Calculul structural

1. Generalitati

(1)P Pentru fiecare verificare la o stare limita semnificativa, se va stabili un model de calcul al structurii, bazat pe:

descrierea corespunzatoare a structurii, a materialelor din care este realizata si a conditiilor semnificative ale amplasamentului acesteia;

comportarea structurii in ansamblu sau a partilor acesteia, in raport cu starea limita respectiva;

actiunile care se exercita asupra structurii si modul in care acestea sunt aplicate.

(2)P Alcatuirea generala a structurii, precum si interactiunea si modul de asamblare ale diferitelor parti ale acesteia trebuie sa fie astfel realizate incat sa asigure stabilitatea, rezistenta si rigiditatea corespunzatoare pe durata executiei si a utilizarii.

(3) Modelele de calcul pot fi bazate pe parti separate ale structurii (cum sunt peretii), considerate independent, daca sunt satisfacute prevederile punctului 1(2)P.

Nota: In situatiile in care structura este constituita din componente proiectate separat trebuie asigurate stabilitatea, rezistenta si rigiditatea ansamblului structurii

(4) Raspunsul unei structuri trebuie sa fie calculat utilizand:

fie teoria elasticitatii neliniare, admitand o anume relatie neliniara intre eforturile unitare si deformatiile specifice (v. pct. 3. .1);

fie teoria elasticitatii liniare, considerand o relatie liniara intre eforturile unitare si deformatiile specifice cu o panta egala cu modulul de elasticitate secant de scurta durata (v. pct. 3. .2);

(5) Rezultatele obtinute pe modelele de calcul trebuie sa furnizeze, pentru orice element al structurii:

fortele axiale datorate incarcarilor verticale;

fortele taietoare datorate incarcarilor verticale si/sau orizontale;

excentricitatea fortelor verticale;

momentele incovoietoare datorate incarcarilor verticale si sau orizontale.

(6)P Elementele structurale trebuie sa fie verificate la starea limita ultima si la starea limita de exploatare normala folosind actiuni evaluate pe baza reglementarilor in vigoare.

(7) Pana la asimilarea EN 1991-1-7 ca norma nationala calculul structurilor din zidarie se va face pentru gruparile de incarcari date in STAS 10101/0A-77.

) Regulile de proiectare pentru verificarea la starea limita ultima si la starea limita de exploatare normala sunt date in capitolele 6, si 7.

2. Comportarea structurii in situatii accidentale (altele decat cutremurele de pamant si incendiul)

(1)P Fata de proiectarea initiala a structurii pentru incarcarile rezultate din exploatarea normala, structura trebuie asigurata in plus, cu o probabilitate rezonabila fata de avariile care s-ar putea produce, in mod disproportionat, din cauza utilizarii necorespunzatoare sau a unor accidente.

Nota Nici o structura nu poate fi considerata a fi rezistenta la incarcari sau forte excesive, sau la pierderea unor elemente portante sau a unor portiuni de structura, care ar putea interveni datorita unei cauze extreme. De exemplu, intr-o cladire de mici dimensiuni, avarierea primara produce distrugerea totala.

(2) Comportarea structurala in situatii accidentale trebuie sa fie luata in considerare folosind una din urmatoarele metode:

proiectarea elementelor structurale principale pentru a rezista efectelor actiunilor accidentale date in EN 1991-1-7;

considerarea , in mod ipotetic, a elementelor portante esentiale ca iesite din lucru succesiv, acordand o atentie speciala integritatii legaturilor si prinderilor de la reazeme ale elementelor;

reducerea riscului de producere a actiunilor accidentale, folosind, de exemplu, bariere de impact impotriva impactului cu vehicule.

Nota 1: Comportarea    structurala a cladirilor din zidarie sub efectul actiunilor accidentale de tipul incarcarilor seismice va fi stabilita conform prevederilor Normativului P100 si va fi detaliata prin 'Ghidul de proiectare pentru structuri din zidarie' care urmeaza a fi elaborat pe baza prevederilor prezentului Cod.

Nota 2: Comportarea la incendiu a structurilor din zidarie va face obiectul partii 1-2 a Codului CR6.

3. Imperfectiuni

(1)P Efectele posibile ale imperfectiunilor (geometrice, de material, etc) trebuie sa fie luate in considerate presupunand ca structura este inclinata cu unghiul n h_tot) radiani fata de verticala,

unde:

h_tot - inaltimea totala a structurii, in metri.

Actiunea orizontala care rezulta trebuie sa fie adaugata celorlalte actiuni.

4. Efecte de ordinul II

(1)P Structurile care includ pereti de zidarie proiectati in conformitate cu acest EN 1996-1-1 trebuie sa aiba partile componente legate intre ele, astfel incat deplasarea laterala sa fie ori impiedicata ori luata in considerare prin calcule.

(2) Nu este necesara luarea in considerare a deplasarii laterale a structurii (efectele de ordinul II) daca elementele verticale de rigidizare satisfac, pe directia considerata, relatia (1):

h_tot(N/SEI)^½ ≤ 0,6 pentru n ≥ 4 (1)

   ≤ 0,2+0,1n     pentru 1 ≤ n < 4

cu notatiile

h_tot - inaltimea totala a structurii, masurata de la partea superioara a fundatiilor;

N - suma valorilor caracteristice ale incarcarilor verticale, permanente si variabile calculata pentru intreaga cladire;

SEI - suma rigiditatilor la incovoiere ale tuturor elementelor de constructie de rigidizare verticale, in directia considerata;

Nota: Golurile cu suprafata mai mica decat 2m² din elementele verticale de rigidizare pot fi neglijate.

n - numarul de niveluri supraterane.

(3) In cazul in care elementele verticale care asigura rigiditatea nu satisfac conditiile de la pct. 4 (2), excentricitatea totala datorata delasarii laterale a unui nucleu care asigura stabilitatea trebuie calculata cu relatia:

e_t = ξ (M_d/N_d + e_c) (2)

cu notatiile

M_d - momentul incovoietor de calcul la baza nucleului de stabilitate, calculat in ipoteza comportarii liniar elastice a zidariei

N_d    - incarcarea verticala de calcul la baza nucleului de stabilitate, calculata folosind teoria liniara a elasticitatii

e_c - excentricitatea aditionala

- factor de majorare pentru rigiditatea de rotatie a reazemului elementului structural considerat

Excentricitatea aditionala e_c si factorul de majorare ξ pot fi calculate din ecuatia (3) si (4) (v. fig. 1):

Figura 1 Reprezentarea nucleului de stabilitate

ξ = (3)

e_c = 4.5 Q_dd (h/100d)² /N_d (4)

unde:

k - rigiditatea de rotatie a reazemului in Nmm/rad

h - inaltimea peretelui sau a nucleului de stabilitate in mm

d - cea mai mare dimensiune a sectiunii transversale a elementului structural in

directia de incovoiere, in mm

N_d - valoarea de calcul a incarcarii verticale la baza nucleului de stabilitate

Q_d - valoarea de calcul a incarcarii totale verticale, aferenta partii de cladire a carei stabilitate este aigurata de nucleul de stabilitate considerat

5  Calculul elementelor structurale

1  Pereti de zidarie supusi la incarcari verticale 

(1) Pentru calculul peretilor supusi la incarcari verticale, trebuie sa se tina seama de urmatoarele elemente:

incarcarile verticale care sunt aplicate direct peretilor;

efectele de ordinul II;

excentricitatile calculate cunoscand dispunerea in plan a peretilor, interactiunea planseelor si a peretilor de rigidizare;

excentricitatile rezultate din abaterile de executie si din diferentele intre proprietatile materialelor din care sunt realizate diferitele elemente componente ale structurii.

(2) Momentele incovoietoare pot fi calculate pe baza proprietatilor materialelor date in Capitolul 3, a comportarii prinderilor si rezemarilor folosind principiile mecanicii structurilor.

Nota: In Anexa C este data o metoda simplificata pentru calculul momentelor incovoietoare in pereti, datorate incarcarilor verticale.

(3)P Pe intreaga inaltime a unui perete trebuie sa se considere o excentricitate accidentala, e_a, pentru a se tine seama de imperfectiunile (erorile) de executie.

(4) Excentricitatea accidentala e_a se poate lua egala cu h_ef / 450, unde h_ef este inaltimea de calcul (efectiva) a peretelui, calculata conform pct. 6.1.4.

2  Elemente din zidarie armata supuse la incarcari verticale

Grinzi din zidarie; deschiderea de calcul (efectiva)

(1) Deschiderea de calcul (efectiva), l_ef, grinzilor din zidarie, simplu rezemate sau continui, cu exceptia grinzilor‑pereti, poate fi luata ca fiind cea mai mica dintre urmatoarele valori (v. fig. 2):   

distanta dintre centrele reazemelor;

lumina intre reazeme, plus inaltimea utila , d".

Fig. 2. Deschiderea de calcul (efectiva) a grinzilor din zidarie simplu

rezemate sau continui

(2) Deschiderea de calcul (efectiva), l_ef, a unei console poate fi luata ca fiind cea mai mica dintre urmatoarele valori (v. fig. 3):

distanta intre capatul consolei si centrul reazemului sau;

distanta intre capatul consolei si fata reazemului, plus jumatate din inaltimea utila a sectiunii acesteia, d.

Fig. 3. Deschiderea de calcul (efectiva) a consolelor din zidarie

(3) Deschiderea efectiva a grinzilor‑pereti se va determina conform punctului 2.2.

2.2  Grinzi‑pereti supuse la incarcari verticale

(1) Grinzile‑pereti din zidarie sunt pereti sau parti de pereti incarcati cu forte verticale, situati deasupra unor goluri si la care raportul dintre inaltimea totala a peretelui peste gol si deschiderea de calcul (efectiva) deasupra golului este de cel putin 0,

Deschiderea de calcul (efectiva) a grinzii poate fi luata dupa cum urmeaza:

l_ef = 1,15 L (5)

unde

L - lumina deschiderii golului.

(2) Se vor lua in calcul toate incarcarile verticale care actioneaza asupra acelei parti a peretelui situate pe deschiderea de calcul (efectiva), cu exceptia incarcarilor care pot fi preluate in alt mod, de exemplu prin planseele superioare.

(3) Pentru determinarea momentelor incovoietoare, grinda‑perete poate fi considerata ca fiind simplu rezemata, intre punctele de reazem asa cum este aratat in fig. 4.

Fig. 4. Grinda‑perete din zidarie

3. Pereti din zidarie supusi la forta taietoare in planul lor

(1) Peretii supusi la forte taietoare trebuie sa fie calculati pentru cazurile de incarcare corespunzatoare.

(2) Atunci cand se determina incarcarea verticala de calcul care contribuie la capacitatea de rezistenta la forta taietoare, incarcarea verticala aplicata pe planseele care lucreaza pe doua directii poate fi distribuita egal intre peretii de reazem; in cazul planseelor curente sau de acoperis care lucreaza pe o singura directie, pentru determinarea incarcarii axiale, pe peretii de la nivelurile inferioare care nu sunt direct incarcati, se poate considera o distributie a incarcarii la 45

(3) Un perete transversal (care intersecteaza peretele considerat), sau o portiune a unui astfel de perete, poate fi considerat ca actionand ca o talpa a unui perete structural, numai daca legatura peretelui structural principal este capabila sa reziste la eforturile de forfecare corespunzatoare si numai daca talpa nu flambeaza pe portiunea respectiva.

(4) Lungimea unui perete transversal, care poate fi considerat ca actioneaza ca o talpa, este egala cu grosimea peretelui structural plus, de fiecare parte a acesteia, unde este cazul, cea mai mica dintre valorile (v. fig. 5):

h_tot/5, unde h_tot este inaltimea totala a peretelui structural;

jumatatea distantei dintre peretii structurali (l), atunci cand sunt legati cu acelasi perete transversal;

distanta pana la capatul peretelui;

jumatate din inaltimea libera (h).

In peretii transversali, (care constituie 'talpi') golurile cu dimensiuni mai mici decat h/4 pot fi neglijate. Golurile cu dimensiuni mai mari decat h/4 trebuie sa fie considerate drept extremitati ale peretilor.

Fig. Latimi de talpa care se pot considera pentru pereti structurali

(5) Rigiditatea de calcul a peretelui este rigiditatea elastica a peretelui structural calculata considerand inclusiv talpile. Pentru peretii care au inaltimea mai mare decat decat de doua ori lungimea lor in plan, se poate neglija efectul deformatiilor de forfecare asupra rigiditatii.

(6) Daca planseele pot fi considerate ca diafragme rigide in plan orizontal, fortele orizontale pot fi distribuite peretilor structurali proportional cu rigiditatea fiecaruia.

(7)P In cazul in care dispunerea in plan a peretilor structurali este nesimetrica, sau daca din orice alt motiv, rezultanta fortelor orizontale nu trece prin centrul de rigiditate al ansamblului structurii, trebuie sa se tina seama de efectul rotirii peretilor individuali care se produce din aceasta cauza (efecte de torsiune).

(8) Daca planseele nu sunt suficient de rigide pentru a fi considerate ca diafragme orizontale (de exemplu, daca sunt alcatuite din elemente prefabricate din beton nesolidarizate intre ele), fortele orizontale care revin peretilor structurali vor trebui considerate egale cu fortele provenite de la planseele de care sunt direct legate, cu exceptia cazului in care se efectueaza un calcul care tine seama de rigiditatea partiala a planseului.

(9) Incarcarea orizontala maxima pe un perete structural poate fi redusa cu pana la 15%, cu conditia ca incarcarea    peretilor structurali paraleli sa fie sporita in mod corespunzator.