SIGURANA STRUCTURILOR METALICE N EXPLOATARE

Gelu OPRIA, Francisc WEBER

THE SAFETY IN EXPLOITING METALLIC CONSTRUCTIONS

The paper analyses the safety in exploiting metallic constructions. In

order to verify the limit conditions, corrections were introduce by using some dimensionless numerical coefficients, determined for each analyzed limit condition, which will cover unfavorable influences of different factors.

Cuvinte cheie: siguran, stare limit, coeficieni, mbinare Keywords: safety, level measurement, ratios, jointing

1. Generaliti Conceptul de siguran a unui element sau a unei structuri

metalice este studiat prin analizarea noiunilor de stare limit i nivel de asigurare. n prezenta lucrare sunt tratate doar verificrile la strile limit.

Sigurana unui element sau a structurii n ansamblu reprezint o proprietate caracterizat printr-o probabilitate suficient de mare de a satisface, pe toat durata de serviciu prevzut, o condiie de neatingere a strii limit considerat.Evaluarea siguranei unei structuri n raport cu starea limit considerat este dat de probabilitatea

+P de realizare a evenimentului SC > , dat de formula:

( )SCPP >=+ (1)

721

n mod similar, gradul de nesiguran este dat de probabilitatea P de realizare a evenimentului SC < (probabilitatea de pierdere a capacitii portante, de avarie), dat de formula:

( )SCPP1P

const n a demonstra c solicitrile de calcul nu depesc capacitatea de rezisten a elementului Rd, fiind de forma:

dd RS < (4) Solicitrile de calcul Sd sunt determinate destul de precis n funcie de scopul pentru care a fost conceput construcia i implicit structura de rezisten, pe baza ipotezelor de ncrcare i a gruprilor de aciuni. Acestea rmn constante la valorile stabilite n faza concepiei, schimbarea valorilor ncrcrilor poate fi posibil doar cu schimbarea destinaiei construciei. Influena factorilor specifici asupra siguranei elementului va fi evideniat prin coeficientul , subunitar, care afecteaz capacitatea de rezisten a elementului, astfel c relaia (4) va deveni

dd RS < (5)

unde va fi denumit coeficient de reducere pentru starea limit a capacitii portante.

n mod evident: ( )k,c,b,af= (6)

unde funcia f va fi determinat de condiia ca diminuarea lui Rd prin coeficientul s nu fie mai mare de 25 %, ceea ce corespunde n general, cu rezervele capacitii de rezisten acceptate la o proiectare eficient.

Aceasta implic:

]0,1;75,0[sau0,175,0 (7)

Pentru funcia s-a adoptat formula:

acbk= (8)

Valorile factorilor ce intr n componena funciei au fost determinate n lucrarea [4].

3. Coeficient de reducere pentru strile limit a exploatrii normale i de serviciu

Factorii specifici care diminueaz capacitatea de rezisten

influeneaz i starea limit a exploatrii normale a elementelor considerate separat i n ansamblu pentru structur.

723

Verificarea la starea limit a exploatrii normale const n a verifica dac valorile:

amax , (9) pentru elementele solicitate axial i

amax ff (10) pentru elementele solicitate la ncovoiere. Pentru verificarea la starea limita de serviciu sunt prevzute

valorile deplasrilor elastice admise n sens transversal i longitudinal, notate cu Fa,str., astfel nct deplasrile maxime ale structurii n sens transversal i longitudinal, notate cu Fmax, str., trebuie s satisfac relaia:

.str,astrmax, FF (11)

Valorile pentru .str,aaa Fsif, sunt precizate n normele [2], [3], [5] i n lucrarea [6].

Factorul cu influena cea mai predominant n analizarea strii limit a exploatrii normale a elementelor i structurilor metalice l constituie coroziunea. Pe toat durata de via a elementului aciunea coroziunii poate fi considerat ca ncrcare cu caracter permanent, aa cum este prezentat n detaliu n lucrarea [4].

Slbirile de seciuni transversale ale elementelor conduc la valori mai mari pentru max i fmax.

Dac se noteaz cu coeficientul de reducere pentru starea limit a exploatrii normale, atunci:

( )t,kf= (12)

unde: k factorul de agresivitate din lucrarea [4]; t timpul n ani.

Relaiile (9)(11) de verificare pentru strile limit a exploatrii normale i de serviciu vor deveni:

amax (13)

amax ff (14)

.str,astrmax, FF (15)

Dac se admite o variaie liniar a procesului de coroziune n timp, indicat n lucrarea [7], pentru funcia f s-a determinat forma:

724

( )1000

t02.1tf = (16)

4. Sigurana mbinrilor

n cazul analizrii siguranei structurilor metalice existente

trebuie analizate mbinrile de rezisten ale elementelor componente. Sunt analizate mbinrile cu tije (cu nituri i uruburi de nalt rezisten, pretensionate ) i cele sudate. Relaia (3) va deveni:

minlimcalcul PP (17)

n care: calculP - efortul maxim de calcul ce acioneaz asupra

nitului/S.I.R. cel mai solicitat sau n cordonul de sudur;

minlimP - efortul limit minim ce poate fi preluat de nit/S.I.R. sau

rezistena de calcul pentru cordoanele de sudur. n cazul mbinrilor nituite

( )cgefminlim N;NminP = (18) unde Ncf i Ncg sunt eforturile capabile la forfecare respectiv la presiunea pe gaur (strivire). Rezistena de calcul la forfecare a nitului

nfR are valoarea din norma [5], iar pentru rezistena la presiune pe

gaur (strivire) propunem valoarea npR unde npR are valorile din

aceeiai norm, iar este coeficientul din [4]; n cazul unei mbinri cu S.I.R.P.

minlimp =mns0,8AnRc (19)

unde m =0,9 (coeficient al condiiilor de lucru); ns = 2 (nr. suprafeelor de forfecare din mbinare); An - aria net a tijei urubului; Rc- limita de curgere minim a materialului din care este confecionat urubul, iar este coeficientul de frecare (n funcie de calitatea oelului i gradul de prelucrare a suprafeelor). Valorile coeficientului, dup [3], sunt:

= 0,20 (n lipsa unor informaii sigure despre starea suprafeelor n contact corespunztoare pentru clasa D);

725

= 0,30 (pentru prelucrare cu flacr folosind arztoare cu flacr lat sau mai multe becuri corespunztoare clasei C );

= 0,40 (pentru suprafee decapate cu alice sau nisip i vopsite cu silicat de zinc alcalin, corespunztoare clasei B );

n cazul mbinrilor sudate dat fiind comportarea lor identic cu cea a materialului de baz la fenomene ca mbtrnirea, ecruisajul etc. se propune ca n locul rezistenelor de calcul pentru cordoanele de sudur: ccR (la compresiune),

siR (la ntindere),

sfR (la forfecare) s se

foloseasc stsi

sc R;R;R unde este coeficientul din [4].

BIBLIOGRAFIE [1] * * * STAS 10100/0-75. Principii generale de verificare a siguranei construciilor. [2] * * * CR0-2005. Cod de proiectare. Bazele proiectrii structurilor n construcii. [3] * * * NP042-2000, Normativ privind prescripiile generale de proiectare. Verificarea prin calcul a elementelor de construcii metalice i a mbinrilor acestora. [4] Opria, G., Sigurana i consolidarea structurilor metalice industriale. Editura Mirton, Timioara. [5] * * * STAS 10108/0-78. Construcii civile, industriale i agrozootehnice. Calculul elementelor din oel. [6] Mateescu, D., Caraba, I., Construcii metalice. Calculul i proiectarea elementelor din oel. Editura tehnic, Bucureti, 1980. [7] erbescu, C., Muhlbacher, R., Probleme speciale n construcii metalice. Editura tehnic Bucureti 1984.

Dr.Ing. Gelu OPRIA, Expert Tehnic A2, membru AGIR e-mail: gelu.oprisa@yahoo.com

Prof.Dr.Ing. Francisc WEBER,

Facultatea de Inginerie Hunedoara, Preedintele Sucursalei AGIR Hunedoara

e-mail: weber_francisc@yahoo.com

726

mailto:gelu.oprisa@yahoo.com