Aplicarea principiilor din normele de proiectare pentru profilele cu pereți subțiri formate la rece necesită derularea unui calcul static pe un model structural.
Datorită numărului și densității mari de elemente componente, modelarea, analiza și calculul structurilor caselor metalice în ansamblul lor rămîne o problemă complexă, datorită fenomenelor ce derivă din zveltețea pereților secțiunilor din care aceste structuri se compun.
Instabilitățile locale ale pereților profilului (voalare locală sau distorsiunea secțiunii) prin interacțiunea cu pierderea stabilității generale a elementului structural, care poate avea decupări locale, sau poate fi perforat din considerente de eficiență energetică, generează situații ce complică analiza comportării structurilor și la nivel global, dar și la nivel de element constituent, pentru care instabilitatea este criteriul principal de dimensionare.
Dacă la toate acestea adăugăm imperfecțiunile geometrice (abaterile geometrice pe secțiune și pe lungime), de material (influența procesului de fabricație asupra caracteristicilor mecanice ale oțelului, afectat de ecruisare și tensiuni reziduale specifice din procesul de formare la rece) și cele rezultate din schema de încărcare (excentricități rezultate din tehnologiile specifice de îmbinare), proiectarea si execuția acestor structuri, comparativ cu cele din profile laminate la cald devine o misiune aproape imposibilă.
Fără unelte de analiză sau abace de calcul adecvate, care acoperă măcar parțial din problematicile enumerate mai sus, procesul de proiectare poate fi o barieră în promovarea acestor structuri pe piață, unde termenul de livrare și cel de execuție joacă un rol important în judecarea competitivității soluțiilor, în comparație cu produsele clasice pentru case.
Utilizarea metodelor prescriptive pentru configurarea structurii de rezistență
Metodele prescriptive se bazează pe aplicarea unor reguli simplificate de calcul pentru elementele structurale constituente, care ar avea menirea tocmai de a simplifica procesul complex descris anterior.
Documentul de referință are incluse tabele cu încărcări admise pe tipuri principale de elemente (montanți de pereți, grinzi principale și secundare de planșeu).
Montanții C100 și C150 cu grosimi de 1,00 -1,50-2,00 mm sunt grupați pe înălțimi de nivel de 2,60-3,00-3,50 m.
Tabelele propuse sunt elaborate pe schemă statică pendulară, considerînd ambele tălpi (interior și exterior) fixate – prin acesta acceptînd ideea excluderii pierderii stabilității laterale prin incovoiere după axa slabă de inerție.
Capacitățile portante în tabelul furnizat sunt stabilite pentru încărcări de compresiune concentrate aplicate centric (excenticitate e=0) și încărcări aplicate excentric (e=h/12 și h/6), neglijînd efectul momentului încovoietor din acțiunea vîntului pe anvelopa exterioară. În caz ul profilelor utilizate pentru realizarea planșeelor, 3 tipuri sunt la dispoziție pentru configurarea soluției: C, Σ, 2U compuse care rezultă într-o secțiune I.
Gama de dimensiuni disponibile este C150-C200-C250, Σ 200-Σ 250 și I150-I200- I250 cu grosimi de 1,00-1,50-2,00 mm și oferă utilizatorului deschiderea admisă, funcție de încărcarea utilă (q=2,00 și 2,50 kN/m2) și distanța interax al grinzilor (b=400 și 600 mm).
Capacitățile portante în tabelul furnizat sunt stabilite pentru rezistența la încovoiere în cîmp și rezistența la forță tăietoare pe reazem, considerînd ambele tălpi (inferior și superior) fixate.
Detalii similare, dar mult mai amănunțite (inclusiv cu detalii de execuție) pot fi obținute din [3].
Urmînd aceste indicații, putem configura case pe structură metalică din profile ușoare cu soluțiile acoperite în detaliile furnizate.
Completările ulterioare la [3] pe capitole, abordează materialele, elemente structurale particulare și metodologiile de proiectare.
Cert este, că metodele prescriptive nu acoperă configurațiile structurale de formă oarecare. În aceste situații tot la un calcul detaliat trebuie să recurgă inginerul proiectant.
Autorii documentului
Zsolt Nagy – Conferențiar, Universitatea Tehnică Cluj, Facultatea de Construcţii, Departamentul de Structuri
Cristina Câmpian – Profesor, Universitatea Tehnică Cluj, Facultatea de Construcţii, Departamentul de Structuri
Paul Perneș – Asistent, Universitatea Tehnică Cluj, Facultatea de Construcţii, Departamentul de Structuri
