«

»

Expertizarea si reabilitarea unei hale cu structura metalica

Share

Pentru a fi utilizata eficient, „zestrea” tehnico-materiala cu care am trecut in anul 1990 a trebuit si trebuie (acolo unde mai este cazul) analizata si, de la caz la caz, innoita si modernizata pentru a face fata noului mediu concurential.

Una dintre solutii este reabilitarea spatiilor in care se desfasoara activitatea productiva, spre deosebire de „initiativa” unora care au preferat parasirea profilului activitatii de baza, demolarea halelor industriale si destinarea terenurilor de sub ele constructiilor de birouri sau locuinte.

Va prezentam solutia utilizata pentru reabilitarea Halei de Ajustaj a Laminorului de Benzi la Rece din Combinatul Siderurgic Galati. Expertiza a fost comandata de catre beneficiar in momentul in care a observat deformatii ale stalpilor marginali, concomitent cu exfolierea vopselei la extremitatile golurilor de trecere prin tronsoanele superioare ale acestora.

Solutia de reabilitare a fost proiectata de catre autorii articolului, in cadrul colectivului de rezistenta al S.C. IPROLAM S.A. Bucuresti. In prezent lucrarea este realizata si se fac demersuri pentru punerea sa sub urmarire speciala.

 

Descrierea structurii halelor

Halele expertizate se desfasoara pe trei deschideri de 36 m si una de 18 m si pe 24 de travei de cate 12 m. Pe directia longitudinala, halele sunt prevazute cu un rost la mijloc. Toate deschiderile sunt echipate cu poduri rulante de 20/5tf, cu suspensie elastica, care functioneaza in regim greu de lucru. Inaltimea halelor este de circa 16 m, calea de rulare aflandu-se la cota +9,20 m.

Structura de rezistenta a halelor este integral metalica, fiind alcatuita din cadre transversale formate din stalpi cu inima plina si ferme prinse articulat pe capul acestora. Stalpii sunt alcatuiti in doua tronsoane confectionate din table sudate din otel OL37-2. Prinderea in fundatii este realizata la cota -1,50 m, prin intermediul unor buloane de ancoraj. Fermele au talpile din table sudate din otel OL 52 cu sectiunea in forma de T, iar montantii si diagonalele sunt realizati din corniere pereche din otel OL37. Pe aceste ferme reazema in noduri pane metalice, pe care este asezata invelitoarea din profile P de beton armat. Pe directie longitudinala, stalpii sunt contravantuiti cu portale in forma de „V“. Ansamblul caii de rulare este, de asemenea, integral metalic.

 

Desfasurarea expertizei. Evaluarea calitativa

Primul pas a constat in evaluarea calitativa a structurii si relevarea defectelor.

Aceasta etapa cuprinde totalitatea actiunilor intreprinse pentru a obtine informatii asupra starii fizice in care se gaseste o constructie in momentul expertizarii. Investigatiile ofera o prima apreciere asupra performantelor structurii evidentiate in conditiile de mediu cu care aceasta a interactionat pe parcursul existentei de pana atunci si a actiunilor la care a fost supusa din partea acestuia.

S-a putut constata, de asemenea,  ca majoritatea stalpilor de pe unul din sirurile marginale prezentau exfolieri ale vopselei, orientate dupa directia eforturilor principale, la extremitatile ramurilor golurilor de trecere (fig. 1). S-a observat, totodata, si incovoierea accentuata a tronsoanelor superioare ale stalpilor.

Din discutiile purtate cu perso­nalul care se ocupa de intretinerea si exploatarea halei, s-a identificat cauza producerii defectelor, care consta in prezenta unui sant foarte adanc sapat in  exteriorul halei, in imediata vecinatate a stalpilor. Acesta a ramas deschis vreme de cativa ani, in timp ce pe cealalta parte a fundatiilor a functionat o linie de cale ferata. Informatia a fost cu atat mai valoroasa cu cat la data efectuarii expertizei santul era deja astupat.

Pe baza informatiei de mai sus s-a dedus ca stalpii, prinsi cu buloane de ancoraj de fundatii, s-au rotit la baza impreuna cu acestea, in timp ce la partea superioara, rotirea le-a fost impiedicata de restul stalpilor cadrului transversal cu care erau legati prin intermediul fermelor metalice. Eforturile suplimentare cauzate de deformarea fortata a stalpilor au determinat exfolierea vopselei dupa directia eforturilor principale.

 

Cercetari efectuate pe teren

Pentru a cunoaste valorile deformatiilor stalpilor, s-au efectuat citiri topometrice, atat pe sirul marginal de stalpi, cat si pe sirul adiacent. Citirile s-au realizat in trei puncte caracteristice. In fig.2  sunt aratate punctele in care au fost realizate citirile topometrice, ca si valorile obtinute pentru acestea in cazul stalpului care prezenta deformatiile maxime. Din analiza citirilor topometrice, s-a constatat ca deformatiile stalpilor de pe sirul marginal (U) au condus si la deformarea stalpilor de pe sirul alaturat (V), insa intr-o masura mai redusa.

De asemenea, citirile au permis construirea schemei deformatei stalpilor, necesara pentru analiza numerica.

Pentru constructia acesteia, axele celor doua tronsoane cu rigiditati diferite ale stalpului s-au considerat indeformabile. In acest mod s-a construit deformata aproximativa a stalpului de pe sirul marginal (U) utilizata in calcul (fig. 3).

 

Analiza prin calcul

Evaluarea analitica a situatiei s-a efectuat pentru cadrul transversal aferent stalpului care prezenta defor­matia maxima.

Scopurile analizei au fost, pe de o parte, de a se stabili daca la baza tronsonului superior al stalpului s-au atins eforturile de plastifiere a secti­unii si, pe de alta parte, compararea eforturilor efective din barele fermei, solicitate suplimentar ca urmare a deformarii stalpilor, cu eforturile capabile.

Pentru stabilirea momentului capabil al sectiunii de la baza tronsonului superior al stalpului, s-a utilizat metoda aproximativa de calcul static neliniar a echilibrului la limita, a carei modalitate de aplicare este prezentata in lucrarea „Ghid pentru proiectarea antiseismica a halelor parter cu structura metalica“, aparuta in Buletinul Constructiilor nr. 8/1997. Formula de calcul utilizata conform acestei metode pentru elementele solicitate la compresiune excentrica este:

unde:

N – forta axiala efectiva la baza tronsonului superior;

NU – forta capabila ultima a tronsonului la solicitarea de compresiune centrica;

MU,N – momentul capabil al sectiunii de la baza tronsonului superior solicitat la compresiune excentrica corespunzatoare fortei;

MU – momentul plastic ultim al sectiunii de la baza tronsonului superior (pentru N = 0).

Analiza cu ajutorul acestei formule a fost facuta in gruparea fundamentala de incarcari, considerata fara actiunea zapezii, adica in conditiile in care au fost facute citirile topometrice. Din calculul static al halei, s-a obtinut pentru stalpul anali­zat in ipotezele de mai sus o forta axiala efectiva N cu valoarea de 59,4 t .

De asemenea, pe baza caracte­risticilor geometrice cunoscute ale stalpului au fost calculate valorile parametrilor NU si MU cu formulele:

NU = Abruta jmin Rm,

unde:

Rm – rezistenta medie a otelului, a carei valoare se poate obtine cu formula:

Rm = 1,35 R,

si:

MU = Wpl Rm.

Valorile obtinute pentru stalpul analizat au fost: NU = 416 t si MU = 171 tm.

Cu aceste valori se obtine din formula (1) valoarea maxima a momen­tului capabil MU,N ca fiind de 134 tm.

Aproximand schema statica a tronsonului superior al stalpului cu o grinda simplu rezemata in acoperis si in tronsonul inferior, se poate obtine valoarea fortei orizontale asociate momentului capabil MU,N ca fiind: Fcap = 134 tm / 7,20 m = 18,6 t.

Pe de alta parte, din citirile topometrice realizate pentru acelasi stalp, se poate obtine valoarea fortei orizontale efective. Pentru aceasta a fost necesar sa se determine rigiditatea la deplasarea stalpului, pe baza schemei statice din fig. 4. Pentru punctul „c“ in care s-au facut citirile, s-a obtinut valoarea rigiditatii K=1,04 t/cm.

Aproximand deformata stalpului cu o dreapta, valoarea maxima a deplasarii in punctul „c“ este D = (30 + 151) cm = 181 cm. Pentru aceasta valoare se poate obtine forta efectiva pe capul stalpului cu formula cunoscuta Fef = kD. Valoarea astfel calculata a fortei efective este:

Prin compararea valorii efective a fortei orizontale cu valoarea fortei orizontale asociate momentului capabil al sectiunii de la baza tronsonului superior solicitat la compresiune excentrica corespunzatoare fortei N se observa ca teoretic aceasta sectiune este solicitata dincolo de domeniul elastic. In realitate, date fiind aproximarile facute, este probabil ca stalpul sa se gaseasca inca in elastic, insa foarte aproape de palierul de curgere.

Cel de-al doilea subiect al ana­lizei numerice a constat in determinarea eforturilor unitare din barele fermei solicitate suplimentar de forta de intindere calculata mai sus. Aceasta forta impreuna cu celelalte actiuni la care ar putea fi supusa ferma maxim incarcata au condus la obtinerea unor eforturi unitare in talpile acesteia apropiate de valoa­rea rezistentei de curgere.

 

Masuri de interventie in vederea reabilitarii

Concluziile de mai sus impuneau masuri de interventie imediate asupra stalpilor deformati, in scopul relaxarii cadrelor transversale ale halei.

Intrucat interventia la baza stalpilor, in vederea redresarii rotirilor manifestate, era greoaie din cauza obstacolelor existente in hala si a bazelor stalpilor inglobate in beton, s-a ales solutia interventiei la partea superioara a acestora.

Astfel, pe capul tuturor stalpilor au fost sudate console de rezemare a acoperisului pe care au fost ripate reazemele fermelor (fig. 5).

Prin aceasta operatiune, s-a urmarit indreptarea axelor tronsoanelor superioare ale stalpilor, avand drept urmare atat relaxarea halei in plan transversal, cat si asi­gurarea conditiilor gabaritice necesare functionarii podurilor rulante in bune conditii

Ca urmare a aplicarii masurilor de interventie descrise, eventuala articulatie plastica formata in stalpul analizat se inchidea, in sectiunea respectiva ramanand insa eforturi reziduale. De aceea, sectiunea a fost consolidata prin sudarea unor rigidizari pe inima stalpului.

Dupa stabilirea solutiei de interventie asupra stalpilor deformati ai halei, s-a reverificat prin calcul cadrul transversal al halei, consi­derand ferma deplasata pe consola adaugata.

In urma verificarilor au rezultat in elementele cadrului eforturi unitare inferioare rezistentelor de calcul.

 

Concluzii

Autorii au considerat oportuna prezentarea acestui caz datorita carac­terului sau mai putin obisnuit, care a impus si adoptarea unor metode de expertizare si reabilitare speciale. Originalitatea expertizei prezentate consta in modul in care au fost utilizate cele doua metode de calcul, una specifica proiectarii, iar cealalta specifica expertizarii, astfel incat sa serveasca scopului urmarit. De asemenea, este necesar sa mentionam ca tehnologia de realizare a interventiilor a solicitat o atentie deosebita atat din punctul de vedere al elaborarii detaliilor de executie, cat si din cel al masurilor de siguranta necesare in timpul executiei lucrarilor.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 25 – aprilie 2007

Autori:
dr. ing. Helmut KÖBER – SC IPROLAM SA
dr. ing. Gabriela SCHNEIDER

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2007/04/22/expertizarea-si-reabilitarea-unei-hale-cu-structura-metalica/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.