Structuri realizate din profile din otel cu pereti subtiri de tip pentru cladiri civile si industriale (I)

Profilele din otel cu pereti subtiri formate la rece - PPSFR - se utilizeaza din ce in ce mai mult, nu numai ca elemente secundare, dar si in alcatuirea structurii principale de rezistenta a cladirilor civile si industriale. Comparativ cu structurile confectionate din laminate, structurile usoare realizate din PPSFR prezinta avantaje tehnico-economice semnificative. In acelasi timp, datorita zveltetii peretilor acestor profile, proiectarea structurilor ridica o serie de probleme in ceea ce priveste controlul stabilitatii, tehnologiile de imbinare specifice si comportarea la solicitari dinamice.
Profilele si tablele profilate cu pereti subtiri formate la rece prezinta urmatoarele avantaje:
- Posibilitatea obtinerii unor sectiuni cu forme oricat de variate, adaptate cerintelor functionale si de rezistenta; seriile mari se pot lamina la rece, in timp ce seriile mici se produc prin indoire la presa;
- Forma profilelor permite o coletare compacta pentru transport in conditii economice;
- Raport rezistenta/greutate foarte bun;
- Tablele profilate pot fi utilizate la confectionarea panourilor de acoperis, de perete, a planseelor uscate sau compuse din otel si beton armat, avand capacitati portante semnificative;
- Aceste panouri pot prelua nu numai incarcari normale (perpendiculare pe panou), dar si incarcari in planul panoului datorita efectului de diafragma, daca foile de tabla sunt configurate si interconectate corespunzator cu alte elemente structurale;
- Tehnologiile actuale de protectie anticoroziva, prin zincare la cald si/sau vopsire asigura o durabilitate de circa 60 de ani;
- Cladirile in a caror componenta intra PPSFR au greutate proprie redusa, ele fiind asfel recomandate pentru a fi utilizate in zone seismice, pentru constructii amplasate pe terenuri de fundare slabe sau la supraetajari;
- Structurile din PPSFR se monteaza rapid si usor;
- Structurile din PPSFR sunt 100% reciclabile;
- Se pot obtine forme arhitectonice deosebite, adaptabile si cu grad mare de flexibilitate.

In general, proiectarea si executia structurilor din PPSFR ridica urmatoarele doua categori de probleme:
- Probleme de stabilitate, datorita zveltetii mari a sectiunilor si a profilelor;
- Tehnologii de imbinare si detalii de alcatuire specifice.
Urmare a cooperarii dintre LINDAB SRL - furnizor de materiale si sisteme de constructii si
BRITT SRL - firma de proiectare si consultanta in domeniul constructiilor, respectiv Departamentul de Constructii Metalice si Mecanica Constructiilor din cadrul Universitatii "Politehnica" din Timisoara si Laboratorul de Structuri Metalice al Academiei Romane, Filiala Timisoara, s-au dezvoltat trei sisteme structurale utilizand PPSFR. Aceste sisteme structurale, bazate pe produsele LINDAB din gama Coverline® si Construline® au fost proiectate pentru utilizare in zone seismice cum sunt Estul Europei si zona Balcanica, fiind destinate in principal aplicatiilor pentru IMM-uri, dar putand fi cu usurinta adaptate pentru cladiri de locuinte sociale, scoli, spatii comerciale etc.

Articolul de fata prezinta aceste sisteme structurale. Structurile din PPSFR sunt confectionate din profile C, cate doua spate in spate, solidarizate cu cupoane, rezultand sectiuni de tip Johnston. Imbinarea elementelor se realizeaza in exclusivitate cu suruburi. Subansamblurile componente ale structurii se pot prefabrica. Pentru preluarea incarcarilor orizontale s-a luat in considerare efectul de diafragma al invelitorii.
Structurile difera ca destinatie si conceptie:
- Structura Modulara cu Montanti Desi (SMMD) - constructii tip bungalow, care pot fi utilizate ca spatii comerciale, birouri, scoli, diferite aplicatii industriale sau pentru locuinte cu caracter provizoriu sau definitiv;
- Structura tip Hala cu Cadre Portal - SHCP - constructii industriale cu un singur nivel cu suprafata mica sau medie, pentru diverse aplicatii industriale si depozite;
- Structura pentru Mansarde, Supraetajari si Sarpante - SMSS - cu o larga aplicabilitate in supraetajari, mansardari si reabilitari ale constructiilor existente.

Structura Modulara cu Montanti Desi - SMMD
Ideea de baza la proiectarea acestui sistem structural a fost combinarea structurilor realizate din panouri cu montanti desi cu o structura de sarpanta din ferme. Figura 1 prezinta componentele de baza ale sistemului. Modelul 3D este compus din cadre, avand sectiuni compuse pentru stalpi si grinzile cu zabrele, panourile de perete si acoperis fiind formate din profile Z, C si table cutate (se conteaza pe efectul de diafragma), capabile sa preia atat incarcari orizontale cat si verticale. Panourile de pereti, compuse din montanti verticali sunt usor de adaptat la diversele goluri de usi si ferestre. Toate elementele structurale si nestructurale sunt alcatuite din gama de profile si table, respectiv materiale de izolare si accesorii, oferita de firma LINDAB.
Structura este proiectata pe module, montajul facandu-se travee cu travee, prin asa-numita tehnica "element cu element". Elementele componente ale ansamblului structural se preasambleaza, pe santier livrandu-se stalpi compusi, ferme, panouri de contravantuiri preasamblate. Fatadele, precum si solutia de fundare sunt decise de client, consiliat de firma LINDAB, respectand indicatiile si specificatiile tehnice ale proiectantului.

In tabelul 1 se prezinta dimensiunile principale ale setului de structuri de tip SMMD, incarcarile de calcul considerate pentru zapada, cat si parametrii seismici pentru zonele pentru care acest sistem structural a fost conceput.

Tabelul 1

Dimensiuni principale si incercari pentru sistemul stuctural de tip SMMD
Regiune	Dimensiuni principale			Zapada val.de calcul gz (kN/m²)	Parametri seismici*
	Latime L(m)	Travee T(m)	Inaltime utila H(m)
Bucuresti	8-12	5 (6)	3 (3.5)	3.12	α=1;ks=0.2 (Tc=1.5 s);ψ=1
Timisoara	8-12	5 (6)	3 (3.5)	1.18	α=1;ks=0.2 (Tc=1.0 s);ψ=1

(*) Conform Normativului P100-92 forta seismica se va calcula utilizand formula:
S_r=c_r·G=α·k_s·β_r·ψ·ε_r·G,
unde α este coeficient de importanta a constructiei; k_s coeficient functie de zona seismica a amplasamentului; β_r este coeficient de amplificare dinamica corespunzatoar modului "r" de vibratie; ψ este coeficient de reducere a efectelor actiunii seismice; ε_r este coeficient de echivalenta intre sistemul real si un sistem cu un singur grad de libertate, corespunzator modului "r" de vibratie iar G este rezultanta incarcarilor gravitationale pentru intreaga structura.

In tabelul 2 se prezinta dimensiunile principale, amplasamentul si consumul de otel real (in structura principala) pentru structuri de tip SMM) realizate in Romania in perioada 2000 - 2001, respectiv in figurile 2 - 3 se prezinta cateva imagini reprezentative ale acestor lucrari.

Tabelul 2

Dimensiuni principale, amplasamentul si consumul de otel pentru structuri de tip SMMD
Denumire obiectiv	Dimensiuni L x (nT) x H (m)	Locatie	Greutate (kg/m²)
ROMRECYCLING Bucuresti, Cladire birouri	10 x (2 x 6) x 3	Bucuresti	20.1
JASMIN Satu-Mare, Depozit pt. Dr.Oetker	10 x (3 x 6) x 3	Satu Mare	20.6
AQUABIS Bistrita-Nasaud, Depozit	10 x (2 x 6) x 3	Bistrita-Nasaud	21.9
Flamingo Bucuresti, Depozit	10 x (3 x 6) x 3	Bucuresti	20.2
TERANITA Giurgiu Depozit	10 x (4 x 6) x 3	Giurgiu	21.3
Biolact Oradea, Depozit	10 x (7 x 5.4) x 3	Oradea	23.2

Acest tip de structura a fost prezentat la CONSTRUCT EXPO Editia a VIII-a, 2001, unde a obtinut Diploma de onoare si Medalia de bronz pentru Constructii metalice demontabile, inclusiv pereti si invelitori.

prof.dr.ing. Dan DUBINA - U. "Politehnica" Timisoara,
ing. Viorel UNGUREANU - Academia Romana Timisoara,
ing. Zsolt Nagy - director tehnic LINDAB SRL