Castele de apă

1. GENERALITĂŢI

1.1. IntroducereCastelele de apă sunt construcţii inginereşti formate dintr-un rezervor aşezat la o anumită

înălţime faţă de teren susţinut la înălţime de catre un turn sau suport.

Castelele de apă au rolul de a înmagazina apa, ridicarea acesteia în rezervor realizându-se prin pompare. Apa înmagazinată este utilizată fie la consumuri diverse, ca unică sursă, fie pentru compensarea presiunii in reţelele de alimentare cu apă, prin efect gravitaţional.

Datorită înălţimii mari, castelele de apă constituie accente arhitectonice în ansamblurile industriale sau urbane, trebuind să satisfacă cerinţele estetice.

1.2. Elemente componente

Fundaţia tip izolată, elastică; tip „pahar”; tip „inel”;

Turnul sistem „cadre spaţiale”, in variantele stâlpi şi grinzi sau stâlpi şi planşee intermediare; sistem „pereţi continui” (cu sau fără nervuri verticale exterioare, de tip „pilaştri”);

Rezervorul (cuva) secţiune circulară (troncon interior+troncon exterior); secţiune dreptunghiulară;

Pâlniile rezervorului pâlnia interioară; pâlnia exterioară;

Termoizolatia rezervorului (cuvei) vata de sticla, vata minerala sau polistiren expandat cu grosimea de 50 mm; bariera de vapori – carton sau panza bitumata; stratul exterior de protectie al termoizolatiei – tencuiala cu mortar de ciment-var sau

beton sustinute de o plasa din otel beton, ancorata in peretii rezervorului cu agrafe metalice, iar in cazul tencuielii si o plasa de rabit;

Elemente anexă scară de acces; instalaţia de vizitare a staţiei de pompare (amplasată sub rezervor, in interiorul

turnului); instalatiile necesare circulatie apei, de pompare a apei, de alimentare cu energie

electrica, de iluminat, paratrasnet etc.

2

1.3. Castelele de apă se clasifică după mai multe criterii:

din punctul de vedere al scopului: castele de apă pentru alimentarea cu apă potabilă: castele de apă pentru alimentarea cu apă industrială; castele de apă pentru alimentarea cu apă de incendiu;

din punctul de vedere al exploatării: castele de apă cu înnoire continuă a apei; castele de apă cu regim de funcţionare avand intermitenţe mari;

după forma rezervorului: castele de apă cu rezervor prismatic; castele de apă cu rezervorul format din plăci curbe subţiri de rotaţie;

din punctul de vedere al compartimentării rezervorului. castele de apă cu un singur rezervor; castele de apă cu rezervoare concentrice sau etajate;

din punctul de vedere al izolaţiei termice a rezervorului: castele de apă cu strat exterior termoizolant; castele de apă cu rezervorul aşezat într-o incintă de protecţie.

3

2. TEHNOLOGII DE REALIZARE A CASTELELOR DE APĂ

2.1. Castele de apă din beton armat monolitCastelele de apă sunt supuse la încărcările permanente, încărcările din presiunea şi

greutatea apei, încărcările din greutatea zăpezii, acţiunea vantului, efectul variaţiilor de temperatură şi contracţiei betonului şi la acţiunea cutremurelor.

Caracteristici tehnice si constructive (uzuale) Capacitatea: 50 mc, 75 mc, 100 mc, 200 mc, 300 mc, 500 mc, 1000 mc, 1500 mc, 2000 mc; Inaltimea turnului: 15 m, 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m; Diametrul exterior al turnului: 3.50…7.50 m; Grosimea peretelui turnului: 140…400 mm.

2.1.1. Tehnologii de realizare a turnurilor

A. Pentru structuri in cadreAceste sisteme se conformează în variantele „stâlpi şi grinzi” sau „stâlpi şi planşee

intermediare”, realizate de regulă din beton armat monolit, pus în lucrare în cofraje modulate clasice de inventar.

În Suedia s-au realizat numeroase castele de apă, remarcabile atat ca arhitectură, cat şi ca tehnologie de execuţie, dintre care se citează castelele de apă de la Hălsingborg (de 7 600 m3 capacitate şi 37.00 m înălţime) şi de la Lanskrona (fig. 2.a.) cu rezervorul turnat la sol şi ridicat la cotă odată cu glisarea stalpilor, castelele de apă de la Alvesta, Sondrum şi Botkyrka de 800 m3 capacitate şi 43.00 m înălţime, cu un aspect arhitectonic deosebit , castelele de apă de la SoItm , cu fundul plan, de 7 600+2 400 m3 capacitate, susţinut pe stalpi şi turn central de 37.00 m înălţime ( fig. 2.b).

Fig. 2.a Fig.2.b

B. Pentru structuri cu pereţi continui din beton armatFormele ce se pot conforma sunt: cilindrică, tronconică şi hiperboloid de rotaţie.Aceste structuri se pot realiza fie in variantă monolită, fie din elemente prefabricate,

asamblate prin precomprimare (mai rar). Pentru executarea turnurilor cilindrice şi tronconice se folosesc cofraje căţărătoare sau cofraje glisante, iar pentru cele hiperbolice se folosesc cofraje păşitoare. Cofrajele căţărătoare asigură suprafeţe de beton mai îngrijite şi permit o montare mai corectă a barelor de armătură şi a ramelor pentru goluri.

4

Pe baza unor studii şi observaţii, Leonhardt face o serie de recomandări privind armarea turnurilor. Armătura verticală a turnurilor este compusă de obicei din bare de 6 m lungime înnădite prin suprapunere, dacă diametrul nu depăşeşte 18 mm. Armătura verticală este supusă mai ales la eforturi de compresiune ; în cazul vînturilor puternice, apar şi eforturi de întindere. Pentru ca presiunile mari pe varfurile barelor să nu ducă la exfolierea stratului de acoperire cu beton, în cazul barelor cu diametrul mai mare decat 18 mm, înnădirea se face prin sudură cap la cap. Această soluţie este mai economică decat aşezarea unei armături inelare dese. Pentru a reduce numărul înnădirilor se pot folosi bare mai lungi (de exemplu de 12 m) dacă se prevede o platformă de lucru suplimentară. Înnădirea prin suprapunere a barelor cu diametrul sub 18 mm se poate face, ţinand seama de pericolul exfolierii, numai dacă acoperirea lor cu beton este de cel puţin 4 cm.

Armătura inelară exterioară se execută întotdeauna cu ciocuri, chiar în cazul barelor cu profil periodic. Aşezarea armăturii inelare interioare ridică probleme datorită faptului că forţele de deviaţie sunt orientate spre interior, ceea ce necesită ancorarea la distanţe mici cu etrieri sau carlige. O soluţie mai simplă constă în aşezarea armăturii orizontale între beton şi barele verticale. Ca urmare numărul carligelor de ancorare se reduce ; barele verticale trebuie să aibă însă o acoperire cu beton de cel puţin 3 cm pentru prevenirea flambajului (fig. 3. a).

Din cauza acestor dificultăţi s-au construit şi turnuri fără armare interioară, deşi insolaţia provoacă tensiuni de întindere orizontale pe faţa interioară. S-a constatat însă că nu au apărut decat cateva fisuri verticale. Se poate utiliza şi armarea din figura 3. b, capabilă să preia momentele ce întind fibrele interioare. O armare interioară corespunzătoare este bineînţeles necesară în zonele unde perturbarea stării de membrană produce momente ce întind fibrele verticale interioare. De asemenea în jurul golurilor trebuie prevăzută o armătură exterioară şi interioară.

Construcţia turnurilor se caracterizează printr-un schelet înalt de 15.00—50.00 m, din beton armat, care susţine la partea lui superioară un rezervor ce poate fi de formă cilindrică, tronconică sau de tip Intze; în cazul în care rezervorul este şi el de aceeaşi dimensiune cu turnul de susţinere, pereţii lui se pot turna în cofraj glisant, fundul executandu-se ulterior.

Prin înălţimea lor mare, care le face vizibile de departe, castelele de apă constituie puncte importante, din punct de vedere arhitectonic, astfel că arhitecturii lor i s-a acordat o deosebită atenţie.Cateva exemple sunt castelele de apă de 500 m3 capacitate, cu rezervorul tronconic şi turnul cilindric, cu rezervor de 2 000 m3 capacitate şi 50 m înălţime, la care turnul are nervuri evazate spre partea superioară; astfel de castele de apă s-au executat în R.S.R. , R.P.U., R.D.G., Suedia etc., glisandu-se turnul şi montand un eşafodaj peste el de pe care se execută rezervorul tronconic, fie pe cofraj de inventar, care poate fi montat la sol şi ridicat la cota rezervorului , fie pe un cofraj alcătuit din elemente prefabricate termoizolante, din beton, care se prind de perete, la turnarea acestuia (R.P.U., Suedia); în R.D.G. , Suedia , R.F.G., Kuweit etc., cuva rezervorului a fost preturnată la sol, după glisarea turnului şi apoi ridicată cu verine hidraulice şi monolitizată la cotă.

Pentru realizarea unei structuri de rezistenţă cat mai economice sau pentru obţinerea unor efecte de plastică arhitecturală, sau din motive legate de condiţiile şi de tehnologia de exploatare,

5

unele construcţii din beton armat necesită ca anumiţi pereţi sau stalpi, pilaştri etc. să aibă grosime variabilă cu înălţimea.

Variaţia grosimii pereţilor sau stalpilor, se poate realiza în trepte sau continuu, pe toată înălţimea. Cofrajele glisante cu care se execută turnarea acestor structuri trebuie să fie astfel proiectate şi realizate, încît să creeze posibilitatea realizării grosimii variabile.

Regulă generală. In acest caz, cofrajul care se proiectează şi se montează pe fundaţie trebuie să cuprindă în conturul lui, partea a cărei grosime de perete (sau grosimea elementelor corespunzătoare) impusă de necesităţile de rezistenţă sau de exploatare, este cea mai mare, fie că această parte este la baza construcţiei, fie că este la o înălţime oarecare.

Cofrajul glisant este alcătuit pentru a realiza atat partea centrală, cu o secţiune tubulară şi grosimea pereţilor constantă, cat şi pilaştrii care fac corp comun cu turnul central şi ale căror dimensiuni sunt variabile, reducandu-se, în general cu înălţimea, pentru a realiza adaptarea formei structurii la solicitările la care este supusă.

Rezolvarea în amănunt a problemelor care intervin atat Ia alcătuirea cofrajului glisant, cat şi la tehnologia de execuţie se face de obicei în cadrul proiectelor respective, deoarece aceste construcţii în majoritatea cazurilor constituie unicate, astfel că nu se poate da, pentru toate cazurile posibile, o modalitate generală de rezolvare.

Cofrajul glisant se execută astfel încat să cuprindă dimensiunea maximă a turnului şi pilaştrilor, variaţia dimensiunilor acestora realizandu-se cu panouri demontabile, care se scot pe măsură ce cofrajul se ridică, sau cu panouri mobile manevrate cu şpindluri etc. Transportul betonului şi armăturilor se face cu macarale turn căţărătoare sau ridicate odată cu cofrajul glisant, iar accesul muncitorilor se asigură cu ascensoare, montate în interiorul sau în exteriorul turnului. După glisare, turnul serveşte ca suport pentru realizarea obiectivului prevăzut care poate fi realizat pe cofraje montate la sol şi ridicate la cotă şi apoi coborate sau integral executat la sol şi ridicat la cotă.

O soluţie de realizare a unei construcţii cu secţiune variabilă goală, de un deosebit efect arhitectonic, a fest realizată în Republica Populară Ungară. Castelul de apă, de 52 m înălţime şi 1 300 m3 capacitate (în două rezervoare suprapuse), are secţiunea în formă de stea cu 20 de varfuri, evazandu-se cu înălţimea (de la 8.10 m diametru la bază, pană la 17.20 m la partea superioară), prin deschiderea unghiului dintre laturile stelei; în interiorul castelului se află un turn cilindric în care s-a montat în timpul glisării scara de acces, din elemente prefabricate; planşeele s-au turnat ulterior, pe cofraje demontabile (fig. 4). Cofrajul glisant al peretelui exterior a fost alcătuit din 40 laturi interioare şi exterioare articulate între ele, avand colţurile legate de cofrajul turnului prin dispozitive extensibile, iar partea exterioară asigurată prin tiranţi extensibili. Pe măsura ridicării cofrajului, dispozitivele interioare au fost treptat deşurubate, îndepărtand unghiurile intrande ale stelei de turnul central cilindric.

In acest mod s-a obţinut evazarea peretelui exterior permiţand realizarea prin glisare a celor două rezervoare, al căror fund s-a turnat ulterior pe un cofraj de inventar. Accesul muncitorilor pe platforma superioară de lucru a cofrajului glisant s-a asigurat prin scara definitivă a construcţiei, compusă din elemente prefabricate, montate pe măsură ce construcţia se ridica.

6

Fig. 4. Castel de apa de 1 300 m3 realizat in Republica Populara Ungara

De asemenea se remarcă castelele de apă cu turn hiperbolic, realizate tot în R.P.U. cu cofrajul glisant sistem SVETHO, din care un exemplu avand 1 500 + 800 m3 capacitate, 60.50 m înălţime, diametrul la bază de 13.00 m„ diametrul minim de 8.80 m şi cel maxim de 20.00 m, iar grosimea peretelui de 35 cm la bază şi 20 cm la partea superioară.

O altă soluţie ingenioasă a fost aplicată la castelul de apă de 9 000 m3 capacitate de la Orebro (Suedia) , la care rezervorul tronconic din beton precomprimat a fost executat complet şi finisat la sol şi apoi ridicat deasupra cofrajului glisant în care s-a turnat turnul de 34.00 m înălţime, care-l susţine; ridicarea s-a făcut cu verine hidraulice speciale, rezemand pe blocuri de beton, prefabricate, care se înglobau în peretele turnului, sub fiecare verină; verinele fiind fixate de inelul inferior al rezervorului, puteau fi ridicate pe rand, în acest timp, sarcina fiind suportată de verinele vecine . O soluţie analogă s-a aplicat şi în Republica Socialistă România la realizarea unui castel de apă de 300 m3 capacitate şi 30 m înălţime.

Procedeul de glisare oblică prin deplasarea cofrajului după generatoarele oblice ale unor suprafeţe tronconice, în timpul turnării betonului. Acest procedeu combină mişcarea pe verticală cu deplasarea orizontală a cofrajului.

Ansamblul cofrajului (fig. 5, a) este alcătuit dintr-un inel exterior (1) şi unul interior (2) solidarizate între ele prin grinzi radiale (3) de alcătuire specială (tubulară) pentru ca în interiorul lor să poată fi instalate verinele orizontale (4) prevăzute cu dispozitive speciale (5) pentru acţionarea pe orizontală a unor juguri (6) fixate de verine verticale (7), ce ridică întreg ansamblul, căţărîndu-se pe

7

tijele înclinate (8). Concomitent, sub acţiunea verinelor orizontale, jugurile culisează în grinzile radiale (3).

De juguri este fixat cofrajul exterior (9) şi interior (10) care trebuie să fie extensibil. În acest scop panourile de lungime l a două elemente extensibile vecine sunt solidarizate între ele şi fixate de juguri, iar panourile L1 rămîn mobile.

8

Parametrii constructivi de bază ce caracterizează acest cofraj sunt: diametrul exterior al inelului interior; diametrul interior al inelului exterior; distanţa minimă constructivă, măsurată pe rază, de la faţa exterioară a inelului interior

la faţa exterioară a cofrajului interior; distanţa minimă constructivă măsurată pe rază, de la faţa interioară a inelului exterior la

faţa interioară a cofrajului exterior; numărul razelor sau cimpurilor dintre acestea; lungimea minimă a unui panou extensibil; lungimea maximă a unui panou extensibil; distanţa minimă între feţele cofrajului interior şi exterior; distanţa maximă între feţele cofrajului interior şi exterior.

Înălţimea construcţiei este practic nelimitată datorită completării instalaţiei de glisare (fig. 5, b) cu un ascensor propriu pentru ridicarea materialelor şi muncitorilor, alcătuit dintr-un cap de bob (11) fixat pe inelul interior (2), astfel încît se ridică odată cu ansamblul cofrajului. Cabinele (12) ale ansamblului sunt manevrate cu trolii reversibile (13) şi sunt ghidate în timpul urcării şi coborîrii de cablurile (14) care înlocuiesc luminările unui bob obişnuit. Cablurile de ghidare sunt înfăşurate pe troliile (15) şi se desfăşoară franat în timpul ridicării cofrajului, astfel încît sunt menţinute permanent întinse.Instalaţia de glisare mai este prevăzută cu platforme de lucru (16), schele suspendate (17) etc.

Tratarea termică, în vederea asigurării continuităţii lucrului pe timp friguros, se realizează prin instalarea pe schelele suspendate a unor conducte (18) cu care se încălzeşte spaţiul închis între pereţi şi prelate întinse pe schele, sau între pereţi şi platforma de lucru (16).

Planşeele pot fi alcătuite din plăci rezemate pe grinzi radiale sau din plăci inelare fără grinzi ce reazemă pe turn.

Ridicarea şi coborarea cofrajelor pentru planşee; se folosesc cofraje coboratoare pentru executarea de planşee, suspendate de turnuri executate anterior prin glisare sau cofraje extensibile.

Procedeele pentru planşee utilizează mese de cofrare prefabricate şi extensibile. Extensibilitatea este necesară în vederea evacuării mesei prin golurile lăsate în pereţii exteriori, cît şi pentru asigurarea condiţiilor de decofrare, respectiv pentru o mai largă coordonare dimensională.Masa de cofrare tip Hunnebeck (fig. 6) este alcătuită dintr-un schelet (1) telescopic pe trei direcţii, normale între ele; platelajul (2) se realizează independent, din elemente modulate. Telescopicitatea pe verticală este asigurată de un cric (3), iar deplasarea pe orizontală de roţi orientabile în plan (4). Se poate îmbunătăţi exploatarea unui astfel de cofraj prin utilizarea unui platelaj extensibil.

9

2.1.2. Tehnologii de realizare a rezervoarelor

Aceste tipuri se pot realiza in următoarele variante şi subvariante tehnologice:

prin turnare la cota finală cu montarea cofrajului la cota finală (sistem greoi, eşafodaj complicat, consum mare de

manoperă); cu montarea cofrajului la sol, poziţionarea armăturii şi liftarea ansamblului la cota finală

(calitate deosebită a lucrărilor, reducerea consumului de manoperă si materiale pentru eşafodaj, posibilitatea utilizării cofrajelor clasice de inventar);

prin turnare la sol şi liftare ulterioară

prin tragere pe turnul executat, cu ajutorul troliilor poziţionate la sol şi cablurilor pe scripeţi montaţi pe capătul superior al turnului;

prin împingere cu ajutorul cofrajului glisant, concomitent cu realizarea turnului.

2.1.2.1. Rezervoare cu secţiune dreptunghiulară

Se folosesc în cazul capacităţilor mici sau foarte mari. În cazul rezervoarelor cu secţiune dreptunghiulară de dimensiuni mici acoperişul, pereţii şi baza se execută din plăci plane. Dacă rezervoarele au dimensiuni foarte mari acoperişul şi baza sunt planşee de diferite forme constructive, iar pereţii sunt plăci rigidizate cu nervuri. Construcţia de susţinere este formată de obicei din stalpi legaţi cu rigle la diferite niveluri.

2.1.2.2. Rezervoare cu secţiune circulară

Se alcătuiesc din plăci subţiri de rotaţie (fig. 7.2). In cazul dimensiunilor mici baza poate fi executată sub forma unei placi circulare plane. Aceasta poate rezema pe stalpi, prin intermediul unei grinzi inelare. La capacităţi mai mari este economic să se înlocuiască baza plană printr-o cupolă, care este solicitată preponderent de eforturi de compresiune (fig. 7.1, a) . Legătura între bază şi perete se realizează printr-o grindă inelară supusă la întindere. Pentru a reduce întinderea din inel, baza se poate alcătui din două părţi: o parte exterioară tronconică şi o parte interioară sub forma unei calote sferice (rezervor tip Intze). Printr-o alegere judicioasă a dimensiunilor, efortul axial în grinda inelară

de legătură poate deveni egal cu zero (fig. 7.1. b).

Fig. 7.1. Tipuri de rezervoare––

10

In prezent se utilizează din ce în ce mai mult castele de apă cu rezervorul evazat spre partea superioară. Forma aceasta corespunde foarte bine cerinţelor funcţionale, economice (consum mai redus de beton şi oţel) şi arhitecturale (fig. 7.1. c, d). Avantajele funcţionale rezultă din faptul că unei

variaţii mari a volumului apei înmagazinate îi corespunde o variaţie relativ mică a presiunii în reţeaua de alimentare cu apă deservită de acest rezervor. Avantajele economice se datoresc formei raţionale ce asigură la partea inferioară, puternic solicitată, dimensiuni transversale mici. Dacă panta peretelui tronconic se alege în mod corespunzător, acesta poate fi betonat fără a fi necesar un cofraj interior.

Rezervoarele cu secţiune circulară se sprijină pe turnuri de susţinere formate din stalpi aşezaţi în colţurile unui poligon regulat, legaţi cu rigle orizontale la diferite niveluri sau pe turnuri de susţinere cilindrice. In ultimul timp se adoptă adeseori soluţia castelului de apă format dintr-

un rezervor tronconic rezemat pe un turn de susţinere cilindric, avînd deci forma unei ciuperci. Execuţia obişnuită a acestui tip de castel de apă constă în realizarea turnului (cu cofraj glisant) urmată de turnarea la înălţime a rezervorului . Rezervorul poate fi executat şi la

sol şi apoi ridicat la cota cerută prin proiect, prezentînd avantajul că se asigură condiţii

bune pentru obţinerea unor lucrări de calitate, se reduce consumul de materiale pentru executarea eşafodajului, se reduce consumul de manoperă şi apare posibilitatea folosirii cofrajelor de inventar.

În principiu există două posibilităţi de ridicare a rezervorului executat la sol: ridicarea prin tragere, care presupune executarea prealabilă a turnului, folosit apoi ca

element de susţinere a dispozitivelor de tragere ; ridicarea prin împingere, la care turnul se execută concomitent cu ridicarea

rezervorului.

Ridicarea prin tragere are avantajul execuţiei independente a celor două elemente principale ale castelului, folosind utilaje relativ simple. Nu permite însă realizarea integrală a rezervorului la sol, inclusiv montarea instalaţiilor şi efectuarea probei hidraulice. De asemenea, realizarea legăturii rezervorului cu turnul este dificilă. In cazul ridicării rezervorului prin împingere, acesta se aşază pe reazeme care pot fi toate active (formate din prese) sau o parte active şi alta pasive. Sistemul cu reazeme active şi pasive are avantajul că eventualele defecte ale instalaţiei de liftare pot fi înlăturate în deplină siguranţă. Presele sunt însă mai încărcate decat în cazul cînd toate reazemele ar fi active.

In cazul turnurilor cilindrice executate în cofraje glisante, grosimea pereţilor trebuie să fie de cel puţin 15 cm. Se prevăd rigidizări orizontale formate din timpane la distanţe egale cu de 50 ... 60 ori grosimea peretelui.

S-au executat şi castele de apă la care peretele exterior al rezervorului şi turnul de susţinere sunt formaţi din aceeaşi placă curbă subţire (cilindru sau hiperboloid de rotaţie).

11

Fundaţiile turnurilor de susţinere formate din stalpi pot fi independente sau grinzi inelare, iar cele ale turnurilor cilindrice, plăci circulare sau inelare.

Procedeele de liftare a cofrajelor

Acestea constau în deplasarea mecanizată pe verticală a unor ansambluri de cofraje preasamblate la sol.

Liftarea cofrajelor se poate realiza (fig. 8.1, 8.2) cu ajutorul unor verine hidraulice, similare cu cele folosite la glisare, dar cu forţă de ridicare superioară (250 kN sau mai mare).

Cofrajul (fig. 8.2) preasamblat la sol (1) este prins solidar de verinele hidraulice (2), ce se caţără pe tijele verticale (3), suspendate la partea superioară de consolele unor elemente metalice de susţinere provizorie (4), care reazemă pe elemente verticale ale construcţiei, executate anterior, în general prin glisare.

În timpul ridicării, mişcările de tangaj sînt prevenite prin rezemarea ansamblului pe elementele verticale (5) prin intermediul unor role.

După ridicare, ansamblul cofrajului este blocat în poziţia de turnare (fig. 8.1), prin rezemarea lui provizorie pe traverse metalice (7) solidarizate cu un inel (6). Cînd cofrajul rămîne în consolă (fig. 6.46, c şi d) se ancorează cu ajutorul unor tiranţi ( 8 ) , fie de elemente definitive ale construcţiei, realizate anterior, fie de elemente de construcţie provizorii.

După turnarea betonului cofrajul este coborît cu ajutorul verinelcr hidraulice (2) care se deplasează tot pe tijele (3) dar în sens invers, pînă la sol (fig. 8.2, e), sau pană la o nouă poziţie de utilizare.

Se poate elimina necesitatea a două rînduri de verine hidraulice (2) şi (2') dacă, după blocarea ansamblului în poziţia de turnare, se prevede ancorarea tijelor şi inversarea verinelor.Liftarea cofrajului preasamblat la sol se poate realiza şi prin rezemarea lui pe cofrajul glisant cu ajutorul căruia se realizează turnul de susţinere, dacă se iau măsuri speciale de rigidizare a ansamblului.

Fig. 8.1. Detaliu cofraj liftat

12

Ridicarea (liftarea) rezervoarelor. Dacă se dispune de instalaţii de ridicare suficient de puternice, executarea completă la sol a rezervoarelor, ridicarea şi fixarea lor la cota finală, reprezintă soluţia optimă, reducand la minimum durata execuţiei şi cheltuielile de manoperă, toate operaţiile (cofrare, armare, turnarea betonului, decofrare, finisare, executarea acoperişului şi chiar montarea parţială a instalaţiilor şi utilajelor) efectuandu-se la sol.

13

Ridicarea şi coborarea cofrajelor pentru rezervoarele castelelor de apă, constituie una din utilizările importante ale instalaţiilor hidraulice ridicătoare-coboratoare (U.D.-up, down), în combi-naţie cu glisarea, permiţand eliminarea completă a schelelor şi eşafodajelor la executarea a numeroase tipuri de construcţii.

Cofrajul rezervorului se montează la sol, adeseori chiar simultan cu glisarea turnului pe care urmează să fie ridicat; la terminarea glisării, cofrajul se ridică cu verine electrohidraulice, care se caţără pe tije agăţate de partea superioară a turnului glisat şi apoi la cotă, se fixează pe turn, după care se montează armătura şi se toarnă betonul, după întărirea căruia cofrajul este coborat cu aceleaşi verine; dacă verinele au capacitate suficientă, pe cofraj se montează şi armătura, tot la sol.

Cofrajele pentru rezervoarele evazate ale castelelor de apă, care la noi în ţară au fost tipizate, pentru capacităţi paînă la 1 000 m3. O aplicare largă a acestei tehnologii a fost făcută de firma Tiieman & Co (Londra) la executarea unui complex de 31 rezervoare în Kuweit (fig. 9).

Fig. 9. Rezervoare de apă cu turnul realizat prin glisare avand cofrajul rezervorului montat la sol, ridicat şi apoi coborat după turnarea betonului, cu instalaţii electrohidraulice (Kuwait).

Ridicarea se poate face simultan cu glisarea suportului sau ulterior acesteia.1) Ridicarea simultan cu glisarea s-a utilizat mai ales în Suedia la realizarea unor rezervoare

de mare capacitate, astfel: se execută complet rezervorul, la sol, turnandu-se totodată, sub el, turnul sau stalpii de

susţinere pe o înălţime egală cu înălţimea cofrajului glisant, care se montează după aceea; înainte de decofrarea rezervorului se fixează de inelul rezervorului, între acesta şi suportul

executat, un număr suficient de prese hidraulice de mare capacitate, care să asigure atat ridicarea rezervorului (3 000—3 500 t), cat şi a cofrajului glisant, care se ancorează de acesta;

presele hidraulice, rezemandu-se pe suportul turnat mai înainte, ridică rezervorul cu un pas de 10—20 cm, după care acesta este susţinut pe calaje prefabricate, introduse între inel şi suport, iar presele se aduc la poziţia iniţială, ridicandu-se şi ele cu acelaşi pas, fiind agăţate de inel;

se introduc calaje şi sub prese, se montează armătura şi se toarnă betonul în cofrajul glisant, care a fost şi el ridicat;

operaţiile se repetă pană la cota finală, ele putînd fi simplificate prin eliminarea calării rezervorului, după fiecare ridicare, dacă se foloseşte un număr dublu de prese hidraulice, care să ridice pe rand, lucrand, la fiecare ridicare, numai jumătate din ele.

In acest mod au fost executate castelele de apă de la Orebro, Hălsinborg şi Lanskrona (Suedia) şi un castel de apă la noi în ţară . Viteza de ridicare realizată a fost de ~60 cm/zi.

14

2) Ridicarea ulterioară glisării este o operaţie mai simplă, astfel că a căpătat o largă răspandire, aplicandu-se la ridicarea rezervoarelor preturnate la sol. Tehnologia este aceeaşi ca la ridicarea cofrajelor cu diferenţa că trebuie asigurată ridicarea uniformă şi că odată ajuns la cota finală, rezervorul sau platforma se solidarizează de suportul glisat în prealabil, fie prin monolitizare fie prin legături metalice.

Verinele, de tipul urcător-coborator pot fi montate fie pe rezervorul care se ridică, în care caz se urcă pe tijele sau cablurile suspendate la partea superioară a suportului, fie pe acesta, în care caz ridică tijele sau cablurile suport, care sunt fixate pe elementul de ridicat.

Dintre numeroasele lucrări executate cităm numai următoarele, care reprezintă exemple tipice de aplicare a acestei tehnologii. Ridicarea rezervoarelor complet sau parţial executate la sol, pentru castelele de apă:

Un exemplu caracteristic este castelul de apă de 1 000 m3 capacitate, executat în R.D.G. (fig. 10), la care, simultan cu glisarea turnului, s-a executat complet rezervorul la sol, inclusiv precomprimarea lui; după terminarea glisării, pe turn s-a montat o platformă metalică pe care s-au amplasat prese hidraulice, de care s-a agăţat rezervorul, care apoi a fost ridicat şi monolitizat, la cotă, printr-un inel de beton B 450, rezervorul rămanand suspendat pană cind betonul de monolitizare a atins 60% din marcă.

O variantă a acestei tehnologii s-a folosit la executarea castelului de apă de la Sisseln (Elveţia), de 1 180 m3 capacitate şi 56.40 m înălţime totală, la care turnul este alcătuit dintr-un tub exterior cu φ 7.70 m, cu perete de 25 cm şi un tub interior cu φ 2.20 m, în care s-a montat ascensorul, între cele două tuburi amplasandu- se scara şi conductele. S-a glisat în prima fază turnul central, în jurul căruia s-a executat la sol, complet, rezervorul din beton precomprimat, de 15 m înălţime şi 16.40 m diametru maxim, avand o greutate de 715 t. Rezervorul a fost ridicat la cotă cu 8 prese hidraulice, care s-au căţărat pe tiranţi ancoraţi din 2.20 în 2.20 m pe tubul interior şi odată cu ridicarea lui a fost glisat tubul exterior pană la cota fundului rezervorului, care a fost ridicat ceva mai sus şi apoi coborat şi rezemat pe peretele tubului exterior, prin intermediul unor plăci de neopren (fig. 11). Glisarea a trebuit să fie oprită temporar la 45 m înălţime din cauza vibraţiilor produse de un vant puternic.

15

16

2.2. Castele de apă cu rezervoare precomprimate

Precomprimarea pereţilor exteriori ai rezervoarelor tronconice se face în mod obişnuit cu fascicule orizontale ancorate în nervuri aşezate după generatoare.

In lucrarea “Castel de apa de mare capacitate”, Revista Constructiilor si a Materialelor de Constructii 4/1967, se prezintă precomprimarea peretelui tronconic exterior al unui rezervor avand două compartimente (1 850 m3 apă industrială, 245 m3 apă potabilă) cu fascicule dispuse după trasee de forma unor spirale conice (fig. 12, b ) . Fasciculele pornesc de la marginea superioară a peretelui rezervorului către baza acestuia şi se întorc la marginea superioară.

Sistemul are dezavantajul unei execuţii mai dificile faţă de precomprimarea cu fascicule inelare, avand însă următoarele avantaje:

se elimină petrecerile din nervurile de ancorare şi mustăţile necesare pentru pretensionare şi se reduce numărul ancorajelor (aceste avantaje sînt preponderente faţă de traseul mai lung al cablurilor);

la soluţia obişnuită de precomprimare fasciculele din apropierea marginii inferioare au lungimi mici, deci pierderile de tensiune datorită lunecărilor în ancoraje sunt relativ mari, ceea ce nu este cazul la fasciculele dispuse în spirală;

17

întrucat fasciculele se ancorează toate la marginea superioară, accesul şi operaţiile de precomprimare sunt mult uşurate;

se realizează şi o precomprimare a peretelui de-a lungul generatoarelor. Rezervorul s-a executat la sol şi s-a ridicat prin tragere.

Prin aplicarea precomprimării s-au putut executa rezervoare de mare capacitate, cum sunt cele ale castelelor de apă din Uppsala şi Orebro (Suedia) de 10 000 m3, respectiv 9 000 m3.

2.3. Castele de apă prefabricate

Industrializarea execuţiei castelelor de apă reclamă prefabricarea lor parţială sau totală. Conform studiilor efectuate de către I.P.C. rezervoarele castelelor de apă cu capacităţi pană la 1000m3 pot fi executate din elemente prefabricate tipizate asamblate prin precomprimare. Turnurile de susţinere cu înălţimi pană la 25 m se pot asambla de asemenea din, elemente prefabricate, iar la înălţimi peste 25 m se recomandă glisarea lor (fig. 13, 14).

Fig. 13.

18

La construcţia rezervorului se utilizează elemente de beton armat prefabricate, de tip “placă”. Pentru asamblarea acestor elemente prefabricate între ele, se utilizează una din următoarele procedee:

asamblarea pe verticală, prin intermediul realizării unor stâlpisori din beton armat monolit; asamblarea pe orizontală, prin precomprimare (armătura postcomprimată), utilizând fascicule poziţionate în şanţuri orizontale, blocate in nervuri verticale exterioare.

Rezervorul se asamblează la sol şi apoi se liftează la poziţie, cu ajutorul cablurilor montate pe scripeţi fixaţi la partea superioară a turnului.

19

2.4. Fundaţia

Turnurile de capacitate redusă se prevăd cu fundaţii sub forma unor plăci circulare masive (fig. 15, a şi b), mai ales cînd trebuie fundat la mică adîncime. În cazul turnurilor de capacitate mai mare placa masivă nu este numai neeconomică ci şi dezavantajoasă din punct de vedere tehnic, deoarece are o rază de giraţie relativ mică şi deci presiunile pe teren variază foarte mult sub acţiunea diferitelor grupări de încărcări. Acest lucru duce la deformaţii ale terenului, reducandu-se gradul de încastrare a turnului în teren. Placa inelară (fig. 6.15, C) avînd o rază de giraţie mai mare, reduce variaţiile presiunii pe teren. De asemenea şi stabilitatea ei faţă de răsturnare este mai mare decat în cazul fundaţiilor circulare. Trecerea de la turn la fundaţie se poate face, în cazul turnurilor puţin înalte, cu ajutorul unor şaibe aşezate radial (contraforţi). La turnuri mai înalte se foloseşte o placă subţire tronconică (fig. 6.15, d şi e). Aceasta asigură o- transmitere corespunzătoare a încărcărilor verticale axial simetrice terenului de fundaţie. Pentru o cotă de fundare dată unghiul de înclinare a plăcii tronconice a scade cu creşterea înălţimii turnului, rigiditatea fundaţiei reducandu-se.

Rigidizarea fundaţiei se poate obţine prin continuarea peretelui cu un cilindru, legat la partea inferioară cu o placă de fundaţia inelară (fig. 6.15, f). Mai eficientă este amplasarea unei a doua plăci subţiri tronconice în interior (fig. 6.15, g). Această soluţie cere însă lucrări de cofrare costisitoare. Rigidizările arătate îmbunătăţesc comportarea fundaţiei sub acţiunea încărcărilor orizontale ale turnului.

20