurului asupra oamenilor si mediului inconjurator si in functie de inregistrarile instrumentale exista urmatoarele scari de intensitate :

- scara Mercalli modificata (MM), care apreciaza intensitatea actiunii seismice prin severitatea efectelor sale in cadrul a 12 grade de intensitate ;

- scara magnitudinilor (Richter), care apreciaza intensitatea actiunii seismice pe baza inregistrarii instrumentale a miscarii terenului dupa energia totala eliberata in focar; aceasta scara are 9 grade;

- scara M.S.K. - 64 (Medvedev - Sponhauer - Karnik 1964) combina criteriile subiective ale scarilor prezentate anterior.

Constructiile sunt obiecte fixe pe teren, caracterizate printr-o masa proprie apreciabila. Atunci cand scoarta pamantului si odata cu ea terenul de fundare in care este incastrata cladirea incep sa oscileze sub influenta undelor elastice din timpul cutremurelor, constructiile au tendinta fireasca a se opune acestor miscari ca urmare a inertiei. Drept rezultat apar solicitari ale constructiilor, similare efectelor unor forte sau sisteme de forte suplimentare care ar actiona in timpul cutremurelor. Aceste forte, a caror marime este proportionala cu masa, constructiei (m) si cu acceleratia miscarii seismice (a), fiind prin urmare forte de inertie, au expresia generala de forma: F = m x a, constituind de fapt incarcarile seismice.

In cazul general, actiunea seismica are atat componente orizontale cat si verticale. Fortele verticale au, de regula, valori mai mici si sunt mai bine preluate de catre elementele constructiilor (care in mod normal trebuie sa sustina mai ales incarcari gravitationale), de aceea se iau in considerare numai in anumite cazuri (copertine, console etc.). In schimb, fortele de inertie orizontale au valori importante si actioneaza asupra constructiilor ca sarcini laterale, fiind mai periculoase prin efectele pe care le produc.

In raport cu tipul de structura, cu distributia maselor si a rigiditatilor, incarcarile seismice genereaza eforturi suplimentare de intindere, compresiune, forfecare, torsiune, care se suprapun peste eforturile existente in elementele constructiei in conditii de exploatare.

Calculul seismic al cladirilor are ca scop stabilirea marimii fortelor seismice probabile, in vederea dimensionarii corespunzatoare a elementelor structurii de rezistenta. Determinarea incarcarilor seismice considerate in calculul constructiilor se face pe baza unor principii prevazute in prescriptiile tehnice (Normativ P 100/92):

- desi au un evident caracter dinamic, sarcinile seismice produse de fortele de inertie se considera in mod conventional ca forte aplicate static;

- punctele de aplicatie a incarcarilor seismice coincid cu pozitiile punctelor de concentrare a maselor considerate in calculul constructiilor: pentru constructiile etajate se admite in mod curent concentrarea maselor la nivelul planseelor, iar pentru alte constructii intr-un numar suficient de puncte;

- efectele defavorabile ale torsiunii de ansamblu se considera in mod simplificat in calcul prin adoptarea la fiecare nivel a unei excentricitati conventionale intre punctul de aplicatie al rezultantei fortelor seismice orizontale si centrul maselor;

- incarcarile seismice pot actiona asupra constructiei in ansanblu dupa orice directie; in cazurile curente se considera in calcul componentele orizontale actionand independent dupa directiile axelor principale ale structurii de rezistenta;

- intensitatile considerate in calcul pentru incarcarile seismice sunt mai reduse decat cele maxime probabile, datorita capacitatii de deformare postelastica a structurii (ductilitate) si a unor rezerve de rezistenta de care nu se tine seama.

Rezultanta S a incarcarilor seismice orizontale pentru modul fundamental de vibratie se determina cu relatia :

S = c G

in care :

G = ∑ G_k unde G_k este rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k;

c = α k_s β Ψ ε este coeficientul seismic global al fortei taietoare de baza;

- coeficientul de importanta a constructiei cu valori intre 1,4 si 0,8 in functie de clasa de importanta caruia apartine cladirea (I, II, III, sau IV);

k_s - coeficient stabilit in functie de zona seismica de calcul a amplasamentului, care reprezinta raportul intre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului (considerata cu o perioada medie de revenire de cca 50 ani) si acceleratia gravitatiei. In normativul P100/92 se prezinta harta de zonare a teritoriului Romaniei din punctul de vedere al valorii coeficientilor k_s . In cadrul aceluiasi normativ este prezentata si echivalenta dintre intensitatea seismica (grade M.S.K.) si perechile de valori k_s - T_c , unde T_c reprezinta perioada de colt a spectrului de proiectare care caracterizeaza conditiile seismice ale zonei;

coeficientul de amplificare dinamica corespunzator modului fundamental de vibratie proprie a constructiei care depinde si de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioadele de colt T_c

- coeficientul de reducere a efectelor incarcarilor seismice, tinand seama de ductilitatea structurii, de capacitatea de redistribuire a eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul rezultate din conlucrarea structurii cu elemente nestructurale si de efectul amortizarii vibratiilor; coeficientul are valori 0,15 . . . 0,35 pentru structurile din beton armat;

- coeficientul de echivalenta intre sistemul real si cel cu un grad de libertate, corespunzator modului fundamental de vibratie proprie a constructiei.

Distributia pe inaltimea constructiei a rezultantei S a incarcarilor orizontale seismice corespunzatoare modului fundamental de vibratie in planul considerat se face cu relatia :

S_k = S G_k U_k / Σ G_k U_kI = S G_k h_k / Σ G_k h_k

in care :

S_k - incarcarea orizontala seismica la niveiui k;

U_kI - deplasarea orizontala a axei structurii pe directia de actiune a incarcarii seismice, la nivelul k, dupa modul fundamental de vibratie;

G_k - rezultanta incarcarilor gravitationale ale nivelului k;

U_k - coordonata la nivelul k a formei proprii de vibratie a constructie;

h_k - inaltimea punctului de aplicatie a incarcarii seismice S_k fata de planul de incastrare.

Introducerea in relatia de mai sus a cotelor de nivel h_k in locul deplasarilor U_kI se bazeaza pe aproximarea formei fundamentale de vibratie a structurii printr-o variatie liniara.

In calculul eforturilor se tine seama de efectele de torsiune generala ce intervin datorita aplicarii excentrice a incarcarilor seismice orizontale fata de centrele de rigiditate ale structurilor. Momentul de torsiune la nivelul k poate fi evaluat cu relatia:

M_k = S_k e

e - excentricitatea punctului de aplicare a rezultantei incarcarilor seismice orizontale in raport cu centrul de rigiditate, stabilita cu relatia :

e = e₁ +/- e₂

in care :

e₁ - excentricitatea centrului maselor in raport cu centrul de rigiditate;

e₂ - excentricitatea aditionala conventionala care introduce efectul caracterului nesincron al miscarii seismice in lungul dimensiunii respective a constructiei.

Proiectarea structurii de rezistenta se face astfel ca e₁ ≤ 0,15 B (B - dimensiunea maxima in plan a constructiei); in caz ca nu se poate realiza acest lucru se prevad rosturi antiseismice.