Provocarea
Clientul a apelat la Lucideon pentru a dezvolta o serie de teste pentru a determina rezistența pereților construiți cu grinzi de legătură și pentru a-i compara cu pereții construiți cu stâlpi de vânt.
Ce am livrat
Inițial au fost testați patru pereți care conțineau grinzi de legătură, fiecare de 8 m lungime și 5 m înălțime. Pereții au fost construiți într-un cadru de oțel, iar barele de armătură au fost montate în cleme simple fixate pe stâlpi la fiecare capăt. Alți doi pereți care conțineau stâlpi de vânt la linia mediană a peretelui au fost testați în scop de comparație.
Rezultatele inițiale au fost foarte încurajatoare, dar proiectele au fost în mod deliberat conservatoare, în sensul că au fost folosite fixări suplimentare și unele consolidări ale articulațiilor de pat. O a doua fază similară a fost realizată în care aceste măsuri conservatoare nu au fost luate. Rezultatele au fost la fel de încurajatoare, cu o ușoară îmbunătățire în cazul grinzilor de legătură. Nu a existat nicio dovadă de fisurare datorată contracției.
Abordarea de proiectare pentru subpanourile dintre grinzile de legătură este simplă și urmează principiile EN 1996-1-1 și PD 6697. Cu toate acestea, proiectarea grinzilor de legătură în conformitate cu BS 5628-2 s-a dovedit a fi mai dificilă, iar verificarea împotriva unei cedări bruște la compresiune, care este încorporată în BS 5628-2, a controlat proiectarea și a condus la limitări ale deschiderii. Nu a existat niciun semn de cedare bruscă la compresiune în niciunul dintre teste și, prin urmare, au fost efectuate o serie de teste pe pereți de mică înălțime, pentru a determina unele momente de încovoiere limită care ar putea fi utilizate pentru proiectare. Din cele patru încercări efectuate, cel mai mic rezultat a fost utilizat pentru a defini un moment de încovoiere maxim, pentru a fi utilizat în proiectare și, prin urmare, nu a fost necesară o verificare a capacității de funcționare.
Specificațiile privind materialele, proiectarea și execuția au fost reunite într-un Ghid de proiectare, care a fost publicat de Lucideon în 2009 (pe atunci Ceram).
Aplicație inițială
Prima aplicație semnificativă a sistemului de grinzi de legătură a fost într-un mare centru de date construit în sud-estul Angliei, aceasta a fost o utilizare ideală pentru sistemul de grinzi de legătură, deoarece a prezentat trasee lungi și necomplicate de pereți înalți, încărcați de o sarcină laterală moderat de mare. Centrul a fost construit sub forma unui „buncăr” robust cu două etaje din oțel și beton, construit în întregime în cadrul unei clădiri mari cu structură de oțel. Interiorul a fost compartimentat în încăperi mai mici, cu cerința ca un incendiu sau o explozie în orice încăpere să nu se răspândească în zonele adiacente.
Soluția adoptată pentru construcția pereților a fost aceea de a utiliza tronsoane lungi de pereți din blocuri groase de 140, cu o sarcină laterală de proiectare de 0,5 kN/m2. Acești pereți aveau în mod obișnuit o înălțime de 6 m, iar proiectul original prevedea o armătură pentru îmbinarea patului în fiecare rând, plus stâlpi de vânt cu secțiune pătrată goală de 200 x 200 la intervale de maximum 4,5 m. Cantitatea totală de zidărie de blocuri folosită a fost de 11.000m2.
Introducerea grinzilor de legătură a mărit substanțial deschiderea admisibilă a pereților, eliminând mulți stâlpi de vânt intermediari, deși au fost încă necesari unii stâlpi de vânt adiacenți ușilor și pe deschideri neobișnuite. Antreprenorul de zidărie a raportat că utilizarea sistemului de grinzi de legătură a permis realizarea unor economii de costuri de aproximativ 15 % față de un sistem tradițional de stâlpi de vânt.
Deși grinzile de legătură au permis o spațiere mult mai mare a stâlpilor de vânt, nu a fost posibilă omiterea totală a acestora. Următorul pas a fost să se investigheze o versiune verticală a grinzii de legătură.
Teste cu stâlpi
Testele cu stâlpi au fost efectuate pe ceea ce erau, în esență, blocuri de blocuri goale ranforsate local. În fiecare caz, au fost folosite două bare verticale de oțel într-un singur bloc golit.
Sistemul finalizat constă acum atât din grinzi cât și din stâlpi, tije de transfer la forfecare, cleme pentru a fixa barele de armare pe stâlpii clădirii și pe barele verticale din stâlpi. Toate detaliile, împreună cu momentele limită care trebuie utilizate atât pentru grinzi, cât și pentru stâlpi, au fost incluse într-un ghid de proiectare revizuit.
Aplicație la Centrul acvatic din 2012
Sistemul complet a fost utilizat pentru prima dată la Centrul acvatic din Londra 2012. Proiectarea pereților a fost complicată de mai mulți factori:
- nivelul inferior este un spațiu cavernos și majoritatea pereților aveau o înălțime de 6-7m
- proiectanții au specificat o sarcină de proiectare laterală de 0.5 kN/m2, cu sarcini mai mari la nivelul balustradelor de-a lungul coridoarelor de evacuare
- mulți dintre pereți nu erau la întreaga înălțime și, prin urmare, nu aveau nici o reținere la capul lor
- existau cantități mari de servicii mari distribuite la nivel înalt în spații, creând multe penetrații prin pereții la întreaga înălțime.
La proiectarea zidăriei centrului acvatic, rezistența adăugată prin introducerea grinzilor de legătură a însemnat că pereții au putut să se întindă semnificativ mai mult decât distanța recomandată a rosturilor de mișcare. Pentru a evita această limitare, a fost necesar să se introducă armarea rosturilor de pat.
Valoare pentru client
Compartimentarea pereților mari din zidărie de blocuri supuși la sarcini laterale mari poate fi realizată fără utilizarea extensivă a stâlpilor de vânt. Combinația dintre proiectarea subpanourilor folosind Ghidul Codului și o abordare de „proiectare prin testare” pentru grinzile și stâlpii de legătură a permis dezvoltarea unei abordări de proiectare a stării limită ultime, fără a fi nevoie de verificări ale capacității de funcționare. De-a lungul programului de testare, au fost aduse îmbunătățiri progresive componentelor sistemului.
Sistemul a fost utilizat cu mare succes în cadrul proiectului complex al Centrului acvatic din 2012. Antreprenorul de zidărie a raportat că pereții din blocuri au fost ridicați mai repede și mai ieftin decât folosind sisteme tradiționale comparabile. Acest proiect a demonstrat valoarea sistemului pentru aplicații cu ziduri lungi sau înalte, cu sarcini laterale semnificative. Investigațiile ulterioare au condus la îmbunătățirea îndrumărilor privind prevederea efectelor de contracție.
.