Daca ati proiectat vreodată o structura metalica parter (hala) sigur v-ati confruntat cu “problema consumului de material”. Pentru a obtine un consum redus de otel exista mai multe solutii printre care si una folosita destul de des in ultima vreme, in special de tinerii ingineri, înlocuirea sistemului clasic de contravântuiri din planul acoperișului cu tiranți din otel care lucrează doar la intindere; sau înlocuirea atat a contravântuirilor cu tiranți cat si înlocuirea panelor de acoperiș din profile clasice (I, U) cu pane din profile cu pereți subțiri (Z,C).
Contravantuirile sunt un element structural important in alcatuirea unei structuri metalice. Contravântuirile verticale dintre stâlpi asigura rigiditatea structurii pe direcția longitudinala iar contravantuirile orizontale din planul acoperisului asigura rigiditatea acestuia. Contravântuirile din planul acoperișului lucrează atât la întindere cât si la compresiune și sunt realizate de regula din profile de tip țeavă sau corniere. Ele asigura crearea unui efect cât mai apropiat posibil de o “șaibă rigidă”.
Spre deosebire de contravantuiri, tirantii, care lucreaza doar la intindere, sunt realizati din otel rotund , ei neasigurand rigiditatea sistemului de acoperiș. Prin urmare rigiditatea trebuie asigurata prin celelalte elemente ale acoperisului (pane). Panele asigura conlucrarea tuturor cadrelor transversale si transmit eforturile grinzilor de cadru. Astfel, cand structura este solicitata intr-o zona, toate cadrele participa la preluarea eforturilor din acea zona (“conlucreaza”).
Dar ce facem atunci cand panele sunt din profile cu pereti subtiri (Z,C) sensibile si ele la pierderea stabilitatii si incapabile sa asigure rigiditatea acoperișului? In acest caz avem nevoie de legaturi longitudinale intre grinzile de cadru pentru ca acestea sa lucreze impreuna. Exista cazuri in care am descoperit construcții metalice tip hala calculate ca o schema statica 2D numai pe directia cadrului principal fara a se tine seama de conlucrarea spatiala a tuturor cadrelor si la care sistemele de contravântuire erau subdimensionate sau dispuse greșit. Este important ca modelul de calcul sa fie complet pentru a putea vedea toate efectele folosirii de tiranți sau profile cu pereți subțiri. Spre exemplu, programul de calcul ETABS nici măcar nu permite modelarea tiranților, asta ar trebui sa va atragă atenția. Astfel, soluția de acoperiș ușor din pane din profile cu pereți subțiri si tiranți presupune adăugarea unor elemente suplimentare pe care multi nu le pun.
Un alt aspect de care în general nu se ține cont, ori din neglijenta ori din necunoaștere, este acela ca tiranții trebuie pretensionați periodic deoarece un tirant care nu este pretensionat nu intra în lucru. Asta presupune o verificare periodica a tiranților, asigurarea accesului permanent la aceștia si ar trebui explicat încă de la început beneficiarului care trebuie să își asume aceste costuri de mentenanță. Din experiență am observat ca dacă beneficiarii nu sunt vreo multinațională cu standarde clare, nu au nicio o preocupare pentru menținerea la zi a cărții construcției.
Solicitarea unui consum de material cât mai redus vine în majoritatea cazurilor din partea beneficiarului care de cele mai multe ori este dezinformat de către constructori amatori și de diverse site-uri “de profil”. Dacă vreți sa faceți o construcție cu un preț cât mai redus soluția pe structura metalică nu este întotdeauna cea mai ieftină, internetul fiind invadat de astfel de informații false. Multi beneficiari vor o construcție metalică din convingerea ca este cea mai ieftina dar realitatea este ca structurile metalice sunt eficiente doar in anumite cazuri. Sfatul meu este sa va calculați cu atenție bugetul înainte de a începe o investiție iar calculul sa-l faceți numai după ce discutați cu un specialist despre ceea ce vreți sa construiți.
Concluzii:
1. Folosirea tiranților ca modalitate de reducere a consumului de material este eficienta numai la construcții cu înălțime redusa și deschideri mici din clasa de importanta-expunere IV.
2. Normativul P100-1/2013 este interpretat de fiecare inginer asa cum crede de cuviință sau cum se pricepe, in ceea ce privește alegerea factorului de comportare q ducând astfel la erori de proiectare grave. Alegerea unui factor de comportare mai mare decât cel corect duce la micșorare consumului de material creând astfel falsa impresie ca se pot atinge valori chiar și de 30-40 kg/mp construit mult sub valorile reale care încep de la 50kg/mp în funcție de complexitate și dimensiuni.
3. Greselile de proiectare mentionate mai sus in articol si la punctul 2, pot duce la comportamente defectuoase ale construcțiilor metalice in eventualitatea unui seism. Nu exista suficienta experiență in ceea ce privește comportamentul tiranților și profilelor cu pereți subțiri la cutremurele Vrancene pentru ca în perioada comunista nu au fost prea folosite, construcțiile metalice fiind de regula cele industriale, masive unde contravântuirile erau din alte profile metalice.
Mai jos cateva contravanturi “clasice”.
Si ne-am riscat si la insistentele unui constructor am zis sa facem o hala mica mica, într-o zona slab seismica și cu tiranți, pentru ca ne-a promis ca ii ace bine și uite ce-a ieșit. Acum sunt curios daca beneficiarul ii va mai verifica vreodata si ii va mai tensiona vreodata! Dar asta e treaba lui sau nu?
Un articol scris de:
Dr. ing. Joița Loredana
Asociat partener VILARED
9 thoughts on “Contravântuiri clasice sau cu tiranți?”
Buna ziua,interesant articol.Am construit o sera metalica de lungime 250 m,latime 21 m,inaltime la coama 7.5 m.In planul peretelui am o viziune clara cum sa asez contravantuirile ,dar in plan acoperis NU..Va rog ma puteti ajuta???
Imi pare rau dar sapt viitoare sunt foarte ocupat.
E un videoclip cu constructia pe youtube.Sera metalica Matca 21 m latime ,225 m lungime.O parere generala de la un specialist ,numai asa la prima vedere,ar conta fff mult pt mine.Multumesc.
Parerea mea e ca trebuia sa va faceti un proiect pentru ca din ce vad in film ati facut numeroase greseli de conceptie. Cea mai mare e lungimea de 225 m fara rost si nu din cauza seismului ci din cauza dilatarilor. La cati bani ati cheltuit chiar nu inteleg de ce nu ati angajat un structurist. E impresionant pt un amator dar e trist ca inca lumea nu intelege ca fiecare meserie are rolul ei.
Pentru curiosi filmul e aici: http://youtu.be/I1XSs4dl_7Q
VA MULTUMESC.
Cat se poate dilata o pana de 80×40×2.5 ,pe o lungime de 225 m,pt ca din nefericire nu am gasit nici un document care sa dea aceste dilatari si contractari a metalelor.Si daca un rost de 10 cm ,aplicat la jumatatea structurii pe lungime este suficient.Va multumesc.(aici scrie Astept intrebarile,si eu m-am conformat)
Si eu v-am raspuns, dar mai mult nu va pot ajuta, e ca si cum eu as cauta pe site-uri medicale raspunsul la cum sa-i fac unui prieten o operatie de apendicita, idee am, carti am citit, dar nu sunt medic. Daca eu as da solutii pe internet la asemenea chestiuni ar incuraja si mai mult pe altii sa-si fac constructiile singuri fara sa apeleze la specialisti. Costurile cu un proiect ar fi fost minime fata de cat a costat hala asta si fata de cat vor costa reparatiile daca doamne fereste ati gresit o sudura sau ati subdimensionat niste buloane. Alte probleme:
1. teava cu grosime de 2.5mm nu se recomanda a fi sudata, pentru ca e prea subtire si poate sa cedeze. In al doilea rand tevile astea sunt puternic supuse coroziunii mai ales intr-o sera in care umiditatea este foarte mare. Cu timpul daca nu este curatata si vopsita va rugini pana cand la un moment dat va ceda undeva. Nu stiu de ce oamenii nu inteleg ca teava de 5mm este minimul acceptabil in zone supuse intemperiilor, mereu am aceasta discutie cu diversi constructori si beneficiari.
2. Aveti grija ca incarcarea din zapada e un pic mai mare de 150kg/mp. De asemenea, degeaba ati testat arcele daca n-ati testat si panele.
Inca o data, felicitari pentru reusita, e admirabil, dar pacat ca n-ati cerut indicatii de la un specialist.
Modelarea tirantilor se poate realiza in SAP 2000 sau Abaqus. Personal nu am proiectat vreo structura de tip hala metalica. In cazul portalului de vânt si al cadrelor contravantuite orizontal in planul acoperisului, in general, diagonalele sunt dispuse in “X”. In P 100-1-2013, se face precizarea că la acțiunea pe o direcție, diagonala comprimata iese din lucru si va lucra doar cea intinsa. Mergând pe aceasta premisă, tirantii preiau doar solicitarea la întindere. De ce nu ar trebui sa folosim tiranti pe post de cintravantuiri in urma acestei prescriptii din normativ? (este doar o întrebare teoretica)
Cel mai important motiv, care cred ca este si suficient este acela ca tirantii, care trebuie tensionati bine la montaj, de regula nu mai sunt verificati. Ei trebuie verificati si tensionati periodic si nimeni nu face asta. Daca nu sunt tensionati corespunzător atunci nu ne putem baza pe ei la cutremur.
Referitor la faptul ca una dintre diagonalele in X iese din lucru va pot intreba ce faceti daca acea diagonala chiar cedează la compresiune? Daca a cedat ea nu mai esta capabila sa preia nici întinderea atunci cand trebuie. Din acest motiv diagonalele in X trebuie domensionate sa preia si o mare parte din compresiune.