Constructii Metal

ONSTRUCTII SI ELEMENTE CONSTRUCTIE DIN METAL

DE

CONSTRUCTII SI ELEMENTE DE CONSTRUCTIE DIN METAL MATERIALE FOLOSITE LA CONSTRUCTII METALICE Metalele sunt folosite, cu precadere, la anumite sisteme constructive datorita unor performante specifice, care sunt: - gradul de siguranta sporit in exploatare datorat structurii omogene si izotopiei otelului, rezistentele sale mecanice mari, aceleasi la intindere si compresiune precum si unei bune concordante, intre ipotezele de calcul si comportarea reala a materialului; - etanseitate la trecerea lichidelor sau gazelor datorata compactitatii otelului si imbinarilor sudate; - rezistente mecanice, raportate la greutate proprie, mai ridicate decat ale altor materiale de constructie (beton, zidarie); - posibilitati largi de industrializare a elementelor si a subansamblurilor constructiilor metalice, ceea ce conduce la importante avantaje (omogenitatea caracteristicilor mecanice, economie de material, manopera, reducerea duratei de executie); Materialele prezinta si unele dezavantaje, printre care: - rezistenta slaba la actiunea coroziva a umiditatii atmosferice si mai ales a unor agenti agresivi (gaze sau lichide) care determina, in timp, reducerea sectiunilor si a capacitatii portante, in vederea diminuarii efectelor coroziunii, constructiile metalice necesita cheltuieli de intretinere mai mari decat cele de zidarie si de beton; in mod obisnuit protectia autocoroziva a otelului se asigura prin proiectarea rationala a elementelor metalice si prin acoperirea suprafetelor cu pelicule protectoare (vopsele, lacuri, emailuri), in acelasi scop se pot folosi laminate din otel cu rezistenta marita la coroziune care ridica insa costul investitiei; - rezistente mecanice reduse la temperaturi peste 200oC si pierderea capacitatii de rezistenta a otelului la 600oC, iar a aliajelor de aluminiu la 300oC; protectia constructiilor metalice impotriva temperaturilor ridicate si a focului se realizeaza cu beton sau zidarie, determinand insa reducerea suprafetelor utile si cresterea indicilor de cost. Tinand cont de experienta acumulata in domeniul constructiilor metalice, in tara noastra si in alte tari, domeniile de utilizare rationala a otelului in constructii sunt acelea in care se urmareste

preluarea unor solicitari mari prin intermediul unor structuri de rezistenta cu greutate cat mai redusa si anume: - cladiri industriale - hale cu deschideri mari, cu poduri rulante, in general orice constructie supusa la socuri si vibratii puternice; - cladiri inalte, cu mai mult de 15-20 niveluri; - constructii ingineresti inalte - turnuri sau piloni de televiziune, stalpi pentru sustinerea liniilor electrice etc.; - structuri metalice pentru acoperisuri de mare deschidere; sali de expozitii, sport sau spectacole, hangare, ateliere de reparatii etc.; - structuri metalice pentru unele utilaje fixe sau mobile - macarale, poduri rulante; - structuri din tabla - recipienti sau rezervoare; - structuri usoare din otel realizate din profile cu pereti subtiri formate la rece;

OTELURI PENTRU CONSTRUCTII Constructiile metalice se realizeaza din semiprefabricate de otel produse de industria siderurgica; in functie de conditiile specifice de exploatare, otelurile pot fi grupate, dupa performante astfel: - oteluri de uz general, livrate sub forma de produse laminate la cald, care sunt oteluri carton sau slab aliniate, clasificate dupa rezistenta minima de rupere ce reprezinta marca otelului; - oteluri rezistente la coroziunea agentilor atmosferici (ORC) obtinute prin alierea cu elemente care intra in solutie, prin reactie anodica, mai lent decat fierul (cupru, fosforul, cromul, nichelul); - oteluri cu granulatie fina pentru constructii sudate (OCS) care sunt oteluri slab aliate, cu granulatie fina; - oteluri rezistente la rupere fragila la temperaturi joase si foarte joase obtinute prin aliere cu nichel; - oteluri cu limita de curgere foarte ridicata, obtinute din unele oteluri slab aliate pe baza unor tehnologii speciale; - oteluri aliate (cu crom) pentru elemente speciale, cum sunt suruburile de inalta rezistenta. Performantele fizico-mecanice ale otelurilor sunt determinate prin incercari de laborator, dintre care cea mai importanta este la tractiune, prin care se inregistreaza deformatiile sub sarcina

ale epruvetelor. Rezultatele incercarilor la tractiune se exprima grafic printr-o diagrama σ-ε, denumita diagrama caracteristica. Alte incercari de laborator efectuate asupra metalelor folosite in constructii sunt: - duritatea, determinata, in mod obisnuit prin curba Brinell, care consta in masurarea rezistentei opuse de suprafata metalului la patrunderea unei bare de otel dur, actionata de o forta constanta. Duritatea se noteaza cu HB si se exprima prin raportul dintre intensitatea fortei si suprafata amprentei lasata de bila. - rezilienta sau incercarea de rupere la incovoiere prin soc, care se exprima ca raport dintre lucrul mecanic absorbit de epruveta la rupere si suprafata sectiunii de rupere; - incercarea la indoire se executa in conditii de santier, la rece, in vederea aprecierii capacitatii de deformare plastica a otelului; - incercarea la oboseala, prin care se urmareste aprecierea comportarii otelului la solicitari variabile, periodice. Produse laminate si alte semiprefabricate din metal Produse laminate sunt semiprefabricate standardizate din otel realizate de industria siderurgica si apoi sub forma de: - tabla care se obtine prin laminarea la cald a otelului carbon sau aliat sub forma de foi de tabla subtire (1-2 mm), mijlocie (3-4 mm) si groase (mai mari de 4 mm). Prin taierea tablelor se obtin platbande cu latime intre 160 - 600 mm si grosime intre 6 mm si 40 mm; - profile laminate, care se deosebesc dupa forma si dimensiunile sectiunii transversale; - tevi pentru constructii si instalatii, din otel, laminate la cald sau sudate longitudinal ori elicoidal etc. - tuburi si piese de legatura din fonta, cu sau fara flanse, tevi din plumb, de presiune sau scurgere si tevi din cupru, zinc sau otel zincat pentru instalatii; - nituri confectionate din OL 34 sau OL 37 si nituri din metale neferoase (cupru, aluminiu, alama); - suruburi, piulite, flanse etc. - armaturi pentru tamplarie; - materiale de adaos la sudare electrica - electrozi si fluxuri de sudura. Produse din metale neferoase folosite in constructii sunt:

- aluminiu si aliajele din aluminiu sub forma de sarma, tabla si profile; - zincul si cuprul sub forma de sarme, table, conducte folosite la instalatii, invelitori etc. - plumbul folosit mai ales la instalatii sub forma de conducte. Materiale neferoase se folosesc pe scara mai restransa sub forma de aliaje; - alama (aliajul cupru si zinc) si bronzul (care este aliajul cupru cu staniul) folosite la lucrari de instalatii si tamplarie (feronerie); -

duraluminiu (aliajul aluminiului cu magneziu) folosit la confectionarea profilelor pentru unele elemente structurale.

Produse de baza din otel

ELEMENTE STRUCTURALE METALICE

Principii de alcatuire Constructiile metalice sunt structuri spatiale realizate prin conexiunea unor elemente de rezistenta care pot fi grupate in functie de caracteristicile geometrice si mecanice in urmatoarele categorii: cabluri, bare, placi. Cablurile, la care lungimea este predominanta in raport cu dimensiunile sectiunii transversale, nu au rigiditate la incovoiere si compresiune fiind capabile sa preia numai eforturile axiale de intindere. Barele prezinta rigiditate la incovoiere si compresiune fiind capabile sa preia orice tip de efort: intindere, compresiune, incovoiere, forfecare si torsiune. Placi plane sau curbe, la care doua dimensiuni sunt predominante in raport cu a treia (grosimea), intra in alcatuirea unor platforme, penti ai recipientilor s.a. Elemente de larga utilizare la alcatuirea structurilor metalice sunt: - grinzi cu zabrele, alcatuind sisteme plane si spatiale indeformabile, alcatuite din bare drepte, ansamblate la noduri; sunt solicitate in ansamblu la incovoiere ceea ce determina eforturi axiale (intindere si compresiune) in bare; incovoierea barelor poate apare ca efort secundar datorita rigiditatii nodurilor sau a incarcarilor locale aplicate intre noduri; - grinzi cu inima plina, care sunt bare cu sectiunea adaptata solicitarilor de incovoiere cu forta taietoare; - stalpi, care sunt bare verticale solicitate la compresiune centrica sau excentrica. Grinzi cu zabrele Domeniile de utilizare sunt variate: acoperisurile cu deschideri mari pentru constructii industriale de tip hala sau pentru constructii social-culturale, paduri rulante, poduri de sosea sau cale ferata s.a. Sistemul de zabrele poate fi: triunghiular, dreptunghiular, incrucisat, in K sau cu bare suplimentare (diagonale si montanti), cu rolul de a reduce lungimile de flambaj ale unor elemente principale sau a realiza noduri suplimentare de transmitere a incarcarilor. Barele cu sectiune T, cu perete simplu, pentru ferme cu deschideri reduse (simple) si cu arii necesare de talpi pana la 300 cm2, conduc la forme constructive simple.

Pentru ferme de tip mediu, sectiunile talpilor se obtin din doua profile laminate sau doua corniere putin distantate si solidarizate cu, sectiunile pot fi intarite, dupa caz, cu platbande sudate sau nituite. Sectiunile cu perete dublu se obtin prin solidarizarea celor doua inimi prin intermediul talpii. Aceasta solutie constructiva, folosita la fermele cu deschideri mari simplifica prinderea barelor in noduri si confera structurii rigiditate mare. Prinderea barelor in noduri se realizeaza constructiv prin: - prinderea directa, la barele cu solicitari reduse; - prinderea cu gusee aplicate, la barele cu solicitari mari, avand sectiuni cu peretele dublu; - prinderea cu gusee intercalate, avand sectiuni cu perete simplu sau dublu la care, in nod, se innadesc si inimile talpii. Ca mijloace de imbinare se folosesc: sudura, suruburile si, mai rar, nituirea. Grinzi cu inima plina Se executa din profile laminate la cald sau formate la rece cu sectiune plina, pentru deschideri si incercari relativ reduse sau din bare cu sectiune compusa, sudate sau nituite Stalpi Stalpii halelor industriale cu sau fara pod rulant, stalpii care sustin elemente de inchideri s.a., sunt elemente solicitate simultan la compresiune si incovoiere. MIJLOACE DE IMBINARE A. Imbinari sudate In constructiile metalice se folosesc procedee de sudare, clasificate in doua grupe: 

sudura prin topire cuprinde

- sudarea cu arc electric; - sudarea fara flacara oxiacetilenica a pieselor groase; Imbinarea se realizeaza cu metal adaugat in stare topita. 

sudura prin presiune sau sudare electrica prin rezistenta:

- sudare cap la cap; - sudare prin puncte;

- sudarea cu banda continua

B. Imbinari nituite Nitul este o tija cilindrica terminata cu un cap, avand un diametru mai mare, numit cap de asezare. Pentru realizarea unei imbinari, ce constituie pachetul de strans; apoi cu material din propria lor tija se executa umplerea gaurilor si capul al doilea, numit cap format sau cap de strangere. Clasificarea niturilor 1. dupa scopul lor, imbinari nituite folosite in constructiile metalice se impart in: a) imbinari de rezistenta in prinderi si innadiri; b) imbinari de solidatizare; c) imbinari de rezistenta - etanse; d) imbinari de etansare. 2. dupa procedeul de executie. Nituirea se executa la cald sau la rece. a) nituirea la cald se face in cazul niturilor cu diametrul mai mare de 13 mm - inainte de a fi introduse in gaurile pachetului de strans se incalzesc la rosu deschis 800-1000oC. b) nituirea la rece sau presarea cu masini speciale. 3. dupa rezistenta la imbinare: a) imbinari nituite cu rezistenta normala; b) imbinari nituite cu rezistenta redusa C. Imbinari bulonate La confectionarea buloanelor se folosesc bare rotunde de otel OL 38 (rezistenta la rupere intre 3800 si 4700 Kg/cm2 alungire minima de 21%) sau din oteluri.

Procedee de asamblare a elementelor din otel

Protectia contra coroziunii

Protectia la foc

CONSTRUCTII METALICE Definitie: in domeniul constructiilor metalice intra lucrari foarte variate, de la constructii integrale de mare anvergura, la elemente de mica importanta, realizate din materiale metalice diferite ca forma si caracteristici, prelucrate si asamblate conform detaliilor de executie in elemente de constructii: stalpi, grinzi, ferme etc. Se utilizeaza in domenii foarte largi: - structuri de rezistenta integral metalice la hale cu poduri rulante, cu deschideri si travei mari, inaltimi mari ale stalpilor; - acoperisuri metalice pe stalpi din beton armat (de regula prefabricati); - structuri integral metalice pentru cladiri multietajate cu inaltimi mari; - constructii in interiorul unor cladiri industriale mari (platforme, pasarele); - schelete metalice pentru sustinerea de utilaje sau instalatii tehnologice; - inchideri exterioare sau compartimentari interioare la hale industriale; - constructii speciale cu inaltime foarte mare; - elemente secundare: placi metalice inglobate in beton, console metalice, elemente de completare. Importanta lucrarilor de constructii metalice Avand in vedere marea varietate a constructiilor metalice, realizarea lor implica cunoasterea si respectarea unei foarte largi game de masuri si anume: - executarea cu mare precizie a elementelor pentru care se monteaza si se fixeaza constructiile sunt: fundatii, stalpi din beton armat, buloane de ancorare, existenta altor confectii metalice; - executarea in unitatile de productie specializate (industrie sau ateliere proprii) a reperelor si elementelor asamblate, cu respectarea stricta a dimensiunilor din desenele de executie si a calitatii otelurilor utilizate; - transportul si depozitarea corecta a elementelor metalice confectionate cu mijloace si dispozitive care sa le asigure integritatea si indeformabilitatea ; - asigurarea protectiei contra actiunii agentilor atmosferici prin vopsire, peliculizare, masuri speciale in medii agresive. Caracteristici ale lucrarilor de constructii metalice

Lucrarile de constructii metalice impun asigurarea corespunzatoare a unor conditii speciale si anume: - din punct de vedere al materialelor, probleme legate de calitatea otelurilor folosite, de indeformabilitatea componentelor fiecarui element, de evitare a coroziunii dincolo de limitele admise; - din punct de vedere a fortei de munca, constructiile metalice impun un nivel de calificare superior, care sa poata asigura calitatea ridicata a lucrarilor de confectionare si montaj; -

din punct de vedere al utilajelor necesare transportului, manipularii si montarii elementelor metalice, acestea sunt in cazurile obisnuite cele existente in mod uzual in dotarea santierelor. Clasificarea lucrarilor de constructii metalice Din numeroasele clasificari posibile se prezinta numai doua legate direct de activitatea de

santier: 1) clasificarea dupa locul unde sunt confectionate elementele metalice: - elemente executate in unitati industriale specializate (in special: grinzi si ferme metalice, stalpi, grinzi de rulare); - elemente executate in ateliere specializate din bazele de productie ale unitatii de constructii; - elemente simple executate la obiect. 2) clasificare dupa locul de montaj al elementelor metalice: - elemente asamblate la sol si montate sub forma unor parti mari de constructii (acoperisuri asamblate la sol si ridicate apoi la pozitie, inchideri din panouri mari preasamblate etc.); - elemente montate bucata cu bucata la pozitia finala (ferme, pane, inchideri, platforme si pasarele); Criterii esentiale in alegerea variantei tehnologice optime Alegerea variantei tehnologice de executare a constructiilor metalice depinde de: - tipul structurii; - tipul de elemente metalice; - forma si dimensiunile elementelor metalice; - greutatea elementelor;

- posibilitatile de transport de la locul de confectionare la locul de montaj si drumurile de acces; - posibilitatile de asigurare a utilajelor de ridicat in atelierele de confectii metalice si pe santier; - spatiul de care se dispune in santier pentru depozitare, pentru prefabricare la sol a partilor de constructie metalica - posibilitatile de acces cu mijloacele de transport si de ridicare in zona obiectului; - gradul de calificare a fortei de munca existente; - numarul personalului muncitor de care dispune pentru executarea operatiilor de montaj; - tipul si numarul imbinarilor ce trebuie executate. Pregatirea lucrarilor Pregatirea lucrarilor reprezinta o faza extrem de importanta, de aceasta depinzand calitatea executiei, productivitatea muncii, utilizarea rationala a resurselor, in final respectarea termenelor de punere in functiune a investitiei. Pregatirea lucrarilor trebuie sa vizeze in principal urmatoarele aspecte: - aprovizionarea cu materiale necesare si asigurarea depozitarii lor corecte; - asigurarea confectionarii elementelor metalice in atelierele specializate; - asigurarea mijloacelor de transport speciale echipate pentru transportul de la locul de confectionare la locul de montaj; - asigurarea traseelor pentru transport; - prevederea mijloacelor de manipulare: macara, poduri rulante etc. in atelierele de confectii; - stabilirea locului si modului de depozitare la atelierele de confectionare si la santier; - elaborarea unei fise tehnologice adecvate pentru executarea montajului prin care sa se prevada modul de montaj, utilajele necesare pentru manipulare, constructii provizorii necesare la montaj; - prevederea prin documentatie a surselor de apa, energie electrica, alte elemente impuse de executie. Confectionarea constructiilor metalice In unitatile specializate pentru constructii metalice se executa, de obicei, elemente tipizate ca: ferme, pane, grinzi de rulare, elemente de inchidere, dar si alte elemente care nu fac obiectul unor proiecte tip, cum sunt: stalpi, ferme unicat, platforme, pasarele etc.

Elementele tehnice sa fie transportabile. Aceasta conditie se respecta fie cand elementul in sine este gabaritic, fie cand elementele agabaritice sunt tronsonabile. Atelierele de confectii metalice in cadrul unitatilor de constructii De regula, aceste ateliere trebuie sa fie dotate cu: - o hala de productie (atelierul de confectii metalice); - utilajele de manipulare a materialelor si a confectiilor (macarale, poduri rulante); - un depozit de materiale; - platforma (zona) de debitare, dotata cu utilajele si dispozitivele necesare. - platforma de lucru exterioara, pentru piese de gabarit foarte mare; - depozit de produse finite, subansambluri, confectii; - laboratorul sau punct laborator pentru incercari distructive si nedistructive. Confectionarea elementelor metalice in cadrul santierului Executia confectiilor metalice in cadrul santierelor, direct la locul de punere in opera este limitata, de regula, strict la elemente mici, de completare. In acest scop, nici dotarea santierului nu trebuie sa fie deosebita, limitandu-se la asigurarea posibilitatilor minime de trasare, taiere si sudare a reperelor. Transportul elementelor de constructii metalice Alegerea tipului de transport se face in functie de: - distanta de transport; - greutatea elementului; - forma si dimensiunile acestora; - caile de transport existente. Transportul se poate face cu: - CFR; - auto;

- diferite mijloace speciale (platforme). Depozitarea elementelor de constructii Depozitarea reprezinta o etapa obligatorie. In fiecare depozit, amenajarile trebuie sa asigure integritatea elementelor metalice pe toata perioada depozitarii. Montarea constructiilor metalice Operatiile de montaj se realizeaza prin imbinarea elementelor confectionate cu sudura, buloane, suruburi de inalta rezistenta si, mai rar, cu nituri. Aceste tipuri de imbinari impune o executie exacta, tolerantele fiind foarte mici. Inaintea inceperii montajului propriu-zis trebuie efectuate unele operatii legate de verificarea elementelor existente si eventuala lor corectie. In acest scop se verifica existenta certificatelor de calitate a materialelor si a buletinelor de control pe faze de executie a elementelor, dimensiunile si aspectul general al elementelor si al imbinarilor, precum si axele si cotele elementelor existente pe care urmeaza sa se monteze noile elemente de constructie metalica si zonele lor de imbinare. De asemenea, se verifica punerea la punct a accesului macaralelor de montaj si a mijloacelor de transport.

Conceptia de ansamblu a structurii

Plansee

Pereti de inchidere

Pereti de compartimentare