Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSITATE TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI.
STUDII UNIVERSITARE DE DOCTORAT
DOMENIUL INGINERI CIVILE
TEZA DE DOCTORAT
REZUMAT
CONTRIBUTII PRIVIND CONCEPTIA, PROIECTAREA SI REALIZAREA
CLADIRILOR DE LOCUIT DIN ELEMENTE PREFABRICATE DE BETON ARMAT,
IN IRAK, PE BAZA EXPERIENTEI ROMANESTI IN DOMENIU
Conducator stiintific: Doctorand:
Prof. Univ. Dr. Ing. MIHAI VOICULESCU Ing. Eyada O. Amer
BUCURESTI
2014
CUPRINS:
INTRODUCERE
1.1. Descrierea problematicii
1.2. Obiectivele si scopul cercetarii inteprinse in lucrare
1.3. Continutul lucrarii
CAPITOLUL 1 - ASPECTE PRIVIND REALIZAREA ELEMENTELOR
PREFABRICATE IN SISTEM INDUSTRIALIZAT
1.1. Introducere
1.1.1. Consideratii generale
1.1.2 Prefabricarea, avantaje si dezavantaje
1.2. Solutii de plansee prefabricate
1.2.1. Plansee cu grinzi si elemente de umplutura
1.2.2. Plansee din grinzi dispuse alaturat
1.2.3. Plansee din fasii, dispuse alaturat
1.2.4. Plansee din elemente de suprafata
1.2.5. Plansee in solutie mixta, predate cu suprabetonare
1. 3. Structuri in cadre
1.3.1. Structuri in cadre integral prefabricate
1.3.2. Structuri in cadre partial prefabricate
1.3.3. Sisteme de imbinare la cadre prefabricate
1.3.4. Structuri in cadre prefabricate executate in strainatate
1.4. Cladiri cu structura din panouri mari, prefabricate
1.4.1. Alcatuirea structurilor din panouri mari prefabricate
1.4.2. Alcatuirea panourilor de pereti
1.4.2.1. Panouri de pereti interiori portanti
1.4.2.2. Panouri de pereti exteriori portanti
1.4.3. Alcatuirea imbinarilor
1.4.4. Cladiri cu structura din panouri mari, prefabricate, realizate in strainatate
1.5. Celule spatiale prefabricate
1.5.1. Tipuri caracteristice de celule spatiale prefabricate
1.5.2. Probleme specifice cladirilor din celule spatiale prefabricate. Domenii de
utilizare
1.5.3. Elemente constructive caracteristice unor tipuri de celule spatiale utilizate
in Romania.
1.5.4. Sisteme de imbinare
1.5.5. Structuri din elemente spatiale prefabricate utilizate in strainatate
1.6. Aspecte privind analiza avariilor produse la cladiri cu structura prefabricata din b.a.
1.6.1 Constructii parter
1.6.2 Cladiri etajate
1.6.3 Observatii generale
1.7 Aspecte specifice în cazul analizei higrotermice a faţadelor la clădirile din panouri
mari
1.7.1. Scurt istoric. Evolutia sistemelor de realizarea cladirilor de locuit din
panouri mari prefabricate
1.7.2. Aspecte specifice care intervin în analiza higrotermica/evaluarea
peformantei energetice
1.7.3. Prezentarea unui studiu de caz - bloc de locuinte din panouri mari –
proiect tip 770/78 IPCT
1.8. Analiza auditurilor energetice realizate la 150 de blocuri din Bucuresti
1.8.1 Situaţia clădirilor existente analizate.
1.8.1.1 Blocuri cu regimul de înălţime S+P+8E şi S+P+10E
1.8.1.2 Blocuri cu regimul de înălţime S+P+4E si S+P+3E
1.8.2. Soluţii de reabilitare termica
1.9. Concluzii
1.9.1. Cu privire la partea structurala
1.9.2. Cu privire la partea higrotermica
1.9.3. Cu privire la partea termo-energetica
1.10. Aspecte privind utilizarea solutiilor structurale din elemente prefabricate, pentru
cladiri de locuinte in Irak
CAPITOLUL 2 - ASPECTE PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR EXISTENTE
IN ROMANIA, PROIECTATE CONFORM NORMATIVELOR P13-63 SI P13-71, LA
ACTIUNEA SEISMELOR PRECEDENTE
2.1. Tipologia structurilor pentru cladiri realizate conform normativelor P13 din 1963
si 1971. Caracterizarea generala a cladirilor construite intre anii 1963 – 1976
2.2. Aspecte referitoare la prescriptiile de proiectare antiseismica a cladirilor civile
executate intre anii 1963-1976 (conform P13-63 si P13-71).
2.3. Analiza comparativa a normativelor de proiectare antiseismica P13-63, P13-71,
P100-92, P100-2006
2.4. Deficientele structurilor proiectate pe baza normativelor P13. Comportarea „in
situ” a cladirilor la seismele din 1977, 1986 si 1990 .
CAPITOLUL 3 - ASPECTE PRIVIND CALCULUL PLANSEELOR MIXTE DIN
BETON ARMAT
3.1. Introducere
3.2. Calculul placilor in ansamblu
3.3. Calculul predalei ca element prefabricat
3.3.1. Calculul la decofrare, transport si manipulare
3.3.2. Calculul la montaj
3.4. Verificarea sistemelor de conectare (conectori, trigoane, nervuri)
3.5. Solutii speciale de planseee prefabricate
3.6. Concluzii
CAPITOLUL 4 - STUDII DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR CU
PERETI STRUCTURALI PREFABRICATI DIN BETON ARMAT, AMPLASATE IN
ZONE SEISMICE
4.1. Descrierea studiilor de caz alese in scopul determinarii vulnerabilitatilor seismice
structurale ale cladirilor cu structura prefabricata din beton armat
4.2. Date istorice referitoare la perioada construirii si nivelul reglementarilor de
proiectare aplicate, pentru cladirile prefabricate din studiile realizate
4.3. Date generale care descriu conditiile seismice ale amplasamentului
4.4. Date privitoare la sistemul structural si la ansamblul elementelor nestructurale
4.4.1. Descrierea cladirilor din punct de vedere arhitectural
4.4.2 Descrierea cladirilor din punct de vedere structural
4.5. Descrierea starii constructiei la data evaluarii
4.5.1. Fundaţii
4.5.2. Pereţi structurali
4.5.3. Stâlpi, grinzi şi planşee
4.5.4. Pereţi nestructurali
4.5.5. Starea anvelopei
4.5.6. Balcoane şi loggii
4.5.7. Soclul
4.5.8. Trotuare de protectie
4.5.9. Aprecieri asupra nivelului de confort şi uzură al cladirii
4.6. Rezultatele investigatiilor de diferite tipuri pentru determinarea rezistentelor
materialelor
4.6.1. Stabilirea valorilor rezistentelor cu care se fac verificarile, pe baza
nivelului de cunoastere dobandit in urma investigatiilor ( prin aplicarea
factorilor de incredere – cf)
4.6.2 Precizarea obiectivelor de performanta selectate in vederea evaluarii
constructiei
4.6.3. Alegerea metodologiei de evaluare si a metodelor de calcul specifice
acesteia
4.6.4. Metodologia de nivel 1 implica:
4.6.5. Efectuarea procesului de evaluare. Completarea listei de conditii privind
alcatuirea de ansamblu si de detaliu si a listei privind starea de integritate a
constructiei. Calculul structural seismic. Stabilirea indicatorilor R1, R2 si R3.
4.6.6. Evaluarea prin calcul a indicatorului r3 (gradul de asigurare structurala
seismica)
4.6.7. Stabilirea incarcarilor
4.6.8. Stabilirea factorului de incredere
4.6.9. Determinarea fortei taietoare de calcul
4.7. Raspunsuri structurale de sistem pentru cladirile studiate
4.7.1. Determinarea gradului de asigurare structurala seismica- R3
4.8. Sinteza evaluarii si formularea concluziilor.incadrarea constructiei in clasa de risc
seismic
4.9. Propuneri de solutii de interventie.
4.10. Reparatia degradarilor aparute in placile loggiilor, balcoanelor si copertinelor
4.11. Parapetii loggiilor si balcoanelor
4.12. Interventii locale structurale pe fatada.
4.13. Interventii la invelitoare
ANEXA 1
CAPITOLUL 5 - STUDII DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR CU
CADRE PREFABRICATE DIN BETON ARMAT, AMPLASATE IN ZONE SEISMICE
5.1. Aspecte generale
5.2. Descrierea studiilor de caz alese in scopul determinarii vulnerabilitatilor seismice
structurale
5.3. Comparatiile realizate intre modelele V1, V2, V3 cu M.
5.4. Concluzii
5.5. Raspunsuri structurale de sistem – comparatii cladiri monolite/prefabricate cu
structura in cadre din b.a.
5.6. Aspecte privind vulnerabilitatea seismica a diferitelor tipuri de structuri de
rezistenta dupa seismul din 2011
CAPITOLUL 6 - CONCLUZII SI CONTRIBUTII PERSONALE
6.1. Concluzii documentare din capitolul 1
6.1.1. Cu privire la partea structurala
6.1.2. Cu privire la problemele higrotermice
6.1.3. Cu privire la problemele termo-energetice
6.2. Concluzii documentare din capitolul 2
6.3. Concluzii documentarea si calculele realizate la capitolul 3
6.4. Concluzii din documentarea si calculele realizate in capitolul 4
6.5. Concluzii din documentarea si calculele realizate in capitolul 5
6.6. Contributii personale
6.7. Directii viitoare de cercetare
BIBLIOGRAFIE
INTRODUCERE
1.1. Descrierea problematicii
In ultimii ani s-au fost facut o serie de pasi importanti in scopul realizarii unui set de
coduri, norme si standarde pentru protectia antiseismica a structurilor cladirilor, prin
introducerea unor metode si metodologii noi dar si re-interpretarea progresista a unor metode
novatoare de proiectare. Principiul de baza al ultimelor tipuri de abordari ale proiectarii anti-
seismice conduc la proiectarea unor structuri suficient de rigide si rezistente astfel incat sa fie
capabile in preluarea deformatiilor ciclice neliniare in conditiile obligatorii ale mentinerii
integritatii structurale. Proiectarea bazata pe principii de performanta, nu evita in mod
obligatoriu deteriorarile structurale, dar acestea sunt esential orientate catre unele dintre
elementele structurale care sa poata fi inlocuite ulterior, cu eforturi financiare reduse, in
conditiile in care structura revine la gradul de asigurare seismica anterior.
Utilizarea elementelor prefabricate si precomprimate pentru structurile cladirilor nu
este o noutate, anii 60-80 au reprezentat un adevarat bum in aceasta industrie si modalitate de
proiectare/realizare a structurilor, in special pentru doua motive esentiale: controlul superior al
realizarii elementelor structurale prefabricate, in sine, respectiv a rapiditatii de executie a
cladirilor precum si a manoperei pe santier. În ultimele decenii s-a observat o noua tendinta de
crestere a utilizarii elementelor prefabricate în constructii.
Avand in vedere, cel putin in Romania, ca in urma cutremurelor majore de pamant, nu
au existat avarii semnificative la acest tip de cladiri, a aparut o „legenda urbana” in care se
considera ca aceste structuri au fost bine proiectate, bine construite si s-au comportat
corespunzator la actiunea seismica. Cu toate acestea s-a constat ca structurile de cladiri, in
cadre sau cu pereti din b.a., realizate cu elemente prefabricate s-au comportat relativ slab la
cutremure, probabil din cauza comportarii fragile/neductile a conexiunilor dintre elementele
prefabricate, realizarii neadecvate a componentelor si al conceptelor de proiectare depasite la
acel moment. Ca la orice tip de structuri si cele care sunt proiectate si realizate cu elemente
prefabricate trebuie sa fie rezultatul unor metode si metodologii de calcul care sa conduca la o
comportare seismica adecvata, fara deformatii remanente.
Cercetari moderne în aceasta directie dezvoltate în cadrul programului de cercetare U.S.
PRESSS (PREcast Seismic Structural System) coordonat de University of California, au
condus la abordari moderne. Astfel, pentru constructiile de beton prefabricat din zonele
seismice, se propunea un sistem de conexiune ductila uscata bazata pe precomprimare cu
armatura neaderenta post-întinsa, o alternativa la traditionalele solutii realizate prin
monolitizare. Sistemul structural este extrem de eficient, putând prelua deformatii inelastice
asemanatoare cu sistemele traditionale, dar limitându-se deteriorarile elementelor structurale
precum si deformatiile remanente.
Solutia a fost acceptata de diferite standarde sub denumirea de îmbinare hibrida (sau
cadru hibrid). Elementele prefabricate sunt conectate prin intermediul armaturilor post-întinse
neaderente (fascicule, toroane sau bare) care sunt dispuse central în sectiunea grinzii si
armaturilor obitsnuite, longitudinale, care strabat rostul la partea inferioara si superioara a
sectiunii. Armatura ordinara lucreaza în domeniul post-elastic permitând dezvoltarea
articulatiei plastice numai la rostul grinda-stâlp in timp ce armatura post-întinsa lucreaza numai
în domeniul elastic determinând structura sa revina la pozitia initiala (proprietatea de auto-
centrare).
1.2. Obiectivele si scopul cercetarii inteprinse in lucrare
Cu toate ca pe plan international conceptul de îmbinari ductile disipatoare de energie
nu mai este nou, pe plan national acesta a fost foarte putin abordat. Din aceasta cauza exista un
vid atât în normele de proiectare cât si în literatura de specialitate. Implementarea unui astfel
de concept trebuie privit din doua respective: din punctul de vedere al normelor de proiectare
autohtone si din punctul de vedere al executiei.
Unul dintre obiectivele tezei de doctorat a fost realizarea unui studiu documentar amplu
cu privire la prefabricare, elemente prefabricate si moduri de calcul.
Caracteristicile materialelor sunt foarte importante atât pentru calcul cât si din punct de
vedere al comportarii îmbinarii la încarcari ciclice. Se doreste in buna masura ca ductilitatea si
capacitatea de disipare a energiei seismice sa fi asemanatoare cu cea a uneia realizate in sistem
monolit.
Poate cel mai important obiectiv este acela de a verifica modul în care cladirile cu
structuri prefabricate din b.a. respecta principiile si cerintele de proiectate seismica. În primul
rând trebuie stabilit modul în care sunt aplicate metodele de calcul seismic, si cum se realizeaza
modelarea comportarii structurale, asa cum sunt ele prezentate în P100-1/2006-2013. In aceste
conditii cel mai important aspect este cel al modelarii îmbinarii în cazul analizelor neliniare, în
termeni de ductilitate si amortizare. În afara de cerinta de rezistenta si stabilitate respectiv
ductilitate, trebuie verificat modul în care se poate interveni in scopul punerii in siguranta
structurala seismica la cladirile existente cu structuri prefabricate din beton armat.
De cele mai multe ori, in modelare si calcul, inginerii „omit” cu buna stiinta faptul ca
este vorba de structuri realizate din elemente prefabricate si lucreaza ca pentru cladiri monolite.
De aceea in teza au fost analizate in paralel doua cladiri identice ca forma, destinatie, regim de
inaltime si elemente structurale, numai ca una a fost considerata ca fiind realizata in sistem
monolit iar cealalta in sistem prefabricat.
Tot din punct de vedere in teza au fost prezentate cateva aspecte cu privire la modelarea
si calculul planseelor mixte realizate cu predale si suprabetonare.
Toate aceste aspecte au fost analizate in mod coerent, in scopul implementarii unui
sistem similar ca idee si performante in Irak. Dupa razboi, dupa perioada in care au fost distruse
o multime de cladiri de locuit sau cu alte destinatii, se impune sa se realizeze intr-un timp mai
scurt locuinte sociale, cladiri pentru birouri, hale industriale, mall-uri, etc. S-a preferat in
abordarile numerice sa se considere o zona de asigurare seismica asemanatoare municipiului
Bucuresti, cu ag=0.30g si Tc=1.60 sec.
Experienta covarsitoare avuta de Romania in acest domeniu a constituit un izvor de
inspiratie in acest scop, avand la baza atat constatarile determinate pe durata de viata a acestor
tipuri de cladiri, fie din punct de vedere al comportarii la actiuni gravitationale dar si seismice
(multe dintre aceste cladiri trecand prin seismele majore romanesti din 1977, 1986, 1990 si
2004), cicluri repetate de gelivitate, aspecte higro-termice cat si modurile ingineresti de
proiectare, detalii de alcatuire, etc.
Aproape 30% din cladirile de locuinte existente in Bucuresti sunt realizate cu structura
de rezistenta prefabricata.
Subiectul tezei este unul interesant ce necesita o evaluare a datelor teoretice si
experimentale publicate pe plan national si international în ultimele decenii, sistematizarea si
propunerea unor metode de calcul simple dar eficiente.
1.3. Continutul lucrarii
Teza contine prezenta introducere, 6 capitole si bibliografie.
Introducerea, prezinta pe scurt motivul alegerii subiectului tezei si continutul acesteia.
Acest capitol cuprinde 4 pagini
Capitolul 1 - Aspecte privind realizarea elementelor prefabricate in sistem
industrializat – prezinta in mod succint avantajele si dezavantajele prefabricarii, solutii de
elemente structurale prefabricate, aspecte privind avariile intalnite la cladiri cu structura din
elemente prefabricate din b.a., precum si cateva aspecte termo-higro-energetice, cu privire la
comportarea panourilor exterioare. Acest capitol cuprinde 50 pagini si 34 figuri.
Capitolul 2 - Aspecte privind comportarea cladirilor existente in Romania, proiectate
conform normativelor P13-63 si P13-71, la actiunea seismelor precedente – face o analiza completa
si complexa a modului de proiectare si comportarea la seismele majore precedente a cladirilor din
Romania, atat cu structura de rezistenta din elemente structurale monolite cat si prefabricate, in scopul
identificarii eventualelor carente de proiectare si comportare a celor din urma. Acest capitol cuprinde
23 pagini, 3 tabele si 2 figuri.
Capitolul 3 - Aspecte privind calculul planseelor mixte din beton armat – trateaza
calculul planseelor mixte din b.a., de tip predala cu suprabetonare, la modul general dar si in
cazul unei cladiri cu 6 niveluri. S-au realizat o serie de interpretari dar si nomograme, care sa
ajute la calculul simplificat dar acoperitor al acestor elemente structurale. Acest capitol
cuprinde 24 pagini, 1 tabel si 57 figuri.
Capitolul 4 - Studii de caz privind comportarea cladirilor cu pereti structurali
prefabricati din beton armat, amplasate in zone seismice – prezinta 5 studii de caz pentru 3
cladiri existente, cu structura de rezistenta cu pereti structurali prefabricati din b.a. amplasate in
Bucuresti. S-au realizat modele de calcul structural si sunt prezentate raspunsurile la nivel de sistem
structural pentru un tronson cu 5 niveluri, analizat in varianta prefabricata apoi pentru doua tronsoane
similare din care unul cu 5 niveluri si celalalt cu 9 niveluri sunt realizate calcule comparative in
conditiile considerarii comportarii acestora ca structuri monolite sau prefabricate. Acest capitol
cuprinde 60 pagini, 11 tabele si 295 figuri.
Capitolul 5 - Studii de caz privind comportarea cladirilor cu cadre prefabricate
din beton armat, amplasate in zone seismice – prezinta 2 studii de caz, pentru un tronson de
cladire cu structura monolita respectiv prefabricata. S-au realizat calcule de nivel superior de
tip biografic, statice si dinamice. Pentru calculele dinamice s-au folosit accelerogramele
naturale inregistrate in Vrancea 1977, El Centro 1940 si Titulescu 1986 atat separat cat si
introdu-se intr-un lant (tren) de 3 accelerograme succesive. Acest capitol cuprinde 24 pagini, 6
tabele si 128 figuri.
Capitolul 6 – Concluzii si contributii personale – prezinta in mod organizat
concluziile desprinse in urma investigatiilor documentare si numerice abordate pe parcursul
lucrarii. Acest capitol cuprinde 6 pagini si 2 figuri.
Bibliografia cuprinde o lista cu 91 de lucrari parcurse in scopul realizarii cercetarii
documentare. Acest capitol cuprinde 6 pagini.
CAPITOLUL 1
ASPECTE PRIVIND REALIZAREA ELEMENTELOR PREFABRICATE IN SISTEM
INDUSTRIALIZAT
1.1. Introducere
1.1.1. Consideratii generale
Prefabricarea si industrializarea sistemelor structurale a inceput in domeniul cladirilor
rezidentiale; prima utilizare a unei solutii de pereti structurali prefabricati, fiind atribuita in
1892 unui francez Edmund Coignet.
La inceputul secolului XX ideea a fost preluata in alte tari europene, precum si de
Statele Unite ale Americii, ajungandu-se la sfarsitul anilor 1930 la aparitia unor solutii de
sisteme prefabricate deja atestate oficial.
Nevoia de locuinte ieftine si cu termen scurt de executie, precum si criza de mana de
lucru calificata aparuta dupa Cel de-al doilea Razboi Mondial, a facut ca sistemele structurale
prefabricate sa fie solutiile cele mai apreciate si utilizate. In ciuda problemelor aparute din
monotonia arhitecturala, din putina experienta in executie si din lipsa echipamentelor de
transport si montaj, solutia prefabricarii a fost preluata pe scara larga primand ca motivatie in
alegerea ei termenul scurt de executie. In conditiile crizei de locuinte tot mai acuta si a lipsei
de mana de lucru, industrializarea reusea sa reduca durata constructiei cu 30% pana la 50%.
In scurt timp insa, industria cosntructiilor a cunoscut o reala explozie in dezvoltare,
investitiile initiale necesare productiei elementelor prefabricate, precum si reglementari carora
sistemele prefabricate nu le mai corespundeau, mai ales in cazul comportarii la actiuni
seismice, ceea ce a condus la marginalizarea pana la renuntarea utilizarii acestor solutii. Au
facut exceptie planseele prefabricate realizate din elemente lineare sau de suprafata, peretii
structurali din panouri prefabricate si panourile arhitecturale.
La inceputul anilor ‛60 problema prefabricarii si industrializarii sistemelor structurale
a revenit in actualitate, programele de dezvoltare structurandu-se organzat, incercand sa se
puna bazele unor reglementari privitoare la proiectarea si productia elementelor prefabricate.
O varietate larga de solutii de structuri integral sau partial prefabricate a fost introdusa
in programe de cercetare in special in Europa de Est si fosta URSS si mai apoi in Europa
Vestica, SUA, Noua Zeelanda sau Japonia, fiind utilizate cu succes in executie.
1. 1.2 Prefabricarea, avantaje si dezavantaje
Diferenta dintre structurile din beton armat prefabricat si cele monolit este aceea ca,
pentru prima categorie, elementele structurale sunt obtinute in urma unor procese de productie
pe platforme industriale special echipate si asamblate ulterior pe santier.
Structurile de acest tip pot fi integral sau partial prefabricate insemnand ca exista solutia
ca toate elementele structurale sa fie produse in afara santierului ramanand ca numai imbinarile
dintre ele sa fie facute la fata locului sau, o parte din elementele structurale, sa fie prefabricate
si celelalte executate pe santier (monolit).
Exista un numar de avantaje care sprijina ideea utilizarii prefabricarii cum ar fi:
1. Reducerea costului global al constructiei odata cu cresterea productivitatii
Descresterea costului global poate rezulta in urma reducerii necesarului de material
pentru cofraje si sprijiniri (esafodaje) utilizate pe santier. Intrucat elementele structurale
sunt in totalitate sau partial gata executate, cofrajele vor fi folosite pentru un numar
redus de operatiuni pe santier, la parametrii optimi.
2. Reducerea duratei constructiei si reducerea termenelor de executie
Termenele de executie pot fi reduse prin desfasurarea mai multor procese in acelasi
timp. Organizarea desfasurarii activitatii pe santier poate fi facuta cu mai multa precizie
ceea ce duce la anticiparea si respectarea termenelor limita.
3. Calitatea superioara a produselor
Procesul de productie al elementelor prefabricate este controlat cu ajutorul
echipamentelor specializate, aceasta insemnand respectarea cu strictete a retetei
betonului, a conditilor de turnare, precum si dispunerea riguroasa a armaturii. Produsele
rezultate au rezistenta superioara, durabilitate sporita, suprafetele sunt line, iar finisajele
sunt de calitate superioara.
4. Rezistenta la actiunea adversa a agentilor climatici
Procesul de productie permite supravegherea atenta a tratamentelor betonului, iar
produsele sunt ferite de actiunile adverse ale agentilor climatici intrucat intregul proces
de productie se realizeaza in spatii inchise; in aceste conditii se poate lucra in toate
anotimpurile, nefiind necesara intreruperea executiei in timpul iernii.
5. Conditii superioare de executie pe santier
Intrucat activitatea pe santier este redusa numai la anumite lucrari, conditiile de
siguranta si higiena sunt net superioare.
6. Promovarea a noi tehnologii
Crearea unor tehnologii avansate, incluzand robotizarea si informatizarea procesului de
productie, vor duce la eficientizarea acestora.
In acelasi timp, trebuie avute in vedere un numar de probeleme ce pot aparea in urma
prefabricarii:
1. Abaterile dimensionale
Imbinarile intre elementele prefabricate pot fi deficitare daca exista abateri
dimensionale semnificative. Se recomanda controlarea judicioasa a procesului de
producetie, astfel incat daca apar abaterile sa se includa in tolerantele admise ce vor fi
specificate.
2. Comprotarea betonului de varste diferite
Efectul comportarii diferite a betonului de varste si retete diferite trebuie luat in
considerare prin detalii de armare specifice.
3. Imposibilitatea controlarii intregului sistem de transmitere a eforturilor in
intreaga structura
Neregularitatile ce pot aparea la faza de montaj, abaterile dimensionale, turnarea
betonului in faze diferite, alegerea unor detalii complicate de imbinare, pot conduce la
transmiterea defectuoasa a eforturilor intre elementele structurale.
4. Alegerea detaliilor pentru imbunatatirea comportarii la actiuni seismice
Problema de baza in proiectarea antiseismica a structurilor prefabricate este gasirea unei
metode economice dar si practica de imbinari intre elemente, in asa fel incat sa se
asigure o buna comportare a intregii structuri.
5. Flexibilitatea arhitectonica scazuta
Elementele prefabricate au dimensiuni limitate, atat datorita limitarilor procesului de
productie cat si capacitatii echipamentelor de transport si montaj, neputandu-se utiliza
o varietate larga de portiuni.
6. Necesitatea utilizarii de echipamente de mare capacitate
7. Investitii initiale considerabile
Investitia initiala facuta in adoptarea unui sistem prefabricat trebuie sa-si gaseasca
justificare in complexitatea proiectului si a executiei, daca nu intregului proces de
proiectare, productie si executie poate fi prea scump in raport cu produsul rezultat.
Oportunitatea alegerii unei solutii structurale prefabricate nu este hotararea unui singur
factor de decizie si trebuie sa fie justificata de un numar de considerente care, odata respectate,
pot duce la un rezultat pe masura asteptarilor.
Garantarea calitatii unei structuri prefabricate incepe cu producatorii care, pe langa
asigurarea unui proces de productie de calitate ridicata, trebuie in mod teoretic, cel putin sa se
implice in activitatea de proiectare si executie.
Proiectantii trebuie sa cunoasca acest concept al prefabricarii cu toate particularitatile
sale pentru a putea alege solutia potrivita, detaliile potrivite si metoda de proiectare cea mai
performanta, mai ales cand este vorba de proiectarea antiseismica.
In acelasi timp, si executantilor li se cer performante superioare, executia unei structuri
prefabricate fiind un proces complex in care erorile nu sunt permise. Abaterile in executie pot
duce la aparitia unor fenomene nedorite, cu consecinte mult mai grave decat in cadrul
structurilor executate pe santier.
1.2. Solutii de plansee prefabricate
Aceste tipuri de elemente structurale sunt fabricate pe platforme industriale si apoi
transportate la santier, asezate la pozitie si imbinate, in final, intre ele si cu elementele pe care
reazema.
Utilizarea elementelor de planseu prefabricate se bucura de avantajele prefabricarii:
- calitatea superioara a produsului datorata procesului de fabricatie;
- obtinerea de suprafete line prin turnarea betonului in cofraje metalice, plastic armat
cu fibra de sticla, lemn lacuit, care au suprafete de turnare tratate corespunzator;
- controlarea mecanizata si informatizata a procesului de productie, reflectata in
calitatea superioara a produsului;
- efectuarea corecta a precomprimarii, cand este cazul, cu mijloace controlate prin
procesul de productie.
Utilizarea acestui tip de plansee aduce la randul ei o serie de avantaje si dezavantaje.
Dintre avantaje putem aminti:
- posibilitatea utilizarii acelorasi cofraje pentru realizarea unui mare numar de
elemente, reducandu-se astfel costul cofrajelor (incluzand materiale si mana de
lucru);
- reducerea semnificativa a duratei de executie pe santier datorita eliminarii totale sau
partiale a cofrajelor si a timpului necesar intaririi betonului;
- posibilitatea de executie a unor operatiuni pe santier si pe timp nefavorabil.
Dezavantajele acestor solutii ar fi:
- limitarea dimensiunilor si greutatilor elementelor in functie de caracteristicile
utilajelor de transport si montaj;
- problemele aparute din depasirea tolerantelor admisibile la plansee la dimensiuni,
precum si din aparitia unor abateri dimensionale la elementele turnate pe santier;
- limitarea portiunilor in functie de forma si dimensiunea elementului prefabricat.
Elementele prefabricate de planseu au o larga utilizare in toata lumea, in cele mai
diferite variante care ofera eficienta structurala si economica, alegerea unei solutii fiind legata,
in primul rand, de caracteristicile cladirii, destinatie si amplasament, mai ales in cazul zonelor
seismice. Exista de asemenea si alte criterii cum ar fi traditia si experienta in producerea de
elemente prefabricate, usurinta de procurare pe piata de constructii, costul etc.
Elementele prefabricate de planseu pot fi clasificate astfel:
- plansee cu grinzi si elemente de umplutura: cu elemente prefabricate obisnuite sau
cu grinzi prefabricate usoare;
-
- plansee din fasii dispuse alaturat: fasii cu goluri sau pline, fasii chesionate;
- planseee cu elemente de suprafata: panouri cu goluri sau pline;
- planseee in solutie mixta: predale cu suprabetonare.
Exista solutii speciale de plansee prefabricate utilizate pentru anumite tipuri de cladiri:
- planseee-dala prefabricate, eventual incluzand si stalpii;
- plansee cu nervuri dese pe doua directii, asamblate prin precomprimare;
- plansee-dala turnate la nivelul solului si ridicate la pozitie prin sisteme hidraulice
montate pe stalpi.
1.2.1. Plansee cu grinzi si elemente de umplutura
Acestea pot fi:
- plansee cu elemente prefabricate obisnuite;
- plansee cu grinzi prefabricate usoare;
In cazul planseelor cu grinzi prefabricate obisnuite, corpurile de umplutura pot fi din
corpuri ceramice sau din beton usor, confectionate cu goluri in grosimea placii, acoperind
distanta dintre 2 grinzi adiacente (40-60 cm) si rezemand pe acestea.
Avantajele acestor solutii sunt:
- proces simplu de fabricatie, se pot executa chiar si la fata locului intr-un atelier
organizat pe santier;
- usor de manevrat si transportat;
- bune izolatoare termice si acustice.
Dezavantajele acestor solutii pot proveni din faptul ca nu pot fi utilizate decat pentru
deschideri mici (de aceea au fost folosite numai pentru cladiri de locuit) si au o comportare
slaba sub actiuni dinamice, chiar si cu suprabetonare nu pot asigura in totalitate
comportamentul de saiba rigida. Necesita multa mana de lucru pe santier si exista posibilitatea
aparitiei unor fisuri la intradosul planseului finisat datorita diferentelor de deformare ale
materialelor planseului in conditiile exploatarii normale.
1.2.2. Plansee din grinzi dispuse alaturat
Aceste solutii se folosesc pentru deschideri si incarcari mai mari, caz in care grinzile
sunt cele mai potrivite, celelalte solutii
(grinda T intoarsa, plansee chesonate, in forma de I) sunt foarte rar utilizate. Grinzile
-1/40, deci
sunt capabile sa acopere deschideri de la 9 la 20 m (in Romania s-au utilizat pana la o
la montaj. Suprabetonarea acestor plansee este obligatorie, pentru ca elementele prefabricate
sa lucreze impreuna, sa aiba comportare de saiba rigida sub actiunea incarcarilor orizontale si
sa acopere micile abateri ce pot aparea intre elementele precompriamte.
tot in lume, in diferite procentaje, depinzand si de natura amplasamentelor, destinatia cladirilor,
piata de producere si desfacere a produselor prefabricate. Aceste solutii de planseu sunt folosite
in oarecare masura in Europa Occidentala, Peninsula Scandinavica, in fosta URSS, in procentaj
scazut in tarile Est Europene, dar alcatuiesc impreuna cu fasiile si panourile cu goluri, singurele
solutii de planseu prefabricat utilizat pe scara larga in SUA si Noua Zeelanda.
Statele Unite au o istorie a utilizarii acestui tip de planseu care incepe cu o solutie
utilizata in anii ‛50 si se ajunge la solutiile din zilele noastre. Grinzile cu dimensiuni mai mari
decat ultimele din exemplu nu se realizeaza in serie din motive de cofraje, transport si montaj.
1.2.3. Plansee din fasii, dispuse alaturat
Fasiile pline pot fi utilizate numai pentru deschdieri mici, cand grosimea necesara a
planseului nu depaseste grosimea minima admisibila. In cazul deschiderilor mai mari, pentru a
micsora greutatea proprie a planseului si pentru a diminua cantitatea de beton care nu lucreaza,
se practica utilizarea fasiilor cu goluri. Acestea variaza in latime de la 40 la 120 cm si sunt
prevazute cu goluri longitudinale interioare.
Imbinarile pe lungimea fasiilor sunt umplute cu beton simplu cu agregate mici, iar la
capete, armaturile scoase din fasie sunt utilizate la monolitizarea lor pe reazeme.
Suprabetonarea planseului in grosime de 5 cm se practica mai ales in zone seismice,
pentru a-i imbunatati comportarea. Fasiile prefabricate cu goluri din beton de densitate normala
sau betoane usoare sunt utilizate pentru cladiri de locuit pana la deschideri de 6 m. Pentru
incarcari mai mari si deschideri mai mari (pana la 12 m) se adopta solutia cu fasii
precomprimate. Avantajele acestor solutii sunt date de usurinta transportului si montajului,
izolatie termica si acustica buna si planeitate intradosului planseului.
Dezavantajele provin in principal din comportamentul neadecvat, in cazul incarcarilor
dinamice, fortelor concentrate si incarcarilor seismice semnificative de asemenea, se intampina
probleme la prevederea golurilor de instalatii.
In tara noastra, utilizarea acestor solutii este locala (cartier Ploiesti Nord), s-a redus
considerabil, iar in ultimii ani a disparut si procesul de fabricatie pe scara mai larga, ceea ce a
condus la renuntarea definitiva la aceste solutii. Situatia difera peste hotare, unde s-au utilizat
pe scara larga in diverse sisteme (variind in functie de dimensiuni si detaliile de imbinare) si
inca se utilizeaza.
In Noua Zeelanda este cea mai comuna solutie de planseu prefabricat, elementele
prefabricate avand grosime de 20 cm, lungime de 8-9 m si latimi variabile. Suprabetonarea
obligatorie are grosime minima de 50 mm dar in mod curent se utilizeaza 65 de cm.
Motivatia acestei utilizari in masa este reducerea operatiunilor pe santier, diminuarea
manoperei deci scaderea consturilor si scaderea in greutate proprie a planseelor , de unde si
reducerea fortei seismice.
1.2.4. Plansee din elemente de suprafata
Elementele de planseu de suprafata pot fi utilizate pentru majoritatea sistemelor
structurale. Cea mai frecvent intalnita varianta este cea cu panouri mari, pline (12-16 cm
grosime). Acestea sunt armate pe doua directii si pot fi rezemate pe pereti sau pe grinzi si au o
buna comportare atat in transferul incarcarilor gravitationale cat si sub actiunea incarcarilor
seismice. Detaliile de imbinare sunt proiectate in asa fel incat sa se asigure comportarea de
saiba rigida sub actiunea incarcarilor orizontale si transferul incarcarilor verticale. In cazul in
care dimensiunile planseului depasesc posibilitatile echipamentelor de transport si montaj,
panourile se pot fabrica in doua unitati separate si imbinate pe santier.
In vederea reducerii greutatii proprii a planseului atunci cand este necesara acoperirea
unor suprafete mai mari, se pot utiliza panouri cu goluri sau cu nervuri. Panourile cu goluri
sunt asemanatoare celor descrise anterior si desi au grosime mai mare, prevederea de goluri le
micsoreaza greutatea proprie. Sunt placi armate pe o singura directie corespunzatoare cu cea a
golurilor
Panourile cu nervuri dese au in general forma patrata sau dreptunghiulara cu diferente
mici intre dimensiunile laturilor, lungimea nedepasind 4.50 m. Sunt alcatuite din nervuri
perimetrale, o retea de nervuri in camp si placa subtire sau la partea superioara sau la partea
inferioara sau in ambele cazuri.
Pentru toate toate tipurile de plansee prefabricate din elemente de suprafata, utilizarea
precomprimarii poate conduce la reducerea consumului de armatura ca si la posibilitatea
acoperirii unor suprafete mai mari.
1.2.5. Plansee in solutie mixta, predate cu suprabetonare
Aceasta solutie de planseu partial prefabricat este cea mai utilizata in tara noastra in
momentul de fata, in raport cu celelalte solutii prezentate mai sus. Sistemul consta in folosirea
unei dale prefabricate subtire (5-6 cm) suprabetonate cu 8-12 cm de beton dupa asezarea ei la
pozitie. Placa prefabricata joaca rolul de cofraj pentru placa monolit, continand totodata si
armatura de la placa inferioara in placa. Armatura de la partea superioara este prevazuta in
suprabetonare. Pentru a asigura conlucrarea intre betonul prefabricat si cel monolit si pentru a
prelua eforturile de lunecare dintre acestea, se prevad conectori sub forma de bucle (sau grinzi
cu zabrele in cazul placilor de dimeniuni mari), incastrate in portiunea prefabricata.
Solutia predalei cu suprabetonare prezinta avantajul folosirii unor elemente mai usoare,
mai usor de manevrat, poate avea o aplicabilitate pentru forme mai variate de portiuni si
prezinta continuitate la reazeme si buna comportare de saiba rigida. Dezavantajele ar putea fi
necesitatea sprijinirii predalei, un oarecare consum de cofraje, mana de lucru mai sporita,
reducerea termenelor de executie intr-o masura mai redusa decat pentru alte solutii.
Predalele sunt prevazute cu armatura necesara preluarii momentelor incovoietoare din
campurile placilor si cu elemente de conectare (armaturi de conectare, etc) pentru asigurarea
conlucrarii cu straturile de suprabetonare.
Dimensiunile predalelor pot fi astfel realizate incat sa se poata acoperi o plaja larga de
trame, conexiunea dintre semipredale realizandu-se pe santier.
Calculul in ansamblu al sectiunii placilor mixte se poate face pe baza urmatoarelor
ipoteze:
Se neglijeaza existenta suprafetei de separare dintre predala si suprabetonare;
Eforturile unitare in betonul zonei comprimate sunt constante si au valoarea fcd;
Eforturile unitare in armatura intinsa se considera egale cu rezistenta de calcul fya;
Momentele incovoietoare in placi se poate calcula prin orice metoda curenta:
Calcul elastic
Calcul plastic simplificat
Calcul cu metoda elementelor finite – cu ajutorul unor programe de calcul adecvate.
Calculele se efectueaza atat pentru placa in ansamblu cat si pentru predala ca element
prefabricat, dupa cum urmeaza:
1) Placa in ansamblu se calculeaza la:
a) Starea limita de rezistenta pentru incarcarile de calcul;
b) Starea limita de fisurare;
c) Starea limita de deformatii pentru incarcarile normate. Calculul se realizeaza ca pentru
placi monolite (monostrat), adoptandu-se valori ale rigiditatii reduse cu 50% in raport
cu cele calculate pentru elemente de beton armat incovoiate.
2) Predala ca element prefabricat se calculeaza pentru incarcari de calcul in fazele de:
a) Decofrare;
b) Transport si manipulare;
c) Montaj.
Eforturile de lunecare pe suprafata de contact dintre predala si stratul de suprabetonare
sunt preluate de regula prin elemente transversale speciale (conectori, ferme, nervuri, etc.).
1. 3. Structuri in cadre
Un loc important in cadrul celor mai multe studii si programe de testare concentrate
asupra sistemelor structurale prefabricate il ocupa structurile in cadre, urmate intr-un procentaj
sensibil diminuat de structurile cu pereti structurali din panouri prefabricate.
Geometria structurilor in cadre permite divizarea in elemente structurale, executia si
studiul comportarii imbinarilor fiind mult mai usor de analizat si supravegheat.
Solutiile constructive adoptate pentru realizarea structurilor in cadre prefabricate sunt
conditionate in principal de urmatorii factori:
- parametrii functionali si geometrici ai cladirilor (destinatia, numarul de niveluri si
inaltimea de nivel, dimensiunile in plan, marimea incarcarilor de plansee);
- conditiile geotehnice si de seismicitate ale amplasamentului;
- posibilitatile de executie (modul de confectionare a prefabricatelor, mijloacele de
transport si montaj, organizarea de santier).
Structurile in cadre prefabricate ofera flexibilitatea functionala necesara desfasurarii
activitatilor specifice destinatiei cladirii respective. In acelasi timp aceste tipuri de structuri
indeplinesc prevederile reglementarilor de proiectare existente pana la ora actuala si furnizeaza
material pentru programele de cercetare in curs de derulare sau viitoare.
Un factor determinant in alegerea si detalierea solutiei de structura il constituie
modalitatea de preluare si de transmitere a incarcarilor provocate de actiunea seismica sau de
cea a vantului. Din acest punct de vedere structurile in cadre prefabricate pot fi realizate sub
forma cadrelor cu noduri rigide care preiau integral actiunile orizontale sau, intrand in
alcatuirea unor structuri mixte in care aceste actiuni sunt preluate de catre elemente speciale de
contravantuire (pereti structurali, nuclee rigide).
La sistemele structurale in cadre prefabricate se urmareste in general realizarea unor
noduri de cadru rigide, care sa se apropie cat mai mult de comportarea unei structuri monolite,
asigurandu-se rezistenta, stabilitatea, rigiditatea si ductibilitatea necesara. In literatura de
specialitate, aceasta teorie poarta numele de “emulatie monolita” si sta la baza reglementarilor
de proiectare a structurilor prefabricate din beton armat.
Un pas inainte este incercarea de a se realiza executarea unor imbinari de continuitate
a barelor cadrului chiar in zona nodurilor. Testele efectuate se indeparteaza de la teoria
“emulatiei monolite” incercand sa introduca ideea utilizarii unor conectori ductili, dar pana in
momentul de fata, desi rezultatele au fost spectaculoase, aceasta metoda ramane in faza de
cercetare. Executarea acestor tipuri de imbinari, acolo unde momentele incovoietoare si fortele
taietoare ajung la valori maxime, implica dificultati considerabile.
Se recurge inca, in faza actuala, la acele solutii care urmaresc pe de-o parte restrangerea
numarului de imbinari, iar pe de alta parte amplasarea lor in afara nodurilor in zone cu eforturi
comparativ mai reduse.
Tendinta de a asigura structurilor prefabricate un grad cat mai ridicat de monolitism
precum si eliminarea unor dificultati deosebite in executia nodurilor se manifesta in unele
cazuri prin mentinerea unor elemente sau parti de elemente turnate pe santier. Din acest punct
de vedere sistemele structurale in cadre prefabricate se pot grupa in doua categorii:
- structuri integral prefabricate;
- structuri partial prefabricate.
1.3.1. Structuri in cadre integral prefabricate
Analizarea comportarii acestor structuri se poate face prin divizarea lor in elemente
structurale lineare – grinzi si stalpi – imbinate prin conectori de continuitate la fiecare nivel.
Aceasta solutie are aplicabilitate la structuri cu alcatuiri variate.
Alte solutii utilizate cauta sa reduca numarul de imbinari:
- cadre cu stalpi continuu pe inaltimea mai multor niveluri.
Aceasta solutie este indicata in cazul cladirilor cu deschideri mari, urmand ca greutatile
stalpilor si riglelor sa aiba valori apropiate, in vederea folosirii eficientelor a echipamentelor
de ridicare. Stalpii pot fi prevazuti cu console scurte, pe una sau ambele directii, oferind astfel
posibilitatea executarii imbinarilor grinda-stalp in afara nodurilor.
- cadre cu elemente prefabricate de forme diferite (T,L,H).
Aceasta solutie reduce numarul de imbinari, ceea ce scurteaza durata de executie si micsoreaza
consumul de manopera pe santier. Imbinarile la montaj pot fi realizate cu caracteristici de
articulatie daca stabilitatea structurii este asigurata prin alta metoda. Este recomandabil cu
ansamblul structural sa fie astfel conceput incat cel putin o parte de imbinari sa-si mentina
caracterul de articulatii si in stadiul de exploatare.
In ideea simplificarii unora dintre problemele legate de realizarea imbinarilor intre
stalpii si grinzile cadrelor prefabricate au fost concepute variate rezolvari constructive:
- rigle alcatuite din grinzi jumelate trecand pe de-o parte si de alta a stalpilor;
- elemente de cadru spatiale cu imbinari in zona centrala a barelor pe toate cele trei
directii.
1.3.2. Structuri in cadre partial prefabricate
Pastrand alcatuirea generala similara cadrelor integral prefabricate, aceste structuri se
realizeaza in general cu stalpii turnati monolit in cofraje metalice de inventar. Acest mod de
rezolvare apare cu deosebire indicat la cladiri cu numar mai mare de niveluri, la care montarea
stalpilor prefabricati intampina dificultati in privinta mentinerii lor in pozitie pana dupa
executarea imbinarilor si impune adoptarea unui sistem de tolerante la montaj foarte sever. De
asemenea, executarea imbinarilor in nodurile de cadru se face comparativ mai usor in cadrul
stalpilor monoliti.
Riglele cadrelor se pot realiza prefabricate pe ambele directii – longitudinal si
transversal – sau numai pe o directie, caz in care se prefabrica acele rigle pe care reazema
elementele liniare de planseu, iar celelalte se toarna pe santier odata cu imbinarile si eventuala
suprabetonare a planseului prefabricat.
In cazul unor deschideri mari, care ar conduce la rigle prefabricate prea grele, se poate
adopta o solutie de prefabricare partiala a acestora. Elementele prefabricate se alcatuiesc cu
sectiunea in forma de U servind de cofraj pentru betonarea miezului dupa montaj, odata cu
monolitizarea planseului. Aceasta rezolvare este indicata si in cazul precomprimarii cu cabluri
postintinse.
O solutie interesanta de realizare a cadrelor partial prefabricate consta in executarea
stalpilor in doua etape. In prima etapa are loc confectionarea industrializata a acestora sub
forma unor tuburi prefabricate cu pereti subtiri cu sectiune circulara sau dreptunghiulara,
inaltimea unui nivel constituind un cofraj de beton armat.
A doua etapa cuprinde montarea pe santier in pozitie a tubului de beton armat,
introducerea carcasei de armatura in interiorul tubului si betonarea miezului stalpului. La partea
superioara a stalpilor se prevad fante pentru introducerea la montaj a riglelor prefabricate.
Principalele avantaje ale acestei solutii consta in eliminarea completa a cofrajelor si
sustinerilor, realizarea relativ simpla a nodurilor de cadru, viteza ridicata de executie si gradul
ridicat de adaptabilitate. Dezavantajele sunt legate de dimensiunile exterioare relativ mari ale
stalpilor si de suportul de consum de materiale cerut de cofrajul de beton al stalpilor.
O varianta a acestei solutii a fost propusa spre testare in Portugalia si mai apoi utilizata
pe scara larga pentru cladiri de locuit cu regim mediu de inaltime in Anglia, Franta si Spania.
Sistemul consta tot in utilizarea stalpilor sub forma de tuburi prefabricate, dar in aceste
tuburi este inclusa si armatura verticala a stalpului si etrierii. Miezul de beton armat este turnat
mai apoi pe santier. Grinzile sunt in solutie partial prefabricata continand armatura
logintudinala de la partea inferioara si etrierii. Elementul se completeaza pe santier odata cu
monolitizarea imbinarilor si a placilor. Imbinarile intre stalpi sunt realizate prin continuitatea
armaturii verticale prin nod si ancorarea ei in inima stalpilor peste nivelul nodurilor. Imbinarea
grinda - stalp este facuta la nodurile exterioare prin ancorarea armaturii din grinda chiar in nod,
iar la interior prin ancorarea armaturii inferioare din grinda tot in nod si petrecerea celei
superioare peste nivelul nodului si ancorarea ei in monolitizarea grinzii.
Structuri in cadre avand stalpii prefabricati, iar riglele si planseele integral sau partial
monolite se pot intalni foarte rar in situatii speciale cum ar fi cazul cladirilor cu deschideri mari,
la care greutatea mare a riglelor prefabricate ar crea dificultati la montaj sau in cazul cladirilor
cu portiune neregulata, la care varietatea mare de tipuri de prefabricate ar face solutia
neeconomica.
Pe plan mondial, precomprimarea a fost utilizata indeosebi la elementele structurale si
la structurile supuse preponderent incarcarilor gravitationale, fiind intalnita in mult mai mica
masura la structuri supuse actiunilor seismice. Luand amploare la sfarsitul anilor ‘80, s-au
inregistrat progrese importante in directia cunoasterii specificului de comportare a structurilor
de beton precomprimat la actiuni seismice oferind astazi o alternativa viabila in alegerea
solutiilor structurale.
In cazul structurilor in cadre, a fost studiata solutia recomprimarii elementelor
structurale, precum si a asamblarii acestora prin imbinari precomprimate. Pentru cladiri de
locuit, pot fi mentionate:
- cadre cu stalpi continui pe inaltimea cladirii, cu sau fara console scurte; grinzi
precomprimate, cu sectiune variabila, chertate in zona centrala, asamblarea
grinzilor cu stalpi prin tije pretensionate ancorate in pragurile chertate, constituind
armatura de continuitate e reazemele grinzilor.
- cadre cu noduri spatiale si grinzi precomprimate cu fascicole rectilinii asamblate in
camp cu buloane pretensionate.
- cadre de tip portal si grinzi precomprimate cu armatura deflectata asamblate pe
reazeme cu tije pretensionate.
Un alt mod de rezolvare apare sub forma cadrelor prefabricate alcatuite din elemente
plane duble cruciforme din beton precomprimat orientate pe directia transversala a cladirii,
grinzi de legatura transversale si grinzi longitudinale. In compunerea elementului plan dublu
cruciform intra stalpul de inaltime egala cu 1/2+1+1/2 niveluri si capete de grinzi pe 1/3 din
deschidere precomprimate cu toroane la partea superioara a sectiunii. Dupa interpunerea
grinzilor de legatura, elementele plane dublu cruciforme sunt asamblate transversal. Cadrul
spatial se obtine dupa montarea grinzilor longitudinale, realizarea precomprimarii generale cu
fascicole trecand prin canale situate la partea lor inferioara si a precomprimarii locale pe
reazeme cu tije pretensionate aflate la partea superioara si ancorate in pragul zonei chertatate a
grinzilor.
Aceasta solutie a fost aplicata la realizarea unei cladiri experimentale la Iasi in 1983.
Urmarind cresterea gradului de industrializare al structurilor, a fost studiata o solutie de
prefabricare integrala a cadrelor lamelare cu utilizarea precomprimarii. Pastrand caracteristicile
generale ale unei structuri cu cadre lamelare curente, au fost efectuate anumite modificari la
noua structura rezultand alcatuirea din stalpi lamelari de beton armat cu lungimea egala cu
lumina dintre grinzile a doua niveluri succesive, elemente plane cruciforme din beton
precomprimat constituie din tronsoane de grinzi.
Elementul plan cruciform este precomprimat cu toroane la partea superioara a
tronsoanelor de grinzi in vederea preluarii momentelor incovoietoare negative din efectul de
cadru. Asamblarea intre stalpii lamelari de la doua niveluri succesive impreuna cu elementul
plan cruciform dintre ei se efectueaza prin precomprimare locala cu tije pretensionate, ancorate
in nise practicate in stalpi. Elementele plane cruciforme se conecteaza intre ele direct sau prin
intermediul grinzilor de legatura. Solutia de mai sus a fost implicata de asemenea la realizarea
unei cladiri experimentale la Iasi in 1984.
1.3.3. Sisteme de imbinare la cadre prefabricate
Una dintre problemele caracteristice structurilor in cadre prefabricate, care capata o
importanta aparte in cazul cladirilor etajate consta in modalitatea de imbinare a elementelor
prefabricate si de rezolvare a nodurilor de cadru. Corelatia judicioasa intre sistemul constructiv
si tipul de imbinare privit atat din punct de vedere al conceptiei cat si al modului practic de
rezolvare, constituie un factor esential pentru realizarea corecta a ansamblului structural.
Principalele cerinte pentru imbinarile cadrelor prefabricate pot fi formulate astfel:
- capacitatea de preluare si de transmitere a eforturilor, cu grad de siguranta precizat;
- evitarea aparitiei concentrarii de eforturi;
- urmarirea deformatei teoretice a structurii, fara a permite deplasari relative ale
elementelor de imbinare, cu rotiri suficient de mici admise pentru conditii normale
de exploatare;
- ductilitate corespunzatoare unor actiuni seismice de intensitate ridicata;
- folosirea unor prefabricate cu tolerante normale, cu posibilitati de montare, centrare
si corectare cu suficienta usurinta a eventualelor abateri fara a necesita sprijiniri
provizorii;
- posibilitatea efectuarii unui control corespunzator asupra calitatii executiei
imbinarii.
Satisfacerea simultana a tuturor acestor cerinte nefiind posibila, solutiile adoptate
urmaresc sa raspunda optim cerintelor considerate cele mai importante pentru fiecare situatie
in parte.
Literatura de specialitate ofera ca fiind cea mai sugestiva clasificare a imbinarilor dupa
urmatorii parametrii:
a) tipul elementelor imbinate (stalpi-fundatie, stalpi intre ei, rigla – stalpi, rigle
intre ele, grinzi cu elemente de planseu, elemente de planseu intre ele, pereti
structurali intre ei etc);
b) modul de realizare a imbinarii; functie de modalitate de realizare pot fi:
- imbinari cu buloane, caz in care elementele prefabricate sunt legate intre ele
prin buloane ce trec prin placute metalice exterioare;
- imbinari prin sudura, caz in care elementele prefabricate sunt legate prin
sudarea unor elemente metalice.
- imbinari prin precomprimare. Aceste imbinari redau caracterul de
continuitate a elementelor asamblate si confera un grad de monolitism
similar imbinarilor realizate prin betonare. Precomprimarea se aplica in
general la imbinarea riglelor prefabricate rezemate pe stalpi utilizand cabluri
drepte sau curbe.
- imbinari cu adezivi, suprafata de contact a elementelor fiind incheiata cu
adezivi epoxidici;
- imbinari prin petrecere, caz in care armatura celor doua elemente ce se
imbina are lungime de ancoraj extinsa, este petrecuta in spatiul prevazut si
apoi zona este monolitizata pe santier;
- imbinari integral mecanice, caz in care sunt utilizati conectori mecanici
speciali cu componentele deja prevazute la capetele elementelor de imbinat.
Dupa asezarea elementelor la pozitie se completeaza intreg mecanismul de
imbinare si se monolitizeaza zona tot la fata locului.
c) tipul de eforturi ce trebuiesc transmise - luand in considerare efortul
predominant ce trebuie transmis pot fi: imbinari care lucreaza la compresiune,
imbinari care lucreaza la intindere, imbinari care lucreaza la incovoiere si
imbinari care lucreaza la forta taietoare.
d) gradul de libertate admis:
- imbinari cu caracteristici de articulatie;
- imbinari cu continuitate, a caror comportare este asemanatoare cu cele
monolite;
- imbinari de continuitate partiala, prezentand un grad de monolitism, dar
fiind mai deformabile;
- imbinari rigide care nu dezvolta deformatii postelastice semnificative,
iar comportarea nelineara va aparea in afara zonei imbinarii, in
elementele imbinate.
e) nivelul de ductililitate: imbinari ductile, care dezvolta deformatii importante
fara pierderi semnificative de rezistenta si avand o buna capacitate de disipare
a energiei, un sistem realizat cu asemenea imbinari poarta numele de sistem
disipativ.
f) tehnologia de executie a imbinarilor:
- imbinari umede (din beton armat monolit). Acestea sunt in general capabile
sa confere structurilor un grad ridicat de monolitism, dar nu satisfac decat
partial conditiile necesare in vederea obtinerii unei eficiente maxime a
tehnologiei de executie prin prefabricare. Continuitatea procesului de
montaj se poate asigura cu unele dificultati deoarece trebuie sa se tina seama
de timpul de intarire al betonului turnat la imbinari.
- imbinari uscate. Aceste imbinari sunt utilizate cu deosebire la executarea
unor asamblari cu caracter de articulatie intre elementele prefabricate ale
cadrului a carui schema statica se alcatuiesc in consecinta. Imbinarile uscate
sunt recomandabile pentru solidarizarea elementelor prefabricate de acelasi
fel.
Grinda este din prefabricare prevazuta cu o retragere de sectiune, pentru a permite
realizarea imbinarii. Armaturile de la partea superioara a grinzii sunt sudate de o placuta
incastrata in grinda in dreptul nisei si in continuare se ancoreaza in stalp prin sudarea in acelasi
loc si cu o armatura corespunzatoare grinzii, dar incastrata din prefabricare in stalp. Armatura
de la partea inferioara a grinzii este sudata de un cornier incastrat in nisa. Placutele de la partea
superioara si inferioara sunt fixate impreuna printr-un element de diametru mai mare decat al
armaturilor. Etrieri indesiti si o pereche de bare in U prevazute numai la capatul grinzii.
Imbunatatesc transmiterea eforturilor de forfecare si confinarea acestei zone de nod.
Aceasta clasificare nu este singura, nu este restrictiva si pot fi luate in considerare
criterii mult mai detaliate de asemenea, un tip de imbinare poate fi inclusa in mai multe
categorii de clasificare.
1.3.4. Structuri in cadre prefabricate executate in strainatate
In zonele seismice din sudul fostei URSS s-au realizat cladiri de locuit pana la 5 niveluri
cu structura formata din cadre integral prefabricate. O astfel de solutie contine stalpi cu console,
grinzi transversale alcatuind cadre pe directia respectiva, rigle longitudinale de tip placa cu
imbinari in mijlocul deschiderii si fasii sau panouri de planseu. Rigla longitudinala reazema pe
consolele transversale ale stalpului fiind prevazuta cu un gol in mijlocul ei pentru imbinarea cu
stalpul de la nivelul superior. Prin monolitizarea rigla plana–stalp rezulta un nod rigid capabil
sa preia solicitarile provocate de actiunea seismica. Solutia prezinta o serie de avantaje ca
urmare a deplasarii imbinarilor riglelor pe ambele directii in afara nodurilor de cadru.
In SUA exista programe largi de testare a varii tipuri de structuri prefabricate in cadre.
In vederea definitivarii unor reglementari detaliate pentru proiectarea structurilor prefabricate,
cu predilectie a structurilor in cadre, exista programe experimentale pentru diferite tipuri de
imbinari si utilizarea lor in structuri integral sau partial prefabricate. Cateva rezultate au fost
mai apoi utilizate pentru cladirile de locuit. Doua dintre cele mai utilizate si cunoscute sisteme
in cadre integral prefabricate, utilizate de o perioada de timp mai indelungat, sunt sistemele
Mitchell si Keene, utilizand imbinari de tip uscat cu piese metalice.
Sistemul Keene consta intr-un schelet prefabricat, cu rigle din 3 in 3 niveluri in
interiorul carora se monteaza suprapus elemente esentiale din materiale usoare.
Unul dintre cele mai cunoscute sisteme structurale este sistemul IMS – Zezelj, conceput
in Iugoslavia si aplicat apoi in numeroase tari pe toate continentele.
Stalpii sunt dispusi pe o retea modulara de 60 cm la distante cuprinse intre 3.00 si 7.20.
Elementele prefabricate principale care compun structura sunt stalpii continuu pe 1-3 niveluri
si panourile de planseu cu goluri sau cu nervuri, din beton precomprimat carora li se adauga
panouri de planseu in consola, grinzi de contur, scari si panouri de pereti. Stalpii si planseele
sunt asamblate intr-o constructie unitara prin precomprimare pe doua directii ortogonale cu
ajutorul unor fascicole de armatura care trec prin rosturile dintre panourile de planseu si prin
golurile prevazute in stalp la nivelul planseelor. Imbinarea in prelungire a stalpilor este de tipul
“stecher” la care mustatile iesind dintr-un capat al stalpului intra in orificiile din capatul
celelalt. Stalpii preiau practic numai incarcarile gravitationale, actiunile orizontale fiind
transmise peretilor realizati din panouri prefabricate pozitionate intre stalpi si asamblate prin
precomprimare pe verticala cu fascicole de armatura ce trec prin canale prevazute in acest scop
in panouri.
Un sistem asemenator a fost propus, experimentat si proiectat si in Romania, la
IPROTIM.
Noua Zeelanda utilizeaza cu succes pe scara larga trei sisteme de structuri prefabricate.
Sistemul 1, are gradul de prefabricare cel mai scazut, numai grinzile fiind partial
prefabricate, la partea inferioara, partea superioara si intreg restul sistemului sunt monolit.
Sistemul 2, utilizeaza prefabricarea in mai mare masura si evita turnarea betonului in
zona deja congestionata a imbinarii grinda – stalp.
Stalpii sunt prefabricati dar s-au utilizat si stalpi turnati monolit de inaltime cat si
inaltimea libera dintre grinzi. Grinda este partial prefabricata, cu deschidereea cat o travee, dar
imbinarea intre grinzi este facuta la mijlocul deschiderii. Partea prefabricata a grinzii contine
pe langa armatura din grinda si detaliul de armare necesar imbinarii grinda-stalp.
Armatura verticala din stalp trece prin niste orificii lasate in grinda si se imbina cu
stalpul superior. Orificiile sunt camasuite si se astupa cu mortar. Sistemul prezinta avantajul
indepartarii unor potentiale zone plastice de la fata grinda-stalp, precum si reduce intr-o
oarecare masura realizara pe santier a unor detalii complicate de imbinare. O posibila problema
poate aparea insa in cazul nerespectarii tolerantelor admise pentru elementele structurale.
Acest sistem prefabricat s-a utilizat si pentru structuri cu cadre perimetrale de acest tip
si cadre interioare incarcate numai gravitational.
Sistemul 3 este realizat din elemente prefabricate in forma de T. Armatura verticala din
stalpi este imbinata prin prevederea de orificii camasuite sau a unor tevi care se umplu mai apoi
cu mortar. La mijlocul deschiderii, grinzile sunt realizate printr-o imbinare umeda de varietate
diferita. O alta varianta a acestui sistem este de utilizare a unor elemente cruciforme cu
imbinarea intre stalpi la mijlocul deschiderii acestora. Un avantaj al utilizarii acestui sistem
este utilizarea prefabricarii in cea mai mare masura, eliminand realizarea celor mai complicate
detalii pe santier. Un mare neajuns insa este greutatea mare a elementelor prefabricate ce
necesita utilaj de montare de mare capacitate.
Acest sistem prefabricat s-a utilizat si pentru structuri cu cadre perimetrale de acest tip
si cadre interioare incarcate numai gravitational.
1.4. Cladiri cu structura din panouri mari, prefabricate
Una dintre principalele cai de industrializare a procesului de executie la cladirile civile,
care a cunoscut o puternica dezvoltare in tara noastra, consta in prefabricarea integrala a
structurilor utilizand elemente plane de dimensiuni mari cu ajutorul carora se realizeaza peretii
si planseele. In marea majoritate a cazurilor se folosesc panouri mari prefabricate avand
dimensiunile corespunzatoare laturilor celulelor functionale ale cladirilor, imbinate intre ele
pentru a alcatui ansamblul structural.
Un volum considerabil din procesul de executie este transferat in fabrici si in poligoane
de prefabricate, astfel incat pe santier se executa aproape exclusiv numai operatii de montare
si asamblare a elementelor prefabricate. In aceste conditii se obtine o crestere apreciabila a
productivitatii muncii, concretizata prin reducera consumului de manopera pe santier si
scurtarea duratei de executie. Totodata are loc reducerea consumului unor materiale de baza,
eliminarea aproape totala a consumului de material lemnos si asigurarea unei calitati superioare
a lucrarilor.
1.4.1. Alcatuirea structurilor din panouri mari prefabricate
Structura cladirilor din panouri mari este formata dintr-un ansamblu de pereti structurali
verticali si diafragme orizontale, planseele alcatuite din panouri imbinate corespunzator, care
realizeaza un sistem spatial rezitent si stabil la actiunea incarcarilor pe orice directie.
Prin modul de dispunere in plan a diafragmelor verticale si prin variatia distantelor
dintre acestea se pot realiza diferite scheme constructive, toate fiind alcatuite din celule inchise
pe intregul contur. Dispunerea peretilor se face de regula in sistem fagure, rezultand cladiri cu
organizare rigida a spatiului. In situatii speciale, in conditiile unor zone cu seismicitate mai
scazuta se pot adopta si rezolva in sistem celular.
Structurile din panouri mari prefabricate au fost utilizate la realizarea de cladiri de locuit
cu numar mic si mediu de niveluri. In conditiile amplasarii in zone seismice, se executa cladiri
de locuit avand pana la 10 niveluri, in mod exceptional intalnindu-se si constructii mai inalte.
In tara noastra a fost dezvoltata constructia cladirilor de locuit din panouri mari avand parter si
4 sau 8 etaje in zone seismice pana la gradul de 8 inclusiv. Sistemele constructive adoptate sunt
celule tip fagure, avand pereti exteriori portanti.
Confirmarea ansamblului structural alcatuit din diafragme verticale si orizontale
realizate din panouri mari urmareste sa asigure preluarea si transmiterea cat mai directa, la
teren, a incarcarilor verticale si orizontale care actioneaza asupra cladirii.
La alcatuirea si dispunerea diafragmelor se iau in considerare urmatoarele aspecte a
caror importanta creste odata cu cresterea numarului de niveluri al cladirii si a gradului de
seismice a amplasamentului:
- dispunerea cat mai uniforma si simetrica a diafragmelor cu diferite rigiditati, astfel
incat sa se reduca in cat mai mare masura efectul de torsiune generala;
- asigurarea unor rigiditati ale ansamblului structural pe cele doua directii principale
cat mai apropiate ca marime;
- realizarea continuitatii pe toata inaltimea structurii si urmarirea realizarii pe cat
posibil a continuitatii diafragmelor in plan, pe intreaga latime si lungime a cladirii;
- prevederea cel putin a unui sir continuu de diafragme interioare pe directia
longitudinala a cladirii;
- stabilirea dimensiunilor panourilor prefabricate de pereti si de plansee in
concordanta cu dimensiunile celulelor structurale, astfel incat imbinarile sa se
realizeze la intersectii, evitandu-se imbinarile in camp;
- rigidizarea diafragmelor de pe o directie prin imbinarea cu diafragmele de pe
cealalta directie rezultand astfel sectiuni cu talpi utile cresterii rezistentei la
solicitari din actiuni orizontale, imbunatatirii conditiilor de stabilitate si limitarii
unor abateri la montaj;
- realizarea unui grad ridicat de monolitism al structurii prin adoptarea unor sisteme
corespunzatoare de imbinari intre panourile prefabricate ce alcatuiesc diafragemele.
Planseele se alcatuiesc astfel incat sa constituie saibe orizontale rigide in planul lor,
capabile sa repartizeze incarcarile orizontale la peretii prefabricati. In vederea obtinerii unei
stari de eforturi favorabile in diafragme in timpul actiunilor orizontale, este preferabila
adoptarea de solutii de plansee cu rezemare si transmitere a incarcarilor verticale pe intreg
conturul celulelor structurale.
1.4.2. Alcatuirea panourilor de pereti
1.4.2.1. Panouri de pereti interiori portanti
Satisfacerea cerintelor decurgand din functiunile de rezistenta si de compartimentare
ale panourilor de pereti interiori portanti impune ca alcatuirea acestora sa asigure:
- capacitatea portanta corespunzatoare solicitarilor;
- posibilitatea realizarii imbinarilor intre panouri si a rezemarii corecte a panourilor
de planseu;
- conditiile de izolare fonica adecvata.
Panourile de pereti interiori pot fi pline sau cu goluri de usa. Rezolvarea adoptata in
mod curent consta in inglobarea golului de usa in cadrul panoului, legatura dintre cele doua
plinuri facandu-se prin intermediul buiandrugului.
Se intalnesc si solutii de alcatuire cu fragmentarea peretelui in panouri pe inaltimea
nivelului, varianta care simplifica alcatuirea generala si armarea panourilor, dar conduce la
cresterea numarului de panouri.
In vederea realizarii unor imbinari capabile sa preia eforturile provocate de actiunea
incarcarilor orizontale, fetele laterale de contur ale panourilor sunt prevazute cu un sistem de
profilaturi de diferite forme si dimensiuni stabilite in functie de modul de armare a panourilor
si a imbinarilor, de tipul imbinarilor, de marirea eforturilor.
Urmarind reducerea greutatii prefabricatelor, au fost concepute si s-au realizat panouri
de pereti interiori cu alcatuiri variate:
- panouri din beton greu avand inglobate corpuri ceramice cu goluri, folosite la cladiri
cu mai putine niveluri avand capacitate portanta mai redusa;
- panouri chesonate din beton greu, alcatuite dintr-un perete de 4-5 cm grosime
prevazut cu un rebord pe contur;
- panouri casetate din beton greu, alcatuite dintr-un perete de 2-3 cm grosime
prevazut cu o retea de nervuri dese.
1.4.2.2. Panouri de pereti exteriori portanti
Functiunile de rezistenta, de inchidere si de protejare a spatiului interior impotriva
agentilor atmosferici, precum si de exprimare plastica a fatadelor, care revin peretilor exteriori
portanti conduc la necesitatea asigurarii urmatoarelor conditii tehnice:
- capacitate portanta corespunzatoare solicitarilor;
- posibilitatea realizarii imbinarilor intre panouri si a rezemarii corecte a panourilor
de planseu;
- capacitate adecvata de izolare termica si de etanseitate impotriva umiditatii
atmosferice;
- finisare corespunzatoare cu aspect si cu durabilitate ridicata.
Panourile de pereti exteriori pot fi pline sau cu goluri de fereastra (usa-fereastra).
Impartirea in panouri a peretilor exteriori de fatada a condus la o varietate de rezolvari,
urmarindu-se indeosebi reducerea lungimii totale a rosturilor si crearea conditiilor pentru mai
buna lor etanseitate si obtinerea unor efecte plastice variate.
Solutia cu cea mai larga utilizare – generalizata si in tara noastra – consta in
confectionarea unui singur panou exterior pentru fiecare celula structurala, rosturile dintre
panouri situandu-se in dreptul diafragmelor transversale si al planseelor.O alta solutie ce
recurge la asocierea unor panouri portante cu panouri neportante plaseaza rosturile verticale la
marginea ferestrelor ceea ce faciliteaza etanseitatea lor, insa mareste numarul de panouri si
reduce rigiditatea peretilor exteriori.
In mod curent panourile de pereti exteriori se realizeaza cu structura in trei straturi :
- un strat interior de rezistenta din beton greu sau usor, a carui grosime se stabileste
in functie de marimea solicitatilor, de solutia de imbinare, de natura si de numarul
elementelor de legatura cu stratul exterior. Aceasta grosime este cuprinsa intre 10-
14 cm;
- un strat termoizolator median, preferandu-se materiale rigide (b.c.a., polistiren
expandat) care nu isi modifica forma sau volumul in timpul confectionarii
panourilor. Intre stratul termoizolator si cel de rezistenta din beton se intercaleaza
o bariera de vapori realizata din folie de polietilena;
- un strat exterior de protectie, din beton, cu grosimea minima de 6 cm.
Straturile de beton ale panourilor de pereti exteriori sunt supuse in mod inegal
diverselor solicitari, astfel incat modul de solidarizare intre ele prezinta o deosebita importanta
pentru buna exploatare a panourilor. Se pot avea in vedere doua rezolvari principial diferite:
- asigurarea unei solidarizari corespunzatoare intre cele doua straturi de beton, astfel
incat panoul sa lucreze ca un element unitar, capabil sa reziste eforturilor relativ
mari ce apar in aceasta situatie;
- separarea in cat mai mare masura a straturilor de beton, astfel incat fiecare sa preia
practic independent actiunile exercitate asupra panoului.
Pe linia reducerii greutatilor panourilor de pereti exteriori au fost promovate si alte
solutii de alcatuire, dintre care se mentioneaza:
- panourile cu structura monostrat realizate din betoane cu agregate usoare sau din
betoane celulare;
- panouri chesonate, cu structura in doua straturi;
- panouri casetate.
1.4.3. Alcatuirea imbinarilor
Principala functiune a imbinarilor dintre panourile mari prefabricate, ce fac parte din
structura de rezistenta, consta in restabilirea continuitatii structurii astfel incat aceasta sa
prezinte sub actiunea incarcarilor verticale si a celor orizontale o comportare similara unei
structuri monolite. In cazul panourilor de pereti exteriori, la alcatuirea detaliilor constructive
ale imbinarilor se urmareste de asemenea asigurarea izolarii termice si a etansarii impotriva
umiditatii atmosferice.
La alcatuirea imbinarilor se au in vedere urmatoarele principii cu caracter general:
- asigurarea capacitatii de preluare a tuturor eforturilor ce apar in zonele respective
pe baza calculului de ansamblu a structurii;
- alcatuirea si dimensionarea imbinarilor astfel incat, sub actiunea incarcarilor
normate ele sa fie solicitate in domeniul elastic, deformatiile si fisurile ramanand in
limitele admise de exploatarea normala a cladirii. In cazul unor solicitari mai mari
decat cele normale prin prescripriile de proiectare sau a unor situatii accidentale
imbinarilor, trebuie sa prezinte o ductibilitate mai ridicata astfel incat, prin
comporatea lor elastoplastica sa se evite ruperi casante care ar antrena prabusirea
totala sau partiala a cladirii;
- transmiterea cat mai distribuita a eforturilor normale si tangentiale in imbinari,
evitand concentrarile importante de eforturi;
- asigurarea unei executiii cat mai simple cu un consum redus de materiale si de
manopera, urmarind totodata posibilitatea efectuarii controlului calitatii lucrarilor
executate;
Prin prevederea de imbinari in lungul intersectiilor panourilor se urmareste realizarea
unui sistem de legaturi tridirectionale ale tuturor panourilor de pereti si de planseu.
Transmiterea eforturilor in imbinari se face:
- eforturile de compresiune se transmit de la panou la panou prin intermediul
betonului de monolitizare;
- eforturile de intindere se transmit prin armaturi;
- eforturile de lunecare se transmit de la panou la imbinare prin intermediul alveolelor
si pragurilor. In imbinarile orizontale transmiterea se poate face de asemenea prin
frecare si pene din beton armat.
Sub aspectul modului de distribuire a legaturilor din imbinari, sistemul cu cea mai mare
frecventa de utilizare este cel al imbinarilor distribuite pe conturul panourilor, care prezinta o
comportare favorabila din punct de vedere al rezistentei si al rigiditatii structurii. Un alt sistem,
aplicat mai rar, consta in realizarea imbinarilor cu legaturi concentrate la colturile panoului,
prezentand unele avantaje de natura tehnologica, insa sensibile la imprecizii de executie si cu
rezerve mici de rezistenta la actiuni accidentale.
Betonul de monolitizare in imbinari trebuie in general prevazut cu o clasa superioara
celui din panourile prefabricate. Armatura este PC52 sau PC60 in vederea asigurarii
ductibilitatii necesare.
Alcatuirea imbinarilor verticale: imbinarile verticale se realizeaza prin executarea
intre marginile verticale ale panourilor de pereti a unor stalpisori de beton armat monolit. Intr-
o imbinare verticala se pot intalni mai multe siruri de pereti
Sub aspectul accesului in interiorul imbinarii la montaj si a posibilitatii controlului
betonarii, imbinarile verticale pot fi:
- imbinari deschise pe una sau ambele directii la care marginea panourilor este retrasa
fata de imbinare, rezultand stalpisori monoliti in forma de +, T sau L. Aceasta
solutie permite executarea legaturii prin sudura a mustatilor ce patrund in imbinare,
precum si efectuarea directa a controlului calitatii betonului turnat monolit, fiind
preferabila in special in cazul structurilor la care apar eforturi mari in imbinari.
- imbinari inchise care dezvolta strict in spatiul creat de intersectia panourilor.
Aceasta solutie elimina dezavantajul cofrarii si a prelucrarii surpafetelor cofrate
insa nu permite executarea legaturii prin sudura si nici controlul calitatii betonului.
In aceste conditii legaturile dintre panouri se concentreaza numai la nivelul planseelor
sau se realizeaza prin bucle de armatura, fara sudura.
Alcatuirea imbinarilor orizontale: imbinarile orizontale se realizeaza sub forma unor
centuri dispuse la nivelul fiecarui planseu, in lungul peretilor ce alcatuiesc diafragme verticale.
Acestor centuri le revin urmatoarele atributii principale:
- asigurarea legaturii pe directie verticala a panourilor de pereti si in plan orizontal a
panourilor de planseu, precum si a legaturii intre plansee si pereti;
- preluarea si transmiterea eforturilor normale si tangentiale ce apar ca urmare a
incarcarilor verticale si orizontale asupra structurii;
- preluarea unei mari parti a eforturilor de intindere ce apar din comportarea de saiba
a planseelor, precum si a celor rezultate in cazul unor tasari inegale ale terenului de
fundatie;
- participarea la redistribuirea eforturilor in structura in cazul iesirii accidentale din
lucru a unui elemente.
Detalierea contructiva a imbinarilor orizontale, precum si tehnologia de realizare a
acestora sunt conditionate de modul in care se face rezemarea panourilor de pereti pe centura.
Din acest punct de vedere imbinarile orizontale pot fi:
- cu rezemare pe un strat de mortar;
- cu suprabetonare.
Legatura dintre panourile de planseu se realizeaza in cadrul imbinarilor orizontale cu
ajutorul mustatilor sudate sau abuclelor de armatura. Tot in cadrul imbinarilor orizontale se
realizeaza si legatura directa, prin armaturi verticale sudate a panourilor de pereti suprapuse.
Transmiterea eforturilor de lunecare intre panourile de pereti surpapuse se face prin
intermediul imbinarilor orizontale si anume:
- prin pane de beton armat dispuse in campul si la marginerea peretilor in cazul
imbinarii pe strat de mortar;
- prin profilaturile panourilor (alveole, praguri) dispuse in lungul imbinarii si prin
armaturile din imbinarile verticale sau din legaturile dintre panouri in cazul
imbinarilor cu suprabetonare.
Alte solutii de imbinari:
- sisteme de imbinari de tip umed, realizate cu bucle de armatura, stalpisori inchisi,
praguri inalte la panourile exterioare;
- sisteme de imbinare de tip uscat, cu buloane de ghidaj sau profile metalice;
- sisteme de imbinari realizate prin precomprimare pe verticala cu ajutorul unor
fascicole sau bare de armatura de inalta rezistenta ancorate in armatura si al nivelul
ultimului planseu al cladirii si trecand in interiorul imbinarilor verticale de tip
inchis. Legaturile orizontale se executa numai la nivelul planseelor prin centurile
de monolitizare.
Realizarea primei cladiri, avand structura din panouri mari ansamblate prin
precomprimare pe verticala (Iasi 1972), a fost precedata de un program de cercetari
experimentale efectuate la INCERC privind tehnologia de precomprimare si comportare a
sistemului structural la actiuni statice si dinamice. Cladirea experimentala cu P+4E a fost
executata pe baza unui proiect tip, caruia i s-au adus anumite modificari la alcatuirea panourilor
de pereti interiori, a panourilor de planseu si a imbinarilor. Precomprimarea pe verticala a fost
efectuata prin intinderea unor armaturi de inalta rezisteta introduse in lungul imbinarilor
verticale, aplicand doua variante:
- cu bare din otel superior, avand lungimea pe cate un nivel, filetate la capete si
continuate cu piulite-mufe;
- fascicole din SBP, desfasurate pe toata inaltimea cladirii, introduse in canale din
tevi PVC si intinse de la nivelul celui mai de sus planseu.
Desi rezultatele obtinute au fost satisfacatoare sub multiple aspecte, solutia nu s-a
extins, in principal din cauza nivelului ridicat de tehnicitate la executarea precomprimarii pe
care l-ar fi reclamat pe santierele unor astfel de constructii.
1.4.4. Cladiri cu structura din panouri mari, prefabricate, realizate in strainatate
In fosta URSS, cladirile din panouri mari detin ponderea cea mai importanta (56%) din
volumul total al cladirilor de locuit realizate cu tehnologiii traditionale sau industrializate.
Raportata numai la sistemele structurale industrializate, aceasta pondere atinge 87%.
Structurile din panouri mari prefabricate se intalnesc practic pe intreg teritoriul tarii, atat in
zonele neseismice (de exemplu la Moscova, unde s-au realizat cladiri avand pana la 22 de
niveluri), cat si in zone cu seismicitate ridicat, pana la gradul 9 inclusiv (de exemplu in
republicile din Transcaucazia si din Asia Centrala, unde se executa curent cladiri cu 9 niveluri).
Din totalul cladirilor de locuit din panouri mari, aproape jumatate au regim de inaltime peste 5
niveluri.
Data fiind marea diversitate de conditii (climatice, geotehnice, de seismicitate, mod de
locuire etc) de pe teritoriul URSS, cladirile din panouri mari prezinta o gama relativ variata de
rezolvari. In marea majoritate a cazurilor structurile sunt de tip “fagure”, atat peretii interiori
cat si cei exteriori avand rol structural.
S-a manifestat de asemenea preocuparea de trecere la structuri din panouri mari cu
celule de dimensiuni sporite, fiind deja realizate la Moscova cladiri cu travei de 7,2 m. Sunt
elaborate studii si proiecte pentru celule avand pana la 6,6 x 9,0 m, cu utilizarea panourilor de
planseu cu goluri din beton precomprimat. In zone neseismice se are in vedere folosirea
panourilor neportante, din materiale usoare, pentru peretii exteriori.
In Bulgaria au fost utilizate pe scara larga sistemele din panouri mari denumite ESS si
BS 4-9, cu care se realizeaza structuri de tip “fagure” avand pana la 9 niveluri. Este de
mentionat faptul ca, in functie de conditiile de seismicitate, panourile de pereti exteriori pot fi
portante, autoportante sau chiar neportante.
In Polonia se intalnesc mai multe sisteme din panouri mari, accesul fiind pus pe
dezvoltarea prefabricarii si a tipizarii regionale. Cele mai reprezentative dintre acestea – cum
este, de exemplu sistemul W-70 – au un caracter de prefabricare deschisa, permitand o mare
varietate de rezolvari. In conditiile lipsei de seismicitate a teritoriului, regimul de inaltime poate
ajunge pana la 16 niveluri, iar peretii exteriori pot fi autoportanti sau neportanti.
Dintre numeroase alte sisteme structurale din panouri mari utilizate in diverse tari, o
mai larga arie de aplicare cunosc sistemele Larsen-Nelsen (Danemarca), Tracoba, Costamaga
(Franta), TTI (Ungaria), in majoritatea cazurilor aplicate in zone neseismice, realizand de
regula structuri de tip “fagure” si avand peretii exteriori autoportanti sau neportanti.
In SUA se utilizeaza sistemul ICO-Firnkas, perfectionat continuu in decursul celor
peste 20 de ani de aplicare, in special in vederea cresterii versatilitatii solutiei si a realizarii
unor imbinari care sa permita asamblarea rapida. Sistemul structural este alcatuit in principal
din panouri prefabricate de pereti si planseu, modulate, asamblarea lor efectuandu-se prin
precomprimare pe verticala. Peretii-diafragma rezulta prin asamblarea panourilor de lungime
mare (9-12), avand inaltimea unui nivel, prevazute cu canale verticale pentru trecerea armaturii
de precomprimare. Acestea se ancoreaza in infrastructura si se imbina la nivelul fiecarui
planseu cu ajutorul unor dispozitive de cuplare, dupa montarea panourilor de planseu. Legatura
orizontala intre pereti si plansee este realizata in esenta pe baza precomprimarii. Elementele de
planseu cu deschideri mari (uzual 7,5-12,0 m) nu sunt specifice acestui sistem, in mod curent
folosindu-se fasii precomprimate cu goluri.
Dintre avantajele sistemului se pot enumera: flexibilitatea functionala ridicata oferita
de amplasarea diafragmelor la distante mari, grad de industrializare ridicat, reducerea
dimensiunilor prefabricatelor si simplificarea alcatuirii acestora, montaj cu imbinari uscate,
asigurarea – prin precomprimare – a stabilitatii si rezistentei structurale, rpecum si a rapiditatii
de executie. Sistemul ICO-Firnkas a fost utilizat la un mare numar de cladiri de locuitne,
hoteluri si cladiri administrative, ajungandu-se – in zone neseismice – la regimuri de inaltime
ridicate, pana la 21 de niveluri.
In zona vestica a SUA se utilizeaza un sistem cu panouri denumite tip “sandwich” care
include un strat de beton armat de 10 cm, un strat de 7,5 cm de termoizolatie din polistiren si
stratul exterior de beton armat cu fibre, finisat. Straturile de beton lucreaza impreuna prin
conectarea cu elemente din fibra de sticla pentru a minimaliza pierderile de caldura.
Cladirile cu astfel de structura au fost construite si in zone cu seismicitate ridicata.
Un alt sistem pe scara larga utilizeaza un tip de panouri care se pot realiza pe santier si
apoi asambla. Panoul este alcatuit din doua straturi de beton conectate intre ele in interior cu o
grinda cu zabrele din otel galvanizat. Stratul exterior este prevazut cu nervuri pentru rigidizare.
1.5. Celule spatiale prefabricate
Eficienta tehnica-economica a acestui sistem se manifesta cu precadere prin reducerea
consumului total de manopera si printr-o redistributie radical modificata a acestui consum intre
fabrica si santier.
O crestere apreciabila a eficientei economice a cladirilor cu structura din celule spatiale
prefabricate se asigura prin transferarea in fabrica nu numai a operatiilor privind confectionarea
elementelor structurale, dar si a celor legate de realizarea elementelor de inchidere si de
compartimentare, a instalatiilor interioare de toate categoriile. Reducerea consumului de
manopera pe santier si scurtarea duratei de executie a cladirilor realizate in acest sistem sunt
influentate de asemenea, de conceptia si modul de realizare a imbinarilor, solutiilor de etansare
a rosturilor dintre prefabricate, modul de realizare a peretilor de fronton, a acoperisului
etc…Problemele privind transportul si montajul celulelor spatiale, in legatura cu dimensiunile
si cu greutatea acestora, intervin de asemenea cu o pondere insemnata.
1.5.1. Tipuri caracteristice de celule spatiale prefabricate
Pe plan mondial se intalneste o mare varietate de rezolvari, atat in privinta alcatuirii
celulelor spatiale prefabricate cat si a alcatuirii sistemelor structurale cu utilizarea acestor
celule.
Cel mai semnificativ criteriu de clasificare il constituie rolul pe care celulele spatiale
il au in cadrul structurii. Privite din acest punct de vedere, celulele spatiale se prezinta fie ca
elemente portante, ele formand insasi structura de rezistenta a cladirii, fie autoportante in care
caz sunt introduse intr-un schelet portant.
In mare majoritate a cazurilor, materialul utilizat pentru confectionarea celulelor
spatiale portante este betonul armat. Necesitatea reducerii greutatii elementelor prefabricate,
pe considerente de transport si montaj, ca si efectele favorabile ce se obtin prin reducerea
greutatii constructiilor in general, conduc la extinderea folosirii betoanelor usoare si la aceasta
categorie de structuri. In cazuri speciale, la cladiri cu putine niveluri s-au realizat celule spatiale
prefabricate alcatuite cu schelete metalic din lemn sau materiale plastice.
O celula spatiala se prezinta, de regula, de forma unei cutii paralelipipedice inchisa pe
toate cele sase fete sau numai pe unele dintre ele. In functie de cerintele functionale ale
cladirilor, de conditii de rezistenta si stabilitate, de materiale, de dimensiuni si greutate, de
tehnologie, de confectionare, se pot intalni urmatoarele tipuri caracteristice de alcatuire a
celulelor spatiale:
- celule spatiale avand o singura fata plina a cutiei (planseul inferior sau superior) si
stalpi la cele patru colturi.
- celule spatiale avand 3 fete pline ale cutiei – planseul superior si cei doi pereti
transversali – in planul peretilor longitudinali realizandu-se un sistem de cadre.
- celule spatiale avand 4 fete pline ale cutiei – planseu inferior si cel superior si cei
doi pereti transversali – in planul peretilor longitudinali realizandu-se un sistem de
cadre. Planseul inferior se toarna separat si apoi se monolitizeaza cu restul cutiei
spatiale.
- celule spatiale avand 5 fete pline ale cutiei – planseul superior sau cel inferior si cei
patru pereti – confectionate prin procedeele tehnologice denumite curent “clopot”
respectiv “pahar”.
- celule spatiale avand toate cele 6 fete pline realizate prin procedeul de tip clopot,
planseul inferior fiind confectionat separat sau tunel la care peretele de fatada este
confectionat separat.
Dimensiunile celulelor spatiale prefabricate se stabilesc pornind de la cerintele de ordin
functional ale cladirilor, tinand seama de conditionarile pe care le impune procesul tehnologic
de confectionare, limitarea gabaritelor de transport cu mijloace rutiere feroviare sau de alta
natura, limitarea greutatii in functie de capacitatea mijloacelor de transport si montaj (grele –
peste 20 t, medii 10-20t, usoare – sub 10 t). In cazul celulelor cu peretii longitudinali deschisi
lungimea elementelor spatiale poate si sporita obtinand posibilitatea de a realiza incaperi de
dimensiuni mari in cadrul mai multor celule alaturate sau de a realiza compartimentari variate
cu ajutorul unor elemente portante usoare.
Datorita specificului tehnologiei de realizare a celulelor spatiale prefabricate, se impune
o modulare foarte stricta a dimeniunilor diferitelor incaperi componentale cladirii, astfel incat
cerintele functionale sa poata fi satisfacute in cadrul unui nomenclator de tipuri de celule cat
mai restrans din punct de vedere al dimensiunilor de confectionare.
Rezemarea celulelor spatiale suprapuse si transmiterea incarcarilor se poate realiza fie
punctual, in zonele de colt, fie continuu pe contur. Pentru uniformizarea transmiterii
incarcarilor si evitarea concentrarilor de eforturi in anumite zone, este preferabila adoptarea de
rezolvari cu rezemare continua.
1.5.2. Probleme specifice cladirilor din celule spatiale prefabricate. Domenii de utilizare
Utilizarea celulelor spatiale portante avand fetele longitudinale realizate sub forma
peretilor plini, conduce la structuri de tip fagure, prezentand ca atare servitutile specifice
acestora in ceea ce priveste posibilitatile de organizare a spatiului. In aceste conditii, domeniul
de utilizare al cladirilor din celule spatiale se prezinta similar celor din panouri mari
prefabricate, realizandu-se cladiri de locuit, camine, hoteluri, cu 5-10 niveluri in zone seismice
precum si cladiri cu regim sporit de inaltime in zone neseismice.
Organizarea mai flexibila a spatiului sau crearea unor incaperi de dimensiuni mai mari
necesare procesului functional devin posibilie prin utilizarea celulelor spatiale avand fetele
logitudinale libere. Deoarece rigiditatea acestora pe directie longitudinala este redusa, apare
necesara asigurarea unei contravanturi corespunzatoare a cladirii, fie prin introducerea unor
pereti structurali rari sau a unor nuclee rigide, fie prin orientarea unora dintre celule pe directia
perpendiculara celorlalte.
Datorita capacitatii mai scazute de preluare a incarcarilor orizontale, aceasta categorie
de celule spatiale se foloseste la cladiri cu numar mic de niveluri, preferabil situate in zone
neseismice. Se obtine o organizare de tip celular a spatiului realizandu-se cladiri cu diferite
destinatii.
Una din trasaturile specifice cladirilor din celule prefabricate consta in alcatuirea dubla
a peretilor rezultand din alaturarea celulelor. Grosimea fiecarui perete individual este redusa la
valoarea minima permisa din cerinte de rezistenta si stabilitate tinand seama tototdata de
considerente tehnologice de turnare in unele cazuri se adopta grosimi foarte reduse (4-5 cm)
rigiditatea peretilor fiind imbunatatita prin prevederea de nervuri verticale situate spre exterior.
Spatiul de aer cuprins intre peretii celulelor adiacente contribuie la imbunatatirea izolarii
fonice. La peretii care separa unitati functionale, cresterea capacitatii de izolare fonica se poate
realiza prin introducerea inspatiul dintre pereti a unor materiale fonoabsorbante.
Spatiul dintre peretii celulelor alaturate este folosit de asemenea pentru crearea unor
zone de monolitizare pe verticala la colturile celulelor (stalpisori) sau la marginile golurilor de
usa. Necesitatea preluarii unor eforturi mari din actiuni orizontale poate conduce la sporirea
grosimii acestui spatiu si turnarea intre peretii prefabricati a unor pereti structurali de beton
armat monolit.
Planseele pot rezulta de asemenea, in grosime dubla, in functie de tipul celulei utilizate
pentru structura respectiva. Desi conduce la o oarecare crestere a consumului de beton si de
otel, aceasta alcatuire dubla prezinta unele avantaje: rigiditatea sporita a celulelor spatiale la
transport, montaj si in exploatare, capacitatea superioara de izolare fonica. Alcatuirea curenta
a planseelor consta din placi cu grosime constanta, in unele cazuri planseul inferior este
rezolvat cu nervuri.
1.5.3. Elemente constructive caracteristice unor tipuri de celule spatiale utilizate in
Romania.
Alcatuirea si elementele constructive caracteristice ale celulelor spatiale sunt
conditionate, in primul rand, de procedeul tehnologic aplicat pentru confectionarea lor in
fabrica. In afara de acesta, o influenta apreciabila este exercitata de o serie de alti factori:
conceptia de organizare functionala a cladirilor, materialelor folosite, modul de rezolvare a
imbinarilor, gradul de echipare si de finisare in fabrica, sistemul de montaj.
Celule spatiale confectionate prin procedeul tehnologic tip clopot (Intreprinderea
de prefabricate Craiova). Celulele spatiale se realizeaza cu toate cele 6 fete inchise, planseul
inferior fiind confectionat separat si asamblat ulterior cu clopotul. Principalele secvente ale
procesului tehnologic sunt prezentate mai jos:
- confectionarea separata a planseului inferior
- confectionarea separata a peretelui de fatada
- agregatul pentru confectionarea clopotului format din planseul superior si cel
pentru pereti
- introducerea in agregat a peretelui de fatada
- executarea planseului superior si a celor trei pereti interiori
- extragerea din agregat a “clopotului”
- realizarea celulei spatiale prin asamblarea “clopotului” cu planseul interior
Celule spatiale confectionate prin procedeul tehnologic tip tunel (ICSIM
BRASOV). Celulele spatiale se realizeaza cu toate cele 6 fete inchise, planseul inferior se
toarna pe platforma agregatului inainte de introducerea miezului de formare. principalele
secvente ale procesului tehnologic sunt prezentate mai jos:
- agregatul pentru confectionarea celulelor spatiale
- executarea planseului inferior
- introducerea miezului de formare a agregatului
- executarea planseului superior si a celor trei pereti inferiori
- extragerea miezului de formare a agregatului
- extragerea din agregat a celulei spatiale
- confectionarea separata a peretelui de fatada
- asamblarea peretelui de fatada cu celule spatiala
1.5.4. Sisteme de imbinare
Datorita specificului elementelor structurale, precum si pe considerente de reducere a
consumului de manopera pe santier si de scurtare a duratei de executie, in general se utilizeaza
imbinari uscate realizate prin sudarea de placute metalice.
Imbinarile orizontale constau dintr-o retea de centuri logitudinale si transversale situate
la nivelul planseului superior al celulelor spatiale de la etajul respectiv. Barele de armatura sunt
inglobate in betonul celulelor fiind dispuse in lungul muchiilor de la partea superioara a
acestora, iar zona colturilor sunt sudate placute metalice.
Legatura intre celule se realizeaza concentrat la colturi, prin eclise sudate de aceste
piese metalice. Pentru preluarea eforturilor de lunecare ce apar din comportarea de saiba a
planseelor cladirii la actiunea incarcarilor orizontale pe conturul de la partea superioara a
celulelor se pot prevedea anumite profilaturi, eventual asociate si culegaturi prin piese metalice.
Imbinarile verticale cunosc o varietate mai mare de rezolvari dintre cele mai frecvente
intalnite fiind de mentionat:
- imbinari uscate, realizate prin sudarea barelor verticale de armatura inglobate in peretii
celulelor spatiale, in zonele de colt. Aceste bare apar sub forma de mustati in nise practicate
in elementele prefabrciate, innadirea lor prin sudura executandu-se din interiorul celulelor.
Aceasta solutie asigura o transmitere directa a eforturilor de intindere ce apar din actiuni
orizontale si o buna legatura intre celulele surpapuse;
- imbinari umede, realizate prin turnarea unor stalpisori de beton armat in locasuri special
create prin tesirea sau profilarea zonelor de la colturile celulelor. Barele verticale montate
in imbinari se innadesc prin sudura, inainte de montarea celulelor prefabricate.
Transmiterea eforturilor de lunecare este asigurata prin alveolele create in acest scop la
confectionarea celulelor;
- imbinari prin precomprimare, realizate cu ajutorul cablurilor din sarma de inalta rezistenta
ancorate in infrastructura, postintinse si blocate la nivelul planseului peste ultimul etaj al
cladirii. Aceasta solutie este de natura sa mentina, o stare de eforturi favorabila sub actiunea
incarcarilor orizontale, insa distributia reala si variatia in timp a eforturilor introduse prin
precomprimare prezinta unele incertitudini. Tehnologia de executie este pretentioasa si
reclama un consum sporit de manopera calificata pe santier.
1.5.5. Structuri din elemente spatiale prefabricate utilizate in strainatate
Cladirile realizate din elemente spatiale prefabricate din beton armat cunosc o
dezvoltate apreciabila in statele din fosta Uniune Sovietica. Sistemele propuse si utilizate
sunt Sistemul Krasnodar cu cea mai larga arie de aplicare, realizeaza elemente spatiale de tip
pahar culcat, avand peretii cu grosime constanta sau cu nervuri, planseul inferior nervurat, iar
cel superior sub forma de placa cu grosimea constanta sau cu nervuri. In zonele seismice
celulele spatiale sunt prevazute cu canale verticale la cele patru colturi, cu ancoraje speciale
pentru imbinare pe verticala si pe orizontala mustati orizontale la nivelul planseului superior
pentru realizarea saibei planseului structurii, profilaturi perimetrale.
In fosta Republica Democrata Germana s-a utilizat cu mai larga raspandire un sistem
numit Bauakademie. Elementele spatiale rezulta prin asamblarea prin buloane a celor doua
panouri de pereti de capat cu panoul de planseu superior din beton precompriamt.
Elementele spatiale astfel constituite se asambleaza in structura prin imbinari cu piese
metalice, fara sudura. Contravantuirea structurii pe ambele directii se efectueaza prin
dispunerea unor elemente spatiale rotite cu 90 de grade in raport cu celelalt. Sistemul permite
o flexibilitate ridicata in organizarea spatiului.
Unul dintre sistemele structurale cu elemente spatiale avand o larga utilizare in tarile
Europei Occidentale este sistemul Variel, promovat in Elvetia. Elementele tridimensionale de
baza se prezinta in trei variante: tip cutie, tip inel si tip deschis, fiecare solutie cu grad sporit
de flexibilitate a partiului. In ultimul tip, celula structurala este alcatuita din trei elemente
tipizate: doua cadre portal fixate rigid de planseul inferior avand forma unui panou nervurat
din beton precomprimat. La partea superioara este prevazut un element nestructural pentru
realizarea tavanului. Sistemul Ausa din Finlanda are elementele spatiale fabricate in tehnologie
de tip tunel, planseul inferior fiind executat in prealabil.
In Franta se utilizeaza mai multe sisteme de elemente spatiale pentru cladiri: Elcon,
derivat din sistemul Elvetian Variel, Sigma cu celule realizate prin asamblarea cu buloane a
unor elemente plane, home, cu celule de tip tunel si Batir Tridimo, la care peretii de capat sunt
prefabricati separat si introdusi in instalatia de formare cu tipar rotitor, permitand turnarea
fiecarei fete a celulei in pozitie orizontala.
In Turcia, o dezvoltare crescanda a cunoscut sistemul Yubetas, aplicat la realizarea de
cladiri cu 1-5 niveluri, functie de seismicitatea amplasamentului, la cladiri de locuinte, camine,
scoli etc. Elementele spatial se obtin prin asamblarea unor elemente prefabricate plane,
rezultand celule cu dimensiuni de baza 2.80 x 9.60 m. Panourile cadru ale peretilor de fatada
se asambleaza prin precomprimare cu planseul inferior avand o alcatuire chesonata.
La partea superioara este prevazuta o placa pentru realizarea tavanului, sub forma de
predale cu grinzi usoare cu zabrele din otel beton. Pe directia lunga a celulelor se pot introduce,
de la caz la caz, pereti prefabricati, asamblati cu piese metalice sudate, pentru asigurarea
rigiditatii necesare la actiuni laterale. Imbinarile intre elemente se realizeaza uscat, cu piese
metalice sudate.
In SUA se intalnesc sisteme de elemente spatiale confectionate din alte materiale decat
betonul pentru realizarea de cladiri 1-2 niveluri. O solutie care foloseste betonul usor intr-o
tehnologie originala de prefabricare in poligon de santier este prezentata de sistemul Foldcrete.
Planseul superior si peretii elementului spatial se toarna concomitent pe o platforma orizontala,
panourile de pereti fiind legate articulat de panoul de planseu. Dupa intarire, prin ridicarea
planseului, peretii raman suspendati de acesta prin intermediul articulatiilor, constituindu-se
astfel cutia spatiala. Dupa blocarea muchiilor, prin sudarea pieselor metalice prevazute in acest
scop, elementele spatiale se monteaza in cladire, asamblarea lor efectuandu-se de asemenea cu
piese metalice sudate.
Tot in SUA, la inceputul anilor ‛90 au inceput sa fie utilizate cu predilectie, pentru
locuintele unifamiliale cu regim mic de inaltime, doua sisteme de elemente spatiale cu
tehnologie de fabricatie originala, bazate pe celule spatiale cu 5 fete pline.
Primul, patentat de o companie din Florida, poate produce o constructie de minimum
140 de metri patrati in doua zile. Cheia acestei operatiuni este cofrajul care are un nucleu
interior controlat hidraulic si panourile exterioare mobile. Dimensiunile modului sunt de 4 x
12 m. Armatura, o combinatie de bare independente si plase sudate este asezata in jurul
nucleului central, cu prevederile speciale pentru golurile de ferestre si usi. Dupa asezarea
armaturii in pozitie, o pompa hidraulica controleaza fixarea nucleului central, iar panourile
exterioare sunt mutate la dimensiunea dorita pentru grosimea peretilor si fixate in vederea
realizarii unui cofraj etans pentru turnarea betonului. Dupa aproximativ 24 de ore cofrajul este
indepartat iar modului ridicat cu macaraua si asezat pe o platforma speciala unde se asteapta
intarirea betonului. Faza finala este de fixare a celulei pe planseul inferior deja turnat. Cel mai
simplu partiu este realizat prin asezarea a doua astfel de module la o distanta egala cu latimea
suficienta unei camere de zi. Spatiul dintre cele doua module este acoperit cu un element de
acoperis de asemenea prefabricate.
Cel de-al doilea sistem produce celule spatiale dimensionate in asa fel incat sa creeze
flexibilitatea functionala necesara destinatiei cladirii. Modulele au dimensiuni de minimum 28
de metri patrati. Acest sistem a fost utilizat si pentru cladiri cu regim mediu de inaltime.
Modulele de baza utilizate sunt:
- celule spatiale cu 5 fete inchise (2.4 x 3.7 x 2.6) realizate intr-un cofraj special care
are peretii interiori articulati, in asa fel incat sa se poata plia in interior si extrage
elementul spatial;
- celula numita “tubulara” cu 4 fete inchise, utilizata pentru extinderea partiului, daca
este necesara;
- celule spatiale continand o scara completa;
- module pentru realizarea acoperisului, cu forme diferite si prevazute cu spatii pentru
echipamente.
Exista de asemenea, posibilitatea utilizarii solutiilor conventionale de acoperis.
Structurile cu celule spatiale au fost utilizate si pentru extinderea cladirilor gata
construite.
Unul dintre cele mai apreciate programe de extindere a fondului construit este cel lansat
in 1989 in Singapore si care pana in anul 2000 prevedere construirea a 20.000 unitati de locuit
pe an (41 blocuri cu apartamente = 6.000 de unitati).
Elemente de conceptie ale spatiului nou construit:
- constructia noua este construita pe fundatii independente, noi, solutia aleasa fiind
de fundatii pe piloti;
- pentru a exploata la maxim avantajele prefabricarii si a realiza timpul optim de
constructie de cel putin un nivel pe zi, solutia structurala aleasa este de celule
spatiale prefabricate asamblate pe verticala prin precomprimare. Suplimentarea
spatiului de locuit variaza de la 4 pana la 25 de niveluri, depinzand de regimul de
inaltime al cladirii initiale. Stabilitatea laterala este asigurata prin legarea noilor
plansee prefabricate de cele vechi cu conectori metalici.
Tipurile de celule utilizate sunt: tipul “N” alcatuita din doi pereti de fronton de 5 cm
grosime legati printr-o placa de planseu de 12.5 sau 15 cm grosime, existand varianta
modificata cu goluri de usi si ferestre. Tipul “M” avzand trei pereti legati prin placa de planse,
de asemenea cu varianta modificata pentru golurile de usi si ferestre.
Pentru evitarea problemelor de transport si montaj, sau in cazul inc are montajul este
ingreunat din cauza aglomerarii urbane in jurul santierului s-a adoptat solutia impartirii
volumului de tip “M” in doua tipuri “N” rezemate pe grinzi de transfer.
Adoptarea acestor solutii au crescut productivitatea muncii pe santier si au redus
termenele de executie si costurile prevazute pentru extinderea fondului construit.
O constructie reprezentativa pentru structurile din celule spatiale, dar si o adevarata
opera arhitectonica este proiectul Habitat ‛67, construita in Montreal, Canada fiind senzatia
expozitiei Mondiale, Expo ‛67.
Habitat este o structura spatiala tridimensionala, ale carei componente, incluzand
modulele de locuit, aleile pietonale si cajele elevatoarelor sunt elemente structurale.
Exista 365 de module prefabricate de dimensiuni 5.3. x 11.7 x 3.0 m, asamblate intr-o
configuratie de 12 niveluri si asamblate prin post – tensionare, toroane de inalta rezistenta,
cabluri si sudura.
Modulele pentru locuinte sunt asamblate intr-o configuratie tridimensionala formand o
zona exterioara inauntrul careia se afla facilitati comerciale, sanitare si institutionale deservind
o populatie de 150-200 persoane pe acru construit.
1.6. Aspecte privind analiza avariilor produse la cladiri cu structura prefabricata din b.a.
Este bine cunoscut paradoxul analizei avariilor produse de acţiunile excepţionale asupra
construcţiilor (Gioncu şi Mazzolani, 2002). Dacă structura nu a suferit avarii, expertul nu poate
să explice comportarea corespunzătoare decât cu argumente foarte generale: structura a fost
bine concepută şi corect executată. În schimb, dacă s-au produs avarii, acestea sunt analizate
amănunţit şi expertul se poate pronunţa cu destul de mare exactitate asupra cauzelor acestor
avarii.
Acest paradox se poate aplica şi la structurile prefabricate situate în zone seismic. În
cele mai multe cazuri ele s-au comportat foarte bine, fără avarii semnificative. Problema de
discutat este dacă această comportare s-a datorat unei proiectări şi execuţii corecte, sau dacă
cutremurul care a solicitat construcţia nu a avut caracteristicile care să producă avarierea
construcţiei. În acest spirit critic se vor analiza şi o serie de avarii produse la structurile
prefabricate, prezentate în literatura de specialitate, nu cu scopul de a categorisi aceste structuri
ca necorespunzătoare pentru zonele seismice, ci numai de a depista cauzele care au produs
unele avarii şi de a trage conluzii în vederea evitării unor erori de concepţie sau execuţie.
Prefabricarea este tehnica de a produce şi asambla componentele unei structuri realizate
în unităţi specializate si transportate pe situl construcţiei. Ea se bazează pe realizarea unor
elemente modulate cu mare repetabilitate. Evoluţia construcţiilor prefabricate din beton armat
a ţinut pasul cu progresele şi cerinţele societaţii de a realiza clădiri cu nivel ridicat de calitate
într-un timp cât mai scurt. Avantajele realizarii construcţiilor prefabricate sunt bine cunoscute:
eliminarea cofrajelor si susţinerilor, timp de realizare redus permiţând o rapidă reutilizare a
capitalului investit, control al calitaţii elementelor prefabricate, producţie independenta de
vreme etc. Dar în acelaşi timp construcţiile prefabricate au o serie de dezavantaje : transportul
si montarea elementelor de mari dimensiuni cer utilaje speciale, îmbinarile elementelor
realizate pe şantier sunt complicate şi necesită o tehnicitate ridicată, control al imperfecţiunilor
de montaj foarte pretenţios etc. Dar cel mai important dezavantaj este cel al sensibilitaţii
ridicate la acţiunile excepţionale cum sunt exploziile sau cutremurele, din cauza unei robusteţi
reduse. Robusteţea (robustness) este definită prin capacitatea unei structuri de a limita
consecinţele unei avarii locale, astfel ca să fie evitat colapsul general al structurii (Mazzolani,
2002). Această sensibilitate mărită faţa de structurile monolite se datorează îmbinărilor dintre
elementele care alcătuiesc structura, care nu pot dezvolta articulaţiile plastice necesare unei
comportări seismice corespunzătoare. Lipsa de ductilitate, ca o consecinţă a acestei deficienţe,
este cauza principală a avariilor produse la structurile prefabricate în timpul cutremurelor.
Adoptarea unor măsuri pentru creşterea ductilităţii este cheia unei comportări
corespunzătoare a structurilor prefabricate la acţiunile seismice.
In cele ce urmează se va prezenta o sinteză a avariilor produse la structurile prefabricate de
cutremurele majore ale ultimelor decenii, pe baza referinţelor bibligrafice. O clasificare a
tipurilor distincte de construcţii prefabricate, care ţine seamă de comportarea diferită a acestora
la acţiunile seismice, trebuie să considere :
- structurile prefabricate parter pentru hale industriale şi spaţii comerciale de tip
supermarket;
- structurile prefabricate etajate pentru clădiri de locuit, comerciale şi industriale.
Sunt prezentate avariile structurilor prefabricate produse la cutremurele din 1988 Spitak
(Armenia), 1994 Northridge (SUA), 1995 Kobe (Japonia), 1999 Kocaeli (Turcia) şi sunt
subliniate principalele deficienţe ale structurilor prefabricate când sunt supuse unor acţiuni
seismice majore şi nu sunt luate măsurile corespunzătoare evitării acestor avarii.
a b
Fig. 1 Hale cu stalpi rectangulari si grinzi cu inaltime variabila
1.6.1 Constructii parter
Cele mai importante avarii produse la structurile prefabricate parter de tip hală
industrială, prezentate în literatura de specialitate, sunt cele rezultate în urma cutremurului
1999 Kocaeli-Izmit (Turcia) (Aschheim et al, 2000, Posada and Wood, 2002, Saatcioglu et al,
2001, Sezen et al, 2000, Sezen and Whittaker, 2006, Wood, 2005).
Cutremurul Kocaeli este produs de o falie de lunecare prin care placa tectonică
Anatoliană alunecă faţă de placa tectonică Eurasiană. Acest cutremur este înrudit cu cele
produse în California (SUA) de către falia San Andreas şi are caracteristici foarte speciale, cu
puţine pulsuri de viteze (2-3 pulsuri majore) dar având viteze mari (ajung la 200-300 cm/sec)
cu perioade lungi (până la 6-8 secunde). Efectele acestui tip de cutremur nu sunt acoperite de
prevederile din coduri, în special dacă cutremurul se produce într-o zonă dens construită, şi
afectează structurile cu perioade medii şi lungi.
Aproximativ 90% din halele construite in Turcia folosesc tipuri de structuri prefabricate
folosite pe plan mondial, dar fiecare firma de construcţie a folosit un sistem propriu de
îmbinare, care variaza foarte mult de la un constructor la altul. In general s-au folosit două
tipuri de structuri prefabricate.
Stâlpi rectangulari şi grinzi cu înălţime variabila (Fig. 1a). O vedere interioara a unei
astfel de hale este prezentata în Figura 1b. Stâlpii prefabricaţi sunt încastraţi în fundaţii pahar,
iar grinzile prefabricate au un reazem articulat, ce permite o rotire liberă, şi unul simplu
rezemat, ce permite o lunecare liberă. Articulaţia este rezolvată prin legarea grinzii de stâlp
prin două armături verticale. Acest tip de îmbinare nu asigură efectul de cadru transversal şi
stâlpii lucrează la acţiunile orizontale ca şi console verticale. Această conformare specială se
bazează pe conlucrarea cu pereţii nestructurali (de obicei realizaţi din panouri sau fâşii
prefabricate), ce rigidizarea structura la acţiunile orizontale. Lipsa acestora s-a evidenţiat la
structurile în fază de execuţie, producâdu-se colapsul total al unor porţiuni mari ale structurii
(Fig. 2). S-au format articulaţii plastice la îmbinarile stâlpilor cu fundaţiile pahar (Fig. 3), se
vede clar că spaţiile dintre stâlpi şi pahar nu au fost umplute). De asemenea, se observă cedările
prin lunecare sau ruperea armăturilor de legătură dintre stâlpi şi grinzi (Fig. 4). Avarii s-au
produs şi la construcţiile terminate (Fig. 5) prin avariile produse la acoperişuri sau colapsul
unor grinzi de acoperiş din cauza deformaţiilor mari transversale (ca urmare a formării unor
articulaţii plastice la baza stâlpilor).
Stâlpi peron cu grinzi frânte (Fig. 6a). O vedere interioară a unei asemenea hale este
prezentată în Figura 6b. Stâlpii sunt de tip peron încastraţi la bază în fundaţii pahar. Stâlpii
laterali sunt realizaţi dintr-un singur element, dar cei centrali sunt realizaţi din două tronsoane,
stâlp şi consolele, îmbinate prin şuruburi pretensionate. Grinzile frânte sunt prinse de console
printr-un singur dorn, asigurând realizarea articulaţiei. Şi la acest tip de structură s-a constatat
sensibilitate la acţiuni seismice în timpul execuţiei. Astfel, prinderile cu şuruburi pretensionate
au cedat şi s-au produs ruperi ale stâpilor laterali la mijlocul înălţimii, din cauza unei armări
necorespunzătoare la momentele încovoietoare din faza de montaj (la componentele verticale
foarte mari ale cutremurelor epicentrale) (Fig. 7). Aceleaşi ruperi ale stâlpilor marginali s-au
constatat şi la hale executate, precum şi articulaţii plastice la stâlpii centrali la încastrarea în
fundaţii (Fig.8).
Fig. 2 Colapsul unei hale in curs de executie
Fig. 3 Avarii la imbinarea stalp-fundatie pahar
La clădirile comerciale parter realizate din structuri prefabricate sunt semnificative
avariile produse la o serie de construcţii de acest tip realizate în California în zona influenţată
de falia San Andreas, cu caracteristici similare cu cele ale cutremurelor analoliene.
Structuri cu panouri preturnate (tilt-up system) (Glass, 2000, Scawthorn and McCormick, 2003,
Wood, 2005). Pereţii din beton armat sunt turnaţi la faţa locului in poziţie orizontală, după care
sunt ridicaţi în poziţia finală verticală (Fig. 9). Structura acoperişului este realizată din grinzi
şi panouri din lemn, cu prinderi articulate, fiind foarte sensibilă la acţiunile seismice din cauza
că acoperişul nu poate asigura efectul de diafragmă orizontală (Fig.10). Colapsul parţial al
acestor structuri a fost foarte frecvent, începând cu cutremurul californian din 1971, San
Fernando, şi terminând cu cel din 1994, Northridge. Imagini ale avariilor produse sunt
prezentate în Figura 11.
Fig. 4 Avarii la imbinarea stalp-grinda
Fig. 5 Avarii la acoperis si colapsul unei cladiri executate
a) b)
Fig. 6 Hale cu stalpi peron si grinzi frante
Fig. 7 Colapsul unei hale in curs de executie
Fig. 8 Colapsul unei cladiri executate
Fig. 9 Structuri cu panouri preturnate (tilt-up system)
Fig. 10 Lipsa efectului de diafragma orizontala
Fig. 11 Colapsul unei hale din panouri preturnate
1.6.2 Cladiri etajate
Există două tipuri distincte de clădiri etajate, cu 2-3 niveluri pentru parcaje (sau spaţii
comerciale), şi cu mai multe niveluri, 4-7 etaje, pentru clădirile de locuit.
Clădiri etajate pentru parcaje. Pentru acest tip de structură sunt semnificative avariile
produse la parcajele etajate din Los Angeles-Northridge (Scawthorn and McCormick, 2003).
Cauzele principale ale acestor avarii sunt comportarea necorespunzătoare a planşeelor, care nu
au asigurat efectul de diafragmă şi îmbinările grindă-stâlp care nu au asigurat ductilitatea cerută
de acţiunea seismică (Ghosh, 2001). Figura 12 prezintă colapsul parţial al garajului etajat
prefabricat Northridge Fashion Center iar Figura 13, avariile garajului prefabricat Cal State
Northridge.
Clădiri etajate pentru locuinţe. Avariile cele mai semnificative prezentate în literatură
sunt cele produse în timpul cutremurului din 1988 din Spitak-Armenia. Cutremurul a avut
magnitudinea moderată de M 6.9 şi a fost produs de o falie de coliziune între placa tectonica
arabă şi cea Eurasiană. Avariile importante s-au produs la clădirile din zidărie de cărămidă şi
planşee prefabricate, din cauza unei legături necorespunzătoare dintre planşeele prefabricate
de tip fâşii cu goluri şi pereţi (Fig. 14). Dar cele mai importante avarii s-au produs la clădirile
realizate din cadre prefafricate, din cauza îmbinărilor grinda-stâlp necorespunzătoare cerinţelor
de ductilitate (Fig. 15) (EERI, 2002). Figura 16 prezintă colapsul acestor structuri în cadre
prefabricate. Avariile acestora pot fi comparate cu comportarea bună a structurilor realizate din
panouri mari, care se observă în spatele clădirilor prăbuşite ca fiind neafectate de cutremur. Şi
la cutremurul din 1995 Kobe s-a remarcat faptul că clădirile de înălţime medie realizate din
panouri mari s-au comportat fără avarii semnificative (Ghosh, 1995).
Fig. 12 Colapsul garajului etajat Northridge Fashion Center
Fig. 13 Colapsul garajului Cal State Northridge
Fig. 14 (continuare)
Fig.14 Cladiri din zidarie de caramida cu plansee din fasii cu goluri
Fig. 15 Structura in cadre integral prefabricate
Fig. 16 Colapsul unor cladiri in cadre prefabricate-Spitak (Armenia)
1.6.3 Observatii generale
In general, structurile prefabricate s-au comportat corespunzător în timpul cutremurelor
mari produse în ultimele decenii. Totuşi s-au înregistrat şi avarii sau colapsul unor structuri
prefabricate, care au arătat că unele deficienţe de proiectare sau execuţie le fac foarte sensibile
la acţiunile seismice. Scopul acestei lucrări a fost de a prezenta aceste deficienţe, pe baza
consultării literaturii de specialitate, care prezintă avariile produse la unele structuri
prefabricate, Astfel se pot trage următoarele concluzii cu caracter general, de care trebuie să se
ţină seama în proiectare şi execuţie.
• Avariile construcţiilor prefabricate descrise în lucrare nu sunt datorate sistemului
propriu-zis ci unor detalii incorect rezolvate sau a lipsei unei concepţii clare de
proiectare.
• Structurile prefabricate sunt foarte sensibile la acţiunile seismice în fazele de execuţie,
etapă în care nu este asigurată conlucrarea spaţială a structurii.
• Comportarea seismică corespunzătoare depinde in cea mai mare măsură de procedeul
de îmbinare grindă-stâlp, care trebuie să asigure formarea unui mecanism de cedare şi
o ductilitate corespunzătoare. În acest sens se constată pe plan mondial o intensificare
a cercetărilor teoretice şi experimentale, care propun diferite procedee de îmbinare
(precomprimarea îmbinării este procedeul cel mai studiat, Priestley et al, 1999,
Pampanin, 2005).
• Efectul de diafragmă orizontală asigurat de planşee sau acoperişuri este esenţial în
obţinerea unei comportări corespunzătoare.
• Pentru structurile prefabricate este stringentă necesitatea de completare a normelor
seismice cu recomandări speciale. Astfel, se recomandă să fie adoptaţi coeficienţi de
comportare q mai reduşi decât la structurile monolite şi că aceste structuri nu pot fi
încadrate în categoria H de ductilitate ridicată.
• Numai pentru cazurile când studiile experimentale şi teoretice dovedesc o foarte bună
comportare structurală locală şi globală pot fi folosite valori similare, sau chiar mai
mari, decât cele corespunzătoare structurilor monolite. Această condiţie implică şi o
verificare foarte atentă a modului de aplicare în execuţie a cerinţelor impuse de
proiectare.
1.7 Aspecte specifice în cazul analizei higrotermice a faţadelor la clădirile din panouri
mari
Cladirile din panouri mari reprezinta un procent important din fondul existent de
locuinte din România, supus în prezent actiunilor de modernizare energetica.
Evaluarea cât mai exacta a performantei termice a anvelopei cladirilor are o importanta
deosebita în emiterea unor certificate de performanta energetica corecte.
La acest tip de cladiri, fatadele se caracterizeaza printr-un procent mare de punti
termice, nu numai în zona îmbinarilor, dar si în câmp curent – punti termice impuse, în aceasta
zona, de diversele tehnologii de fabricare a panourilor pentru peretii exteriori.
Pe baza unui studiu de caz reprezentativ, lucrarea îsi propune sa atraga atentia asupra
unor aspecte specifice care trebuie avute în vedere la calculul rezistentelor termice corectate la
aceasta categorie de cladiri.
Mai mult de 60% din totalul locuintelor din blocuri, executate în România, au structura
integral prefabricata. Nivelul scazut al protectiei termice – corespunzator cerintelor impuse de
reglementarile tehnice în vigoare în momentul proiectarii lor dar insuficient în raport cu
cerintele actuale - este determinat mai ales de ponderea importanta cu care intervin puntile
termice generate de nervuri si îmbinari.
Influenta puntilor termice asupra performantei energetice a cladirii este semnificativa
datorita numarului acestora, dar si suprapunerii de efecte a doua punti termice vecine,
apropiate.
Experienta acumulata atât în proiectarea antiseismica cât si în conformarea si evaluarea
higrotermica, precum si utilizarea rezultatelor experimentarilor s-au concretizat în progresul
continuu al structurilor din panouri mari prevazute cu îmbinari cu un grad ridicat de siguranta
dar si cu o evolutie continua pentru realizarea unui procent tot mai mic de punti termice pe
conturul panourilor, al golurilor de fereastra si al nervurilor din câmp curent.
De mare importanta pentru auditorii energetici este cunosterea caracteristicilor
diverselor generatii de prefabricate pentru fatadele cladirilor si prin aceasta identificarea
corecta a datelor culese în cadrul investigarii in-situ a cladirilor analizate.
1.7.1. Scurt istoric. Evolutia sistemelor de realizarea cladirilor de locuit din panouri mari
prefabricate
- 1956 – Prima cladire de locuit din panouri mari prefabricate, cu caracter experimental
– blocul cu P+3E din Bucuresti, sos. Giurgiului. Proiectant – Institutul de Proiectare
pentru Constructii Tipizate înfiintat în 1956.
o peretii structurali: beton cu zgura expandata, interiori 20 cm, exteriori 32 cm;
o planseele – de dimensiunile unei celule constructive – de tipul “cu goluri
rotunde”, de 15 cm grosime.
- 1959 - Cladire experimentala, cu P+4E, s-a executat în acelasi cuartal,
o peretii interiori din beton obisnuit de12 si 14cm grosime, peretii exteriori, din
beton de granulit, în grosime de 28 cm;
o planseele, rezemate pe contur, au fost realizate din panouri pline de 9 cm
grosime.
- 1959 - 1962 – primele ansambluri de locuinte cu P+4E din panouri mari:
o ansamblul Steagul Rosu – Brasov (intre 1959 si 1961 – cca 2000 apartamente,
conform proiectului nr.3017)
o cartierul Nicolina Iasi (intre 1960 si 1962 – cca 2500 apartamente, conform
proiectului nr. 4117).
- 1962 – prima serie de proiecte tip de cladiri de locuit cu P+4 etaje din panouri mari –
seria din proiectul nr.1013 – completata ulterior cu seria din proiectul nr.1168 din 1963-
1970 – peste 40.000 apartamente în diverse localitati din tara, precum si în municipiul
Bucuresti.
- 1971 – seriile de cladiri cuprinse in proiectele nr.1615 si nr.744, 1977 – seria de foarte
larga utilizare – din proiectul nr.770, cuprinzând un numar de 12 sectiuni tip, cu variante
pentru utilizare în zone seismice de grad 6, 7 si 8.
- 1973 - Bucuresti, cladirile din panouri mari prefabricate cu P+8 etaje, seria 141-21 si
apoi dupa 1978 seria772. Sistem constructiv:
o ansamblu de profile tubulare cu rigiditate spatiala.
o peretii exteriori trei straturi, cu grosimea stratului portant de 13 cm. Peretii
interiori 16 cm.
o planseele placi pline, 16 cm, rezemate pe trei sau patru laturi prin intermediul
unor dinti de rezemare.
o cladirile supuse severului test reprezentat de cutremurul din4 martie 1977, au
raspuns foarte bine.
- 1978 – prima aplicare a procedeului de constructii cu panouri mari în conditiile zonei
seismice de grad 9, la cladiri cu P+3E – seria de cladiri cuprinse in proiectul nr. 944.
- 1981 – seria de cladiri cuprinse in proiectul nr.771, principiile unei prefabricari
deschise, folosind modulul marit de 60cm.
- 1985 seria de cladiri cuprinse in proiectele nr.1340 si 1340/B, în cadrul carora se face
trecerea de la solutia cu celule constructive mici (sistem “fagure”) la o solutie cu celule
constructive de dimensiuni sporite (sistem “celular”).
- 1986 – 1988 seria de cladiri de locuit cu 9 niveluri (proiect IPCT nr. 1402), grade de
sesmicitate 6, 7 si 8.
o Peretii exteriori 30 cm, 3straturi (15 cm în interior, 8 cm vata minerala, 7 cm în
exterior), cu procent redus de nervuri – sub5%.
o Peretii interiori 16 cm. Peretii interiori si exteriori aveau margini profilate si
bucle orizontale pe laturile verticale.
o Planseele 14 cm, dinti de rezemare si bucle de legatura.
o Imbinarile verticale prin betonare, cu bucle nesuprapuse continuate prin etrieri.
Imbinarile orizontale prin “subbetonare”.
o Ambele tipuri de îmbinari au fost testate experimetal la sarcini monoton
crescatoare si alternante, dovedind o buna comportare.
o Aplicarea acestor solutii la Iasi si Ploiesti, a evidentiat o mare productivitate si
asigurarea conditiilor pentru cresterea calitatii lucrarilor.
1.7.2. Aspecte specifice care intervin în analiza higrotermica/evaluarea peformantei
energetice
O analiza higrotermica realista si corecta presupune – în afara de identificarea
configuratiei planimetrice si spatiale a cladirii si a factorilor legati de amplasament -
cunoasterea alcatuirii constructive a elementelor de anvelopa si a caracteristicilor materialelor
componente.
Cladirile de locuit din panouri mari, construite în diferite perioade, prezinta o mare
diversitate din acest punct de vedere din urmatoarele considerente:
a) Natura stratului termoizolant – si implicit caracteristicile termotehnice ale acestuia – a
fost modificata la un moment dat din considerente politico-economice, înlocuindu-se
vata minerala sau polistirenul expandat, considerate energointensive, cu betonul celular
autoclavizat; aceasta a condus la cresterea grosimii panoului de fatada si la modificarea
în sens negativ a caracteristicilor legate de capacitatea de protectie termica.
b) Pentru cresterea capacitatii de izolare termica a panourilor de fatada s-a actionat în 2
directii:
- reducerea conductivitatii termice a betonului armat din stratul de rezistenta si de
protectie prin folosirea unor betoane cu agregate usoare, înspecial a betonului cu
granulit;
- optimizarea geometriei panoului prin reducerea grosimii si a numarului de nervuri
care fac legatura intre cele 2 straturi de beton necesare din motive tehnologice la
executia în fabrica precum si pentru a evita bombarea stratului de protectie, expus
radiatiei solare si diferentelor accentuate de temperatura (socuri termice).
Un numar mare de nervuri de legatura, determinând un procent ridicat de punti termice,
conduce la scaderea rezistentei specifice la permeabilitate termica a elementului, chiar daca
exista zone foarte bine izolate.
Astfel, pentru un panou mare de perete exterior, cu structura stratificata si rezistenta
termica în câmp curent R=2.51m2K/W, rezistenta termica corectata a panoului poate fi
modificata de la simplu la dublu, daca se reduce lungimea nervurilor, respectiv procentul
puntilor termice, p, scade de la 14% la7%.
O etapa superioara în procesul de optimizare a structurii panourilor de fatada în scopul
cresterii capacitatii de protectie termica a constituit-o renuntarea la nervurile de legatura pe 3
laturi – pe conturul panourilor. Acest lucru influenteaza semnificativ valorile coeficientilor
liniari de transfer termic corespunzator acestor tipuri de punti termice.
Astfel
între 2 panouri de fatada cu termoizolatie din vata minerala se reduce de cca 100 ori în cazul
eliminarii nervurii de pe contur, asociata cu cresterea grosimii stratului de izolare termica din
rost. Practic, efectul puntii termice este anihilat.
Documentatia existenta si/sau releveele facute cu ocazia auditului energetic ofera
informatiile necesare legate de arhitectura cladirii, dar structura panourilor si mai ales prezenta
si traseul nervurilor de legatura ramâne la apreciere aauditorului. Relativ la cel de al doilea
aspect, pot fi obtinute unele precizari daca se apeleaza la examinarea cladirii cu ajutorul
termografiei IR.
Cu ajutorul imaginilor obtinute prin analiza termografic a a unei cladiri din panouri
mari prefabricate reabilitate termic partial, poate fi apreciata si masura în care este ameliorat
efectul puntilor termice ca urmare a aplicarii termoizolatiei prin exterior.
1.7.3. Prezentarea unui studiu de caz - bloc de locuinte din panouri mari – proiect tip
770/78 IPCT
Rezistente termice corectate calculate pentru elementele de anvelopa ale cladirii
existente:
Rmed=0,763m2K/W
R’med=0,524m2K/W
rmed=0,687
Rezistente termice corectate calculate pentru elementele de anvelopa ale cladirii
modernizate:
Rmed=2,208m2K/W
R’med=1,566m2K/W
rmed=0,709
Rezistenta termica corectata medie a anvelopei cladirii existente este:
R’M=0,630m2K/W. Rezulta, pentru cladirea existenta: G=0,630+0,238=0,868W/(m3K)
Pentru comparatie, se stabileste valoarea coeficientului global normat pentru cladiri (pentru
N=5 si A/V=0,397m-1) GN=0,42W/(m3K). Valoarea normata este depasita cu: 106,7%
Rezistenta termica corectata medie a anvelopei cladirii modernizate este:
R’M=1,707m2K/W.
Rezulta, pentru cladirea modernizata: G=0,233+0,170=0,403W/(m3K)
Valoarea G=0,403W/(m3K) reprezinta 46,4% din valoarea initiala G=0,868W/(m3K) si
este putin mai mica decât valoarea normata GN=0,42W/(m3K)
1.8. Analiza auditurilor energetice realizate la 150 de blocuri din Bucuresti
În acest subcapitol se prezintă rezultatele obţinute în urma evaluării performanţei
energetice a 150 de blocuri de locuinţe din Bucureşti în perioada noiembrie 2010 - februarie
2011. Auditarea energetică a fost facută de un colectiv al Catedrei de Termotehnică din
Facultatea de Inginerie a Instalaţiilor din UTCB.
Baza legislativă folosită a fost: Legea 372/13.12.2005, HG 363 – 2010 şi Metodologia
de calcul a performanţei energetice a clădirilor - Mc 001 / 2006 si Normele metodologice de
aplicare a OUG nr. 18/2009 (Anexa 8).
Au fost analizate soluţii privind ameliorarea energetică a anvelopei clădirii, care
constau în:
• izolarea termică a pereţilor exteriori;
• înlocuirea ferestrelor şi a uşilor exterioare existente, inclusiv tâmplăria aferentă
accesului în blocul de locuinţe, cu tâmplărie performantă energetic;
• termo-hidroizolarea planşeului peste ultimul nivel (terasă, pod);
• izolarea termică a planşeului peste subsol, în cazul în care blocul este prevăzut cu
apartamente la parter (când există spaţii comerciale această măsură nu mai revine
locatarilor);
• şi a instalaţiilor comune de alimentare cu căldură din subsol (încălzire şi apă
caldă menajeră).
1.8.1 Situaţia clădirilor existente analizate.
1.8.1.1 Blocuri cu regimul de înălţime S+P+8E şi S+P+10E
• structura de rezistenţă este de tip panouri mari integral prefabricate în procent de
94%, diafragme BA fagure 6%;
• suprafaţa vitrată, realizată cu tâmplărie PVC şi geam termoizolant reprezintă 61.8%,
din totalul suprafeţei vitrate;
• refacerea terasei s-a realizat: în ultimul an si între 1 – 2 ani la cca 4% din blocuri;
între 2 – 5 ani la 29.41% din blocuri şi de mai mult de 5 ani la 62.75% din blocuri
• izolaţia termică a instalaţiilor termice comune din subsol este în general degradată:
pentru 37% din blocuri în proporţie de 50%, pentru 24% din blocuri în proporţie de
80%, pentru 24% din blocuri în proporţie de 90% şi pentru 15% din blocuri este
complet deteriorată;
• încălzirea spaţiilor se face la 35.44% din blocuri prin intermediul sistemului
centralizat de alimentare cu căldură; restul apartamentelor sunt prevăzute cu
centrale termice de apartament;
• coloanele de distribuţie a agentului termic sunt prevăzute cu armături de separare şi
golire la baza acestora la 56,4% din blocuri.
Consumul de căldură anual specific pentru încălzire qinc, are valori de:
• sub 150 kWh/m2/an pentru 25.3% din blocuri,
• 150 - 175 kWh/m2/an pentru 21.5% din blocuri,
• 175- 200 kWh/m2/an pentru 35.44% din blocuri,
• peste 200 kWh/m2/an pentru 17.76% din blocuri.
Consumul de căldură anual specific pentru prepararea apei calde menajere are
valorile:
• 25 – 50 kWh/m2/an pentru 2.5% din blocuri;
• 50 – 75 kWh/m2/an pentru 36.7% din blocuri;
• peste 75 kWh/m2/an pentru 60,8% din blocuri.
Au rezultat notele energetice NC 71…90, care justifică necesitatea reabilitării
energetice, repartizate astfel:
• sub 80, la 36.7% din blocuri,
• 80...85, la 40.5% din blocuri,
• 85...90, la 20.3% din blocuri,
• peste 90 la 2.5% din blocuri.
1.8.1.2 Blocuri cu regimul de înălţime S+P+4E si S+P+3E
• structura de rezistentă este de tip panouri mari integral prefabricate în procent de 94%,
caramida 3% şi zidarie portanta 3%;
• suprafaţa vitrată, realizată cu tâmplărie PVC şi geam termizolant reprezintă 53.51 %,
din totalul suprafetei;
• refacerea terasei s-a realizat: între 2 – 5 ani la 43,0% din blocuri şi mai mult de 5 ani la
57% din blocuri;
• izolaţia termică a instalaţiilor termice comune din subsol este în general degradată:
pentru 35,75% din blocuri în proporţie de 50%, pentru 10,5% din blocuri în proporţie
de 60%, pentru 15,5% din blocuri în proporţie de 80%, pentru 34,5% din blocuri în
proporţie de 90% şi pentru 3,75% din blocuri izolaţia este complet deteriorată;
• Încălzirea spaţiilor se face majoritar (75.38%) prin intermediul sistemului centralizat
de alimentare cu căldură, restul apartamentelor sunt prevazute cu centrale termice de
apartament, 7.7% din blocuri sunt debransate complet de la sistemul centralizat de
incalzire din anul 2000.
• coloanele de distribuţie a agentului termic sunt prevăzute cu armături de separare şi
golire a acestora la 72,0 % din blocuri.
Consumul de căldură anual specific pentru încălzire qinc, are valori de:
• sub 150 kWh/m2/an pentru 30.7% dintre blocuri;
• intre 150 - 175 kWh/m2/an pentru 21.5% din blocuri;
• intre 175 - 200 kWh/m2/an pentru 18.4% din blocuri;
• peste 200 kWh/m2/an pentru 29.4% din blocuri.
Consumul de căldură anual specific pentru prepararea apei calde menajere are
valorile:
• 25 – 50 kWh/m2/an pentru 7.7% din blocuri;
• 50 – 75 kWh/m2/an pentru 40 dintre blocuri
• peste 75 kWh/m2/an pentru 52.3 dintre blocuri
Au rezultat note energetice NC 60…94, care justifică reabilitarea energetică repartizate
astfel:
• 60 si 70 la 10.8% din blocuri;
• 70 si 80 la 35.4% din blocuri;
• 80 si 90 la 49.3% din blocuri;
• peste 90 la 4.5% din blocuri.
1.8.2. Soluţii de reabilitare termica
• Înlocuirea ferestrelor de lemn, existente, cu ferestre cu geam termoizolant tip
termopan, cu tâmplărie din PVC, dotate cu fante de circulaţie naturală controlată a
aerului între exterior şi interior, cu geamuri tratate pe faţa interioară pentru reflexie
antitermică.
• Izolarea termică a planşeului terasă peste ultimul nivel. Se propune îndepartarea
straturilor existente de termo şi hidroizolaţie până la betonul de pantă, apoi se aplică
termosistemul din polistiren extrudat. Peste acesta se va turna o şapă uşoară de egalizate
din beton şi deasupra, hidroizolaţie. Izolaţia termică a terasei se va întoarce cu 0.3...0.5
m, la contactul cu pereţii verticali. Grosimea stratului termoizolant este de 16 cm pentru
majoritatea blocurilor (40.5%) şi de 15 cm pentru restul.
• Reabilitarea spaţiului de intrare în clădire prin înlocuirea uşilor metalice de intrare
(principală şi secundară), existente, cu uşi tip termopan şi separarea celor doua spaţii
vindfang printr-o a doua uşă termoizolantă prin care se intră în spaţiul propriu zis al
casei scării, şi înlocuirea ferestrelor de pe casa scării cu ferestre termoizolante.
• Izolarea termică a pereţilor exteriori cu un strat de polistiren expandat de 10 cm
grosime pentru toate blocurile, strat aplicat pe partea exterioară. Implementarea acestei
soluţii reprezintă o lucrare complexă care presupune: pregătirea suprafeţei exterioare a
blocului pentru aplicarea stratului de termoizolaţie, aplicarea stratului de termoizolaţie
şi tuturor straturilor aferente necesare pentru protecţia mecanică şi pentru aplicarea unui
nou strat de tencuială, inclusiv refacerea finisajelor anvelopei (zugrăveli exterioare).
Soclul clădirii se va izola cu polistiren extrudat de 10 cm., inclusiv partea de sub cota
terenului, până la o adâncime de 0,5 m. Lucrarea necesită montarea unei schele şi
înlăturarea permanentă a materialelor rebut.
• Reabilitarea instalaţiilor termice comune din subsol. Aceasta constă în: inlocuirea
conductelor degradate, prevederea unei conducte de recirculare a ACM, izolarea
conductelor de distribuţie şi montarea de robinete de separaţie şi golire la baza
coloanelor de încălzire şi de apă caldă.
• Izolarea planşeului peste subsol. Partea inferioară a planşeului (tavanul subsolului) se
va placa cu un strat de polistiren extrudat de 8 cm pentru 40.5% blocuri şi de 10 cm
pentru restul blocurilor. Lucrarea implică sistemul de prindere al termoizolaţiei de
tavanul subsolului, protecţia mecanică a termoizolaţiei şi finisarea tavanului subsolului.
În urma aplicării soluţiilor de reabilitare termică din pachetul integral au rezultat:
Blocuri cu regimul de înălţime S+P+8E şi S+P+10E
• economia de energie termică [kWh/an]: 27.84...55.6%;
• notele energetice rezultate repartizate astfel:
o 95- 96 la 22.9% din blocuri;
o 97 si 98 la 35.4% din blocuri;
o 99 si 100 la 41.7% din blocuri;
• pentru un preţ al energiei termice nesubvenţionate de 0.064 Euro/kWh şi fără
împrumuturi bancare, au rezultat perioadele de recuperare a investiţiei, pe seama
economiei energetice realizate, între 3.1 şi 7.5 ani.
Blocuri cu regimul de înălţime S+P+4E si S+P+3E
• consumul de căldură anual specific pentru încălzire qinc: 60....100 kWh/m2/an;
• economia de energie termică [kWh/an]: 28.7...54,3%;
• notele energetice rezultate repartizate astfel:
o 90 şi 96 la 61.54% din blocuri;
o 97 şi 98 la 29.23% din blocuri;
o 99 şi 100 la 9.23% din blocuri;
• pentru un preţ al energiei termice nesubvenţionate de 0.064 Euro/kWh şi fără
împrumuturi bancare, au rezultat perioadele de recuperare a investiţiei, pe seama
economiei energetice realizate, între 5.2 şi 8.5 ani.
1.9. Concluzii
Acest capitol incearca sa fac o analiza a stadiului actual al solutiilor structurale cu grad
ridicat de industrializare. De asemenea din punct de vedere termo-higro-energetic sunt
prezentate unele aspecte cu caracter general.
1.9.1. Cu privire la partea structurala
O caracterizare general valabila a istoricului acestor sisteme structurale este greu de
realizat, intrucat prefabricarea si industralizarea in constructii au cunoscut etape de
dezvoltare diferite in lume, dezvoltare care nu a progresat continuu ci in salturi. Ceea ce se
poate defini sunt un numar de directii comune situatiilor din diferite tari ale lumii.
Prima directie (caracterizand tari ca SUA, Noua Zeelanda, Marea Britanie, parte din tarile
Europei Occidentale), duce catre obtinerea de performante deosebite dupa o perioada de
stagnare a utilizarii solutiilor prefabricate. In momentul dezvoltarii economice si al
progresului in cercetare, aplicarea unor programe de testare performante a permis largirea
orizontului informational privitor la comportarea structurilor prefabricate. In urma testarii
si a programelor experimentale s-a trecut la elaborarea de material teoretic, de normative
oficiale pentru proiectarea si detalierea diferitelor solutii industrializate. Procesul este inca
in desfasurare iar progresul este considerabil. Se merge pe ideea de privatizare deschisa
care sa inlesneasca un grad cat mai ridicat de flexibilitate functionala, deci sa permita
utilzarea de partiuri cat mai variata. O asemenea abordare are insa un mare dezavantaj,
costul experimentarii este ridicat, mai ales cand se investeste in solutii cu rezultate teoretice
satisfacatoare dar cu aplicabilitate redusa in executie.
A doua directie, caracteristica in cel mai mare procent Japoniei, duce la obtinerea de
progrese in utilizarea solutiilor prefabricate prin dezvoltarea de sisteme proprii fiecarui
producator. Companiile producatoare de prefabricate aveau puse la punct si propriile detalii
de proiectare mai ales in ceea ce priveste proiectarea antiseismica. Aceasta procedura a
ramas tributara unor teorii si principii invechite, dar acum cercetarea si productia incearca
sa puna bazele unor noi reglementari.
Situatia in Estul Europei, cat si in fostele state URSS este intr-un regres considerabil. In
tara noastra industrializarea sistemelor structurale a inceput in masa in anii ‛60, a cunoscut
apogeul in anii ‛70 -‛80, urmand ca dupa 1990 ideea utilizarii solutiilor prefabricate sa se
restranga considerabil, solutiile de plansee mixte ramanand cele mai intalnite. Problema de
baza nu este calitatea produselor sau a executiei, ci aplicarea unei tipizari in masa, cu
partiuri inghetate care nu mai corespund exigentelor actuale ale utilizatorilor. In momentul
de fata nici situatia economica nu mai permite investitiile necesare aplicarii unor astfel de
solutii structurale.
Concluzia generala in urma analizei facute este ca solutia sistemelor structurale cu grad
ridicat de industrializare este si ramane o alternativa viabila a sistemelor structurale
monolite. Pentru ca sa se poata beneficia la maxim de avantajele prefabricarii si sa se
diminueze din aspectele ei negative, trebuie folosita insa o prefabricare deschisa care sa
poata mari aplicabilitatea acestor solutii pentru variate cerinte si destinatii. O alegere
oportuna este aceea in concordanta cu destinatia cladirii, exigentele functionale,
caracteristicile amplasamentului, posibilitatile producatorului si executantul si care
echilibreaza investitia initiala si costul lucrarilor cu investitia pe termen lung.
Criteriile reducerii termenelor de executie, a consumului de mana de lucru si de materiale
nu justifica singure alegerea solutiei structurale prefabricate.
1.9.2. Cu privire la partea higrotermica
Influenta puntilor termice, la cladirile din panouri mari, izolate termic bine în câmp curent,
face ca rezistentele termice corectate sa scada mult fata de cele unidirectionale atât în
situatia existenta cât si în cea modernizata. Astfel:
- La peretii exteriori, pentru cladirea existenta, de la R=1,844m2K/W la
R’=0,575m2K/W (r=0,312), iar pentru cladirea modernizata de la R=4,384m2K/W
la R’=1,090m2K/W (r=0,439),
- La terasa, pentru cladirea existenta, de la R=1,140m2K/W la R’=1,003m2K/W
(r=0,880), iar pentru cladirea modernizata de la R=4,669m2K/W la
R’=3,320m2K/W (r=0,711),
- La planseul peste subsol, pentru cladirea existenta, de la R=0,378m2K/W la
R’=0,368m2K/W (r=0,973), iar pentru cladirea modernizata de la R=3,045m2K/W
la R’=2,004 m2K/W (r=0,658),
- Pe ansamblul anvelopei cladirii, rezistenta medie corectata scade, pentru cladirea
existenta – de la R’=0,763m2K/W la R’=0,524m2K/W (r=0,687), iar pentru cladirea
modernizata – de la R’=2,208m2K/W la R’=1,566m2K/W (r=0,709).
La cladirile din panouri mari este necesara si evaluarea riscului de aparitie a condensului
pe suprafata interioara precum, în unele cazuri a condensului interstitial.
Calculul coeficientului global de izolare termica G reprezinta un instrument pretios,
singurul cu care se pot identifica, înca din fazele preliminare de evaluare, suprafetele prin
care se disipeaza fluxurile termice majore si cu care se pot stabili grosimile straturilor
suplimentare de termoizolatie care conduc la obtinerea unor performante cât mai apropiate
de cele ale cladirii de referinta.
Aplicarea metodei termografice pentru investigarea fatadelor cladirilor din panouri mari
existente este deosebit de utila pentru aprecierea procentului de punti termice care trebuie
corectate dar utilizarea acestei metode nu trebuie facuta la întâmplare ci pe baza unor
cunostinte dobândite prin specializare si studiu, iar interpretarea imaginilor termografice
trebuie facuta cu grija si cu stiinta pentru a nu conduce la concluzii eronate.
Cladirile de locuit din panouri mari prezinta o mare diversitate din punct de vedere al
alcatuirii panourilor de fatada, functie de perioada în care au fost construite, caracterizata
printr-o anumita etapa în evolutia acestui sistem constructiv.
Cladirile din panouri mari, pe lânga puntile termice din dreptul îmbinarilor, au un procent
mare de punti termice în interiorul panourilor prefabricate care nu pot fi corect apreciate
decât printr-o cunoastere aprofundata a principiilor de proiectare, alcatuire si executie a
acestora.
Documentatia existenta nu ofera informatiile necesare pentru o analiza higrotermica a
anvelopei în conformitate cu realitatea, multe aspecte esentiale ramânând la aprecierea
auditorului energetic. Aceasta poate conduce la diferente semnificative între performanta
energetica a unor apartamente sau cladiri similare, daca evaluarea a fost facuta de persoane
diferite.
Termografia IR aduce un plus de precizie relativ la ponderea puntilor termice, dar nu poate
fi utilizata pentru fiecare certificat de apartament, daca luam în considerare numai faptul ca
ar trebui sa creasca semnificativ preturile corespunzatoare acestei activitati (actualmente
foarte scazute).
Elaborarea unui material unitar, sub forma unui „ghid” sau „îndrumator” care sa ofere o
serie de criterii precise si usor de apreciat, pe baza carora sa poata fi identificat proiectul
tip dupa care a fost realizata cladirea si implicit structura panourilor de fatada, ar conduce
la eliminarea discrepantelor în evaluarea performantei energetice a apartamentelor si
blocurior de locuinte similare, constituind un instrument deosebit de util în special
auditorilor energetici care nu sunt arhitecti sau ingineri constructori.
Materialul ar trebui sa contina valorile coeficientilor de transfer termic liniar corespunzatori
celor mai semnificative tipuri de punti termice identificate la proiectele de cladiri tip din
panouri mari de diverse generatii.
1.9.3. Cu privire la partea termo-energetica
Consumul de căldură anual specific pentru
încălzire qinc pentru clădirea certificată şi
reabilitată pentru S+P+8E
Consumul de căldură anual specific pentru
încălzire qinc pentru clădirea certificată şi
reabilitată pentru S+P+4E
1.10 Aspecte privind utilizarea solutiilor structurale din elemente prefabricate, pentru
cladiri de locuinte in Irak
Dupa un razboi care dureaza deja de ani de zile, necesitatea de a construi cladiri cu diverse
functiuni, dar in special cladiri de locuinte, s-a acutizat.
In acest moment, exista practic un mare vid de norme proprii, corespunzatoare Irakului, bazate
statistico-probabilistic pe tipurile de actiuni dominante, pe tipurile de teren specifice, dar si pe
traditia milenara a regiunii. In general se foloseste un amestec de coduri si norme de proiectare
mai vechi importate de la diverse tari precum SUA si Marea Britanie.
In acest scop, se recomanda mai intai alcatuirea unui set de coduri, norme, standarde proprii
ancorate profund in traditia tarii, iar din punct de vedere al solutiilor structurale eficiente, se
pot utiliza diferite solutii:
- Cladiri de locuit cu structura de rezistenta din zidarie armata sau/si nearmata;
- Cladiri de locuit cu structura din cadre de beton armat;
- Structuri duale alcatuite din doua subsisteme structurale componente: subsistem
cadre din b.a. respectiv subsistemul pereti structurali (din b.a. sau zidarie);
- Cladiri de locuit cu structuri partial sau integral prefabricate.
Din punct de vedere functional-arhitectural, acestea trebuie sa satisfaca traditiile si cerintile
cladirilor de locuit tipice irakiene.
Optiunea de a se utiliza pentru cladirile de locuinte structuri realizate prin prefabricare partiala
sau integrala pare a fi eficienta, din multe puncte de vedere prezentate atat anterior cat si in
capitolele urnatoare, dar in special datorita rapiditatii procesului specific de punere in opera.
Experienta Romaniei in acest sens poate sa fie de bun augur. Aparute la un moment dat pe piata
ca un raspuns la necesitatea accentuata de locuinte, acestea ajunsesera sa se realizeze, o data
cu capatarea experientei in domeniu, intr-un ritm deosebit. Practic o cladire de locuit cu S+P+3-
4 E se construia si da in functiune intr-o luna, deci un nivel pe saptamana.
CAPITOLUL 2
ASPECTE PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR EXISTENTE IN ROMANIA,
PROIECTATE CONFORM NORMATIVELOR P13-63 SI P13-71, LA ACTIUNEA
SEISMELOR PRECEDENTE
Avand in vedere ca in Bucuresti circa 30% dintre cladirile de locuinte au structura de rezistenta
realizata in sistem prefabricat, avand in vedere vidul de coduri/norme/standarde proprii de
proiectare precum si necesitatea de a proiecta/realiza cladiri de locuinte intr-un Irak devastat
de luptele purtate in ultimii ani, experienta romaneasca poate sa aduca raspunsul la aceste
probleme. Studierea modurilor de comportare ale acestor tipuri de cladiri, dar si a celorlalte –
cu structura monolita, proiectate cu diverse coduri (imbunatatite si modernizate in timp) arata
in mod obiectiv avantajele si/sau dezavantajele utilizarii prefabricarii, cu predilectie la
structurile pentru cladiri de locuit, dar nu numai.
De asemenea paleta acestor solutii cuprinde cladiri cu S+P+3-4E dar ajungandu-se inclusiv la
S+P+10E. Experienta romaneasca, armonizata si cu tendintele moderne aparute in ultimii ani
(atat ca proiectare, alcatuire, conformare si detaliere) ofera posibilitatea alcatuirii chiar si a unor
sisteme structurale mixte, pentru cladiri de locuinte de tip social, cu putine niveluri, eficiente
atat din punct de vedere al perioadei de realizare cat s a modului de comportare.
Eliminarea din piata romaneasca a constructiilor a fabricilor tipice de prefabricate nu a fost cea
mai buna solutie. Dupa disparitia acestora, in mod parca malitios, au aparut fabrici de
prefabricate tip, aduse din Austria, Italia, etc si care ofera solutii absolut atipice pentru tari cu
risc seismic ridicat (fasii cu goluri rotunde, predale, etc – cu armaturi preintinse si fara elemente
de monolitizare la reazeme). Modificarea ulterioara a acestora, in scopul asigurarii unei
comportari corecte la actiuni seismice este greoaie si necesita costuri suplimentare deosebite.
2.1. Tipologia structurilor pentru cladiri realizate conform normativelor P13 din 1963 si
1971. Caracterizarea generala a cladirilor construite intre anii 1963 – 1976
a. Caracteristici generale
Cladirile de locuit executate dupa anul 1963 pana in 1976 cuprind o varietate mare de
scheme functionale si solutii constructive rezultate din conditiile arhitecturale si de urbanism.
In aceasta perioada un accent deosebit s-a pus pe realizarea proiectelor tip
dupa care s-au executat peste 90% din totalul cladirilor de locuit si de asemenea pe
gradul de prefabricare a elementelor de constructie. S-au realizat in cea mai mare parte (circa
2/3 din total) cladiri de locuit cu mai multe niveluri.
b. Sisteme constructive
Sistemele constructive aplicate la cladirile de locuit cu multe niveluri, de serie mare, in
perioada mentionata, pot fi grupate astfel:
Panouri mari – S+P+7-8 etaje
Pereti structurali de beton armat – S+P+10 etaje – in sistem fagure sau celular
Cadre din beton armat, cu stalpi monoliti, grinzi monolite sau prefabricate si plansee
prefabricate sau predale cu suprabetonare – S+P+6 – 14 etaje
Nucleu central si stalpi din beton armat monolit cu grinzi si plansee monolite sau
prefabricate – S+P+10 etaje
In cadrul diferitelor tipuri de sisteme structurale constructive au fost utilizate pe langa
diversele tehnologii mentionate (prefabricare, cofraje industrializate pentru beton monolit, etc)
si variante in ceea ce priveste forma in plan a cladirilor (inclusiv numarul si pozitia peretilor
structurali) precum si modul de asamblare a tronsoanelor de cladiri, cat si variante in ce privesc
materialele pentru pereti exteriori si interiori.
Din totalul acestor cladiri colective, ponderea principala o ocupa cladirile cu pereti
structurali de beton armat monolit (60%), apoi urmeaza in ordine: panourile mari (28%),
cadrele din beton armat (9%) si zidarie portanta (3%).
c. Caracteristicile si evolutia in timp a aplicarii acestor sisteme constructive la cladirile
de locuit
Cladiri cu structura prefabricata cu panouri mari
Acest sistem constructiv utilizat deopotriva atat la cladirile cu putine niveluri (S+P+4E)
cat si la cele cu multe niveluri (S+P+7-8E), a fost introdus initial in 1959-1960 pe baza
proiectelor INCERC (S+P+4E) si a fost extins la S+P+7E (cca 7300 apartamente) pe baza
proiectului IPIMC (PROCEMA SA) cu imbinari punctuale la colturile panourilor si apoi pe
baza proiectelor IPB, cu imbinari pe contur. Incepand cu 1964, proiectul s-a aplicat numai
pentru S+P+4E si abia peste 10 ani, incepand cu 1973 s-a reluat aplicarea acestui sistem la
cladiri cu S+P+8E, pe baza proiectelor tip IPCT, avand o noua conceptie de conformare a
structurii (grupuri de celule tip tub) si de imbinare si montare a panourilor (imbinari cu bucle
si subbetonare, montaj pe buloane de reglare,etc).
Cladiri cu structura din cadre de beton armat
Au fost aplicate la cladirile de locuit inalte in doua etape distincte, intre care a existat
un interval de circa 10 ani, cand nu s-au utilizat, dupa cum urmeaza:
In etapa 1956-1963, pentru cladiri situate in amplasamente izolate (plombe) pe
principalele artere din centrul Bucurestiului (Magheru, Elisabeta, Carol, etc) cu
regim de inaltime de S+P+6-8 etaje, avand cadre spatiale (pe ambele directii) si
plansee din beton armat monolit, cu zidarie de umplutura de caramida plina presata
de 37.5 cm la exterior si 25 cm la interior, structurile fiind calculate pentru un
cB,cod=3.5%
In etapa 1974-1976, pentru cladiri formand fronturi stradale pe artere importante
(Pantelimon, Calea Dorobantilor, 1Mai, Titulescu, Obor, Armata Poporului) cu
regim de inaltime S+P+8-14 etaje, cu trama marita (6.00 x 6.00 … 4.50), cu plansee
din beton armat monolit sau beton armat prefabricat (panouri si semipanouri,
predale cu suprabetonare), cu pereti de umplutura din beton celular autoclavizat
(blocuri sau fasii), proiectate conform normativului P13-70, cu un cB,cod=2.5%
Cladiri avand structura cu pereti structurali de beton armat monolit
Constituie principalul sistem constructiv aplicat la cladirile de locuit cu multe niveluri
(S+P+8-10etaje) si au fost realizate in diferite variante ca tipuri de structuri si tehnologii:
Structuri tip “fagure”, in cofraje din panouri de lemn sau tego-film, cu plansee de
beton armat monolit;
Structuri tip “fagure”, in cofraje metalice, spatiale, de tip tunel si incalzitoare, cu
plansee din beton armat monolit;
Structuri tip “fagure”, realizate cu cofraje glisante si plansee de beton armat
monolit, cu rezemare discontinua pe contur si, mai rar, cu plansee din beton armat
prefabricat;
Structuri de tip “celular” cu plansee din beton armat monolit rezemate pe pereti
structurali si pe grinzi (rezemate la randul lor pe stalpi), avand de regula parter slab,
destinat magazinelor;
Structuri de tip “celular”, realizate in cofraje metalice plane, cu plansee si fatade
prefabricate.
d. Caracteristicile principale ale sistemelor constructive aplicate in aceasta perioada
Sistemele constructive aplicate in aceasta perioada pot fi analizate avand in vedere
principalele caracteristici ale constructiei exprimate intr-un numar de parametri ce se refera la:
Dimensiuni in plan (deschideri si travei), dimensiunile sectionale ale principalelor
elemente structurale din beton armat;
Greutatea cladirii;
Perioadele proprii de vibratie;
Forta taietoare de baza (sau coeficientul seismic de baza);
Ariile de forfecare ale peretilor structurali de beton armat;
Eforturile axiale de compresiune centrice ale stalpilor structurilor in cadre din beton
armat;
Procentele de armare;.
2.2. Aspecte referitoare la prescriptiile de proiectare antiseismica a cladirilor civile
executate intre anii 1963-1976 (conform P13-63 si P13-71).
Proiectarea si executia cladirilor rezistente la cutremure au la baza o serie de principii
si cunostinte moderne de inginerie seismica, care s-au constituit, s-au completat si perfectionat
ca urmare a analizei numeroaselor observatii si constatari privind comportarea cladirilor la
cutremure puternice, de-a lungul timpului in diferite regiuni seismice ale globului, precum si
dezvoltarile teoretice, insotite de amanuntite verificari experimentale sau numerice, asupra
comportarii reale sau simulate a cladirilor solicitate seismic.
Aceste cercetari si cunostinte au fost concretizate in prescriptii de proiectare si executie
a cladirilor situate in zone seismice. Ulterior aceste prescriptii au fost imbogatite continuu atat
pe masura producerii de noi cutremure cat si pe masura perfectionarii cunostintelor in ceea ce
priveste comportarea la solicitari statice si dinamice a materialelor, elementelor, subsistemelor
si sistemelor structurale.
Prescriptiile tehnice din tara noastra legate de proiectarea si executia cladirilor in zone
seismice, care au aparut prima data, cu caracter neoficial, dupa cutremurul din 1940, au trecut
prin diferite faze, finalizate si oficializate numai partial in decursul deceniului al VI-lea
(standardul de zonare seismica STAS 2923-52), capatand o formulare inchegata abia sub forma
standardului de zonare seismica STAS 2923-63 (revizuit) si a normativului pentru proiectarea
constructiilor civile si industriale in zone seismice, P13-63.
Prescriptiile tehnice romanesti aflate in vigoare la data producerii cutremurului din
1977, constau in principal din:
standardele de intensitati si zonare seismica (STAS 3684-71; STAS 2923-63 si
seria STAS 8879);
standardele si normativele de proiectare antiseismica (STAS 7766-68; STAS
9165-72; STAS 9315/1-73; normativele P13-71 si P2-76);
standardele cu caracter general pentru proiectarea constructiilor, mai ales a celor
din beton armat si metal.
Comparand aceste prescriptii tehnice cu cele actuale, revizuite si imbunatatite cu
cunostintele stiintifice capatate in urma cercetarilor nationale, dar si cu cele rezultate din
literatura de specialitate de pe plan mondial, se pun in evidenta tipurile de deficiente cu caracter
de generalitate care au rezultat in proiectarea constructiilor datorita prevederilor insuficient
fundamentate si precizate in prescriptiile tehnice.
Acestea se refera la:
parametrii seismici ai teritoriului tarii noastre insuficient fundamentati datorita
absentei datelor experimentale asupra cutremurelor de pamant romanesti;
modul de determinare a fortelor seismice;
metodele de calcul adoptate;
lipsa instrumentelor si a programelor performante de calcul;
conceptii de proiectare dinamica a constructiilor, tinand cont de comportarea
postelastica;
prevederi de conformare si alcatuire constructiva a elementelor structurale si
nestructurale si a sistemului cladirii in ansamblu.
2.3. Analiza comparativa a normativelor de proiectare antiseismica P13-63, P13-71, P100-
92, P100-2006
Primul normativ de proiectare antiseismica in tara noastra, P13-63, avea la baza
conceptia de proiectare pe baza unei forte seismice conventionale, conceptie care in acea
perioada era unanim utilizata pe plan international.
O deficienta majora a acestui normativ a constat in faptul ca nu permitea evaluarea
directa a comportarii structurilor in domeniul postelastic si nici nu continea concepte si
principii referitoare la acest aspect.
Seismele majore din 1977, 1986, 1990 au aratat incursiuni puternice ale structurilor in
domeniul postelastic, cu evidentierea unor degradari si avarii in elementele nestructurale, in
primul rand (datorita depasirii deformatiilor admisibile si a disiparii unei parti din cantitatea de
energie indusa de seism) si in elementele structurale (grinzi de cadru, rigle de cuplare, stalpi,
pereti structurali din beton armat, fundatii) datorita unor conformari structurale inadecvate la
nivel de element sau chiar de nivel structural.
In normativul P13-71 s-au introdus prevederi cu caracter general, urmarind realizarea
unei ductilitati a structurii cu regim de solicitari repetate si s-a admis utilizarea unor metode de
calcul mai avansate pentru cazurile justificate din punct de vedere tehnic. (vezi Tabel 2.1).
Rosturile antiseismice erau determinate conform relatiei:
2
2
22
1
2
11min 402H
HTC
H
HTC (cm) unde C1 si C2 sunt coeficientii seismici ai celor doua
costructii; T1 si T2, perioadele fundamentale de vibratie ale celor doua constructii in secunde;
H1 si H2, inaltimile celor doua constructii iar H=min(H1,H2)
Tabel 2.1.
Caract. Parametru P13-63 P13-71 P100/92 P100-3/2008
Det
erm
inar
ea f
ort
elo
r se
ism
ice
sau=
coeficient in
functie de clasa
de importanta a
coladirii (0.8-
1.4) S=cB *G
cB = Ks
for
for
for
Ks
cB,min = 2%
S=cB G
cB = Ks
for
for
for
Ks
cB,min = 2%
S=cB G
cB =
Ks
forTc
linear
decreasing
forTcTc+1.5
forTc+1.5
Ks
Tc=corner period
S=cB G
cB =
agq
ag= acceleratia
orizontala de
proiectare
= coeficient de
amplificare
dinamica
Ks= coeficient
de intensitate
seismica
sau=
coeficient de
comportare
sau=
coeficient de
echivalenta
Conform normativelor P13-63 si P13-71, coeficientii seismici de baza cei mai mari au
fost considerati pentru perioadele pana in 0.3 respectiv 0.4 sec., in timp ce pentru perioade
cuprinse intre 0.9-1.5 sec. valorile scad de pana la 5 ori. Spectrele de raspuns seismic, dinamice
liniare si neliniare pentru accelerograma Vrancea NS 1977 (inregistrata la INCERC) pun in
evidenta raspunsuri maxime (in viteze, acceleratii, deplasari, energii) tocmai pentru intervalul
de perioade 0.9 –1.5 sec..
Schimbarea hartii de macrozonare seismica dupa seismul major din martie 1977, pune
in evidenta situatii foarte grave pentru localitatile carora li s-a marit gradul de protectie
antiseismica , conform normativului P100-92. Municipiul Bucuresti care era considerat cu grad
de protectie antiseismica 7, conform normativelor P13 si care conform normativului P100-
1/2013 are Ks=0.30 (ag=0.30g) si Tc=1.6 a trecut in gradul de protectie antiseismica 8. Rezulta
ca toate constructiile au fost calculate cu valori reduse de forte seismice, in special cele cu
perioade peste 0.3-0.4 sec.
Domeniul cladirilor social culturale si de locuit, cu perioade proprii de vibratie cuprinse
intre 0.50 si 2.00 sec., proiectate conform normativelor P13 au cB-ul de proiectare de circa 3-4
ori mai mic decat cel impus de folosirea noului normativ de protectie antiseismica P100-92.
Municipiul Craiova, considerat in gradul 6 de protectie antiseismica (si deci nu era
necesar calculul la incarcari seismice) a trecut conform normativului P100-92 in gradul de
protectie antiseismica 71/2 (Ks=0.16; Tc=1.0 sec.) iar conform P100-1/2013 la ag=0.20g;
Pentru identificarea caracteristicilor de rigiditate, rezistenta si a comportarii la actiunea
cutremurului din 4 martie 1977, au fost realizate modele idealizate de structuri P13; s-au
considerat regimuri medii de inaltime (P+4E, P+6E si P+10E); in plan a fost considerata o
trama de 4.20 x 4.20 m. cu 3 deschideri si 9 travei, care poate fi compartimentata pentru diferite
tipuri de functiuni: locuinte, cladiri administrative, hoteluri, etc.
Structurile care au fost considerate pentru realizarea modelelor idealizate au fost
dimensionate conform normativului P13-63. Valorile perioadelor proprii de vibratie si ale CB
au fost calculate cu modele conform P13 .
Analizele dinamice neliniare (DNL), efectuate pe modele plane, cu programul
ANELISE, in anii 2000 la Departamentul de Constructii Civile, Inginerie Urbana si
Tehnolohie, de la UTCB, au pus in evidenta perioade proprii de vibratie mai mari si valori
efective de CB reduse; s-au considerat pentru accelerograma Vrancea NS 1977 trei niveluri de
scalare corespunzatoare valorilor de ag=0.08-0.20 si 0.24g (Tabel 2.2)
Tabel 2.2
Structuri de tip P13
Cadre din b.a. Duale din b.a. Cu nivel slab din b.a. Cu pereti cuplati din
b.a.
T1 CB Ey T1 CB Ey T1 CB Ey T1 CB Ey
Sec. % tfm Sec. % tfm Sec. % tfm Sec. % tfm
P13-63 0.70 3.00 - 0.38 4.3 - 0.59 2.8 - 0.38 4.6 -
Cal
cule
din
amic
e
nel
inia
re 0.08g
0.94
9 27
0.55
8.6 3
1.04
- -
0.18
9 -
0.20g 13 130 15.9 38.4 4.2 29.4 20 0.42
0.24g 14 166 17.3 54.7 - - 25 1.72
Valorile de CB foarte apropiate pentru ag=0.20 si 0.25g indica lipsa rezervelor de
rezistenta in cazul unui seism mai puternic.
Valorile energiei disipate prin deformatii postelastice Ey ne conduc la urmatoarele
concluzii:
Structurile P13 se plastifica chiar si pentru ag=0.08g;
Pentru cladirile cu parter slab circa 40% din energie este disipata prin stalpii de
la parter iar restul se distribuie unifor pe inaltime;
Disiparea de energie se face prin toate tipurile de elemente structurale si pe toata
inaltimea cladirii;
Valorile (cerintele de factori de ductilitate rotationala) au rezultat cu valori
semnificative pentru ag=0.20g;
In tabelul 2.3 sunt prezentate valori comparative pentru coeficientii seismici de baza
(%) pentru clasa de importanta III si conditii normale de teren.
Tabel 2.3
Tipul constructiei T (sec)
P13-63 P13-71
Gradul de intensitate
seismica
Gradul de intensitate
seismica
7 8 9 7 8 9
Cladiri P+9 cu
structura flexibila 1.00 2.20 4.40 8.80 2.00 3.40 5.40
Cladiri P+9 cu
structura duala 0.55 3.10 6.10 12.20 4.00 6.50 10.40
Cladiri P+9 cu
structura rigida
0.31-
0.45 3.70 7.40 14.80 4.90 8.10 13.00
2.4. Deficientele structurilor proiectate pe baza normativelor P13. Comportarea „in situ”
a cladirilor la seismele din 1977, 1986 si 1990 .
Caracteristicile generale de comportare (degradari, avarieri, nivelul de siguranta contra
colapsului partial sau general) sunt determinate de deficientele prescriptiilor.
Evolutia coeficientilor seismici de baza conform normelor normativelor de protectie
seismica in Romania este prezentata in figura 2.1.
Figura 2.1 – Coeficienti seismici de baza
Studiile de cazuri realizate pe baza metodologiei de calcul DNL, cu utilizarea metodelor
spectrale de investigare urmarind schemele logice prezentate, au pus in evidenta urmatoarele
concluzii cu caracter de generalitate:
Spectrul are valori care scad foarte repede pentru constructii cu T1 >0.3 sec. (P13-
63) sau >0.4 sec. (P13-71);
Valorile supraunitare ale coeficientului nu pun in evidenta comportarea reala
postelastica a structurilor; in conformitate cu P100-1/2006 si 2013, acest coeficient este
inlocuit cu q=coeficient sau factor de comportare, care se afla de aceasta data la
numitorul coeficientului seismic de baza si care are valori care ajung si la 6.75 pentru
cladirile noi din b.a., in timp ce pentru cladirile existente, in concordanta cu P100-
3/2008 acesta trebuie luat cu valori de 2.5 (aproximativ 0.40);
Valorile coeficientilor seismici de baza CB au rezultat foarte mici pentru structurile
curente;
Gradul de intensitate seismica considerat pentru Bucuresti era 7, cu valori Ks=0.025
(P13-63) respectiv 0.03 (P13-71), seismele care au urmat au aratat necesitatea majorarii
gradului de intensitate seismica la 8 (P100-92) cu valori Ks=0.20; de aici rezultand cel
putin o dublare a coeficientului seismic de baza in actualele prescriptii respectiv
ajungandu-se la ag=0.30g, in conformitate cu P100-1/2013;
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
T (sec.)
P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-06
Deficiente datorate lipsei de ductilitate ale elementelor structurale datorita lipsei
armaturilor de confinare (valori mari de o/fcd);
Deficiente datorate modurilor de rupere fragile care au aparut la stalpi, rigle de cuplare,
pereti structurali din beton armat, noduri si elemente scurte;
La structurile cu pereti structurali din beton armat se constata de obicei lipsa armaturilor
verticale si orizontale de pe inima;
La unele structuri cu caracter de repetabilitate (M1F4, M1F8) se constata o proasta
conformare structurala a peretilor structurali din b.a.;
Exista o multime de structuri cu pereti structurali de beton armat care pe directie
longitudinala au o singura linie de rezistenta (de tip pereti structurali) cu insuficienta
rigiditate, rezistenta, arie de forfecare, etc;
Dezvoltarea unui MDE absolut intamplator si defavorabil, cu localizari de disipare de
energie la un nivel (ex. Cladirile cu parter slab);
Posibilitatile limitate de calcul din perioada respectiva impreuna cu forme in plan si pe
verticala dificile sau cu sectiuni neregulate de elemente structurale (in special verticale)
au condus la simplificari mari, deseori chiar la pierderea fenomenelor importante, si
deci la stabilirea unor eforturi sectionale cu grad ridicat de incertitudine;
Structurile avand rigiditate mica (T1=1.00-1.50 sec.) au suferit o amplificare dinamica
maxima in urma seismului din martie 1977;
Deficiente de executie datorate, de exemplu, modului de punere in opera a betonului,
lipsei vibrarii, tehnologiilor deficitare de executie, rosturilor de turnare,etc.
a. Date si consideratii generale
Constructiile de locuinte si o parte din cele social-culturale prin specificul lor
functional, sunt ocupate in permanenta aproape la capacitatea lor maxima (oamenii isi petrec
cel putin jumatate din viata in locuinte), astfel incat din acest punct de vedere comportarea la
seisme prezinta o mare importanta.
Prezentarea comportarii la cutremur se va face pe tipuri de sisteme constructive si in
detaliu pe cateva din constructiile tip, cu o pondere importanta in fondul locativ.
Densitatea mare a sistemelor constructive si a variantelor de solutii in cadrul acestora a
prilejuit obtinerea a numeroase date cu privire la comportarea comparativa, foarte variata, a
diferitelor tipuri de cladiri de locuit, deosebit de utile, in vederea alegerii si perfectionarii
conceptelor de proiectare.
b. Comportarea cladirilor la actiunea seismica, in functie de sistemul constructiv
Cladiri din panouri mari
Cladirile de locuit integral prefabricate, din panouri mari, au o forma in plan de tip
“bara” si o structura “fagure”, cu pereti structurali pe ambele directii.
Aceste cladiri s-au comportat relativ bine la actiunea cutremurelor din 1977, 1986 si
1990, nesemnalandu-se avarii la elementele structurale, care sa afecteze siguranta
gravitationala sau seismica, comportare explicabila printr-o rigiditate ridicata datorata peretilor
desi din beton armat.
Avariile evidentiate constau in fisuri in zonele de imbinari dintre panouri (mai ales la
cele cu imbinari la colturi), la intersectiile peretilor, ca si la rosturile de rezemare a panourilor
de planseu pe cele de pereti. De asemenea in riglele de cuplare s-au semnalat fisuri la 45.
Natura imbinarilor dintre panourile mari, cu profilaturi pentru transmiterea
compresiunilor si cu armaturi pentru preluarea intinderilor, a facut ca acestea sa lucreze ca
disipatori de energie si sa asigure conlucrarea structurala a ansamblului.
Cladiri cu pereti structurali de beton armat
Cladirile de locuit cu pereti structurali de beton armat monolit, constituie ponderea cea
mai mare dintre toate sistemele constructive aplicate in zonele seismice, mai ales pentru
cladirile de locuit inalte.
Sub aspectul armarii peretilor de beton armat monolit , urmarindu-se micsorarea
consumului de otel, in unele cazuri s-a redus aceasta armare sub limita permisa, practicandu-
se numai o armare generala la parter si la ultimul etaj, pentru preluarea partiala a contractiilor
si dilatarilor, completata cu armari locale la capetele peretilor si la bordarile golurilor.
Aceasta situatie a accentuat gradul de fisurare (o mai mare deschidere a fisurilor) ceea
ce a dus la urmari negative in comportarea la cutremure.
Comportarea la cutremure a fost diferita in functie de numarul de niveluri, de tipul de
structura utilizat, de intensitatea excitatiei pe amplasamente si bineinteles de calitatea executiei.
La cladirile inalte cu structura celulara sau fagure s-au inregistrat degradari puternice si
mai ales cazuri frecvente de avariere medie, in special la nivelurile inferioare. Aceste degradari
s-au concentrat in zonele cu sensibilitati si anume: rigle de cuplare, bulbi.
Ca tipuri de avarii caracteristice, aparute la cladirile inalte cu pereti structurali de beton
armat monolit, mentionam:
Avarierea riglelor de cuplare, cuprinzand intreaga gama de avarii de la fisuri fine,
pana la ruperea completa cu iesirea din lucru, avarii aparute mai ales in treimea
inferioara, insa extinse uneori pe toata inaltimea cladirii. Cele mai frecvente au fost
fisurile inclinate (in X), dar au existat si cazuri cu trasee arbitrare (verticale,
orizontale). Foarte multe dintre fisuri au continuat in placa, in special in zonele
caselor scarilor.
Avarierea peretilor structurali de beton armat monolit (montantilor) constand in:
Ruperea din compresiune a bulbilor peretilor structurali, in special in zona
inferioara, caracterizata prin zdrobirea si expulzarea betonului, flambarea
armaturilor longitudinale si uneori desfacerea celor transversale
Fisurarea multipla a inimilor peretilor, pe mai multe niveluri, incepand cu fisuri abia
perceptibile pana la crapaturi de 2-3 mm, pe directie oblica, datorita lipsei
armaturilor pentru preluarea fortei taietoare sau chiar orizontale (in cazul executarii
cu cofraje glisante) sau verticale in zonele slabite de tijele de glisare.
Fisuri pe conturul planseelor la cladiri executate cu cofraje glisante, in zonele de
rezemare, datorita deficientelor de executie.
In ansamblu se poate conchide ca avariile structurilor cu pereti din beton armat monolit
se datoresc in primul rand insuficientelor de conformare si dimensionare, din lipsa unor
prescriptii fundamentale, datorita sensibilitatii unor elemente structurale la actiuni seismice
suprapuse cu deficiente sau insuficiente de executie (betoane segregate, betoane slabe, lipsa
sau pozitionarea incorecta a armaturilor), iar pe de alta parte depasirea actiunilor seismice avute
in vedere la proiectare.
Cladiri din cadre de beton armat
Cladirile de locuit cu structura in cadre de beton armat, au fost realizate atat pentru
putine niveluri (S+P+4E) dar si pentru S+P+8-14E, sau chiar mai mult.
Varietatea solutiilor utilizate la proiectarea cladirilor de locuit cu structura in cadre de
beton armat si totodata complexitatea factorilor care influenteaza comportarea acestor
constructii la actiunea solicitarilor seismice, au facut ca imobilele realizate cu acest sistem
constructiv sa prezinte caracteristici diferite de comportare la actiunea seismica, pornind de la
situatii cand nu s-au inregistrat (aparent) avarii in structura si pana la avarii foarte grave.
Desigur, in comportarea generala a cladirilor de locuit cu structura in cadre, cel mai
mult de suferit au avut cladirile inalte, la care s-au inregistrat avariile “caracteristice”.
Cazurile tipice de avarii la cladirile cu structura in cadre constau atat in degradari ale
elementelor componente ale structurii de rezistenta (stalpi si grinzi) cat si in avarieri importante
ale elementelor nestructurale, care formeaza de regula panouri de zidarie de umplutura mai
rigide, amplasate in ochiurile (mai flexibile) ale cadrelor.
Toate aceste avarii au fost localizate, asa cum este normal, la parter si la primele 3-4
niveluri (practic in treimea inferioara).
Una din cauzele avariilor tipice aparute la cladirile cu aceasta structura o constituie lipsa
de cunoastere si de reglementare fundamentala prin prescriptii de proiectare, in acea perioada,
a considerarii rigiditatii structurilor in cadre si mai ales a modurilor de conlucrare, la excitatii
dinamice repetate de mare intensitate, a ansamblului format din doua categorii de elemente cu
caracteristici foarte diferite: cadrele de beton armat si panourile de umplutura din zidarie, de
regula impanate in ochiurile cadrelor, precum si rezistenta si rigiditatea redusa a cadrelor de
beton armat, in special la eforturi sectionale de tip forta taietoare.
Ca urmare a acestei situatii, a aparut o diferenta mare intre rigiditatea cladirii, estimata
la proiectare si rigiditatea efectiva realizata din constructie. Datorita conlucrarii dintre cadrele
de beton armat si panourile de umplutura din zidarie, in prima faza a actiunii seismice,
raspunsul cladirilor corespunde unor sisteme cu rigiditate de ansamblu sensibil mai mare decat
cea estimata, raspunsurile seismice apropiindu-se in unele cazuri de cele ale “zidariei
inramate”.
Prin aceasta, pe de o parte, se maresc sarcinile seismice preluate de cadre (cu mult peste
cele avute in vedere la proiectare), putand aparea din nesimetrii efecte puternice de torsiune,
din distributia neavantajoasa a peretilor de umplutura, ceea ce provoaca suprasolicitarea si
degradarea , mai ales a stalpilor, la actiunea eforturilor sectionale de tip forta taietoare. Pe de
alta parte, elementele nestructurale, sunt antrenate de cadre in deformarea lor, (a caror deplasare
nu a fost limitata prin calcul), pe care peretii nu o pot urmari, fiind alcatuiti din materiale cu
rupere casanta (caramida plina presata, beton celular autoclavizat ), practic fara rezistenta la
intindere. In acest mod, zidariile participa primele la preluarea solicitarilor seismice,
constituind primele posibilitati de disipare a energiei si ca urmare sufera degradari importante
(chiar expulzari si prabusiri), dupa care solicitarile se transmit in totalitate cadrelor. In
continuare, daca structura este bine conformata si dimensionata, cadrele de beton armat pot
asigura rezerve suficiente pentru disiparea energiei prin incursiuni in domeniul plastic, iar
zidaria, cel mult mai poate lucra prin zonele sale nedegradate, in noi forme de echilibru, prin
fisurari si degradari repetate.
Avariile caracteristice provocate de actiunea seismica la elementele structurale
reprezinta in general avarii clare produse in stalpi si grinzi (semnalate la cutremurele din 1977,
1986 si 1990) ca urmare a eforturilor sectionale de tip: forte axiale, momente incovoietoare si
forte taietoare. In afara acestor avarieri clare, au aparut insa o serie de avarii confuze datorita
unor fenomene auxiliare (inclusiv defecte de executie) care au facut neclara configuratia
avariilor constatate.
In cazul stalpilor, s-au inregistrat avarii functie de preponderenta eforturilor
mentionate:
Atunci cand au predominat eforturile sectionale de tip momente incovoietoare,
avariile caracteristice au aparut mai ales la stalpii svelti, prin producerea de AP la
ambele capete sub actiunea momentului incovoietor si a fortei axiale (compresiune
sau intindere excentrica), concretizate prin aparitia unor fisuri sau chiar crapaturi
orizontale (normale pe axa stalpului) indicand intrarea in curgere a armaturii,
deseori in dreptul unor rosturi de lucru defectuos trasate, insotite deseori de
zdrobirea si exfolierea betonului in zonele comprimate si flambarea armaturilor
longitudinale.
In cazul preponderentei efortului axial de compresiune, datorat incarcarilor
gravitationale si efectelor indirecte (de rasturnare) a incarcarilor seismice, au aparut
ruperi (zdrobiri) casante, de regula la portiunile centrale ale stalpilor si mai ales in
zonele cu betoane segregate de tipul “dublu con”. Aceste ruperi au fost insotite de
exfolierea laterala a betonului, flambarea armaturilor si uneori desfacerea sau
ruperea etrierilor.
Actiunea predominanta a eforturilor sectionale de tip forte taietoare, s-a manifestat
in mod foarte clar, in general la stalpii medii si scurti, insuficienti asigurati la acest
tip de solicitari, avand ca urmare fisurari sau chiar ruperi casante din forfecare, in
sectiuni inclinate, producand o dislocare oblica a stalpului. In general fisurarea sau
ruperea inclinata a stalpilor este rezultatul unor incursiuni puternice in domeniul
postelastic, practic printr-o stare compusa de solicitari din incovoiere, forta taietoare
si forta axiala, si a mecanismului care asigura capacitatea de rezistenta a stalpului
in sectiuni inclinate si care depinde in principal de rezistenta la intindere a
betonului, de armarea transversala si rezistenta betonului zonei comprimate.
Avarii “mai confuze” au aparut in cazul unor interactiuni “necontrolate” cauzate de
prezenta unor elemente aparent nestructurale (parapeti, scari, centuri rigide) care au
transformat stalpii in stalpi “scurti” generand ruperi casante, fin forta taietoare.
La grinzile cadrelor au fost puse in evidenta urmatoarele cazuri de avariere:
Producerea de AP la capete, datorate eforturilor sectionale de tip momente
incovoietoare, manifestate prin fisuri (si mai rar crapaturi) normale la partea intinsa,
superioara sau inferioara a grinzilor. Asemenea fisuri mai dezvoltate (crapaturi) au
fost insotite si de cedari ale zonei comprimate de beton, in unele cazuri cu flambari
de armatura, dar numai sub actiunea momentelor negative, deci la partea inferioara
a grinzilor, in apropierea reazemelor (zona comprimata sub actiunea momentelor
pozitive de la partea superioara, fiind sensibil mai puternica datorita placii).
A doua categorie de avarii clare a constat din fisuri oblice situate spre reazeme si
pornind de la partea inferioara (unde sunt mai pronuntate) uneori fiind insotite si de
dislocari izolate. Aceste avarii, cu caracter casant, provin din eforturile principale
de intindere, provocate de actiunea fortelor taietoare. In unele cazuri fisurile oblice
sunt fine si distribuite pe o zona intinsa.
Avariile cu configuratie “neclara” au fost mai dese in cazul grinzilor, datorita unor
fenomene auxiliare, neglijate la proiectare, ale caror efecte suprapuse au influentat
modul de avariere. Asemenea cazuri au fost provocate de:
o Micsorarea deschiderilor datorita existentei unor reazeme izolate si care au
dus la ruperi casante in “X”;
o Existenta unor incarcari concentrate mari , ca efect al rezemarii unor grinzi
secundare, importante pe grinzile principale, al caror efect poate fi
amplificat de seism, producand fisuri verticale in dreptul lor;
o Efecte de “tirant” din interactiunea cu zidaria de umplutura, intinderi care
suprapuse cu incovoierea si forta taietoare au condus la aparitia de fisuri
casante in mai multe sectiuni normale pe axa grinzii, si care au trecut uneori
si in placi, actiunea alternanta a solicitarii seismice care au produs uneori
fisuri inclinate din forta taietoare, actionand cu directie inversa fata de cazul
curent, respectiv inclinat spre camp.
Cu privire la modul de comportare a structurilor in cadre de beton armat la actiunea
seismelor majore si la natura avariilor aparute, necesita a fi subliniate si alte aspecte principale
puse in evidenta:
Aparitia AP a fost in foarte multe cazuri cu totul intamplatoare, nefiind stapanita
prin proiectare, ceea ce a dus de multe ori la producerea unor avarii mari si mai
ales in sectiuni nedorite;
Solicitarile din forte taietoare si avariile produse de acestea, in elementele
cadrelor din beton armat si mai ales in stalpi, constituie o problema complexa
insuficient elucidata prin prescriptiile existente
c. Comportari specifice la actiuni seismice ale unor tipuri de cladiri
Avand in vedere folosirea in aceasta perioada pe scara larga a “proiectelor tip” cateva
dintre sectiunile cu pondere mare in fondul de locuinte existent au prezentat anumite avarii
caracteristice.
Sectiunea “R”
Descriere, alcatuire si structura
Sectiunea “R” reprezinta o structura tip “fagure” (bara decalata) executata, in general,
prin glisare, cu beton de marca B200 (C12/15), cu plansee monolite in majoritatea cazurilor
(dar si cu plansee prefabricate) rezemate discontinuu in locasurile prevazute in peretii
structurali de beton armat. Solutia s-a aplicat de regula la cladiri cu S+P+9 – 12 etaje, fara spatii
comerciale la parter.
Aplicarea a inceput in 1962 in B-dul Muncii apoi s-a extins in cartierele Pajura, Berceni,
Titan, Militari, Colentina, Drumul Taberei, pana in 1972 executandu-se 111 tronsoane cu cca
10.000 apartamente, in general in cladiri cu cate un singur tronson, si foarte rar din cate doua
alipite decalat.
Exista doua variante principale de partiu al parterului, in functie de modul cum sunt
amplasate intrarile.
Structura de rezistenta este dictata de alcatuirea fiecarui tronson, prin reunirea a doua
corpuri longitudinale, decalate in plan, in directie longitudinala cu circa 3.35 m. Aceste doua
corpuri sunt despartite printr-o travee centrala de 2.8 m latime, care contine capetele celor doua
case ale scarilor si ascensoarele, iar la mijloc curtea de lumina.
Grosimea peretilor structurali de beton armat este uniforma de 15 cm, pentru toti peretii
structurali interiori si pe toata inaltimea cladirii. Peretii structurali exteriori, inclusiv stratul de
termoizolatie din blocuri de beton celular autoclavizat au grosime de 30-32 cm.
Comportarea la cutremure si avarii tipice suferite
Ca particularitati si aspecte specifice de comportare la cutremure a cladirilor cu pereti
structurali de beton armat executate cu sectiune “R” se mentioneaza:
Desi structura este prevazuta cu doi pereti structurali de beton armat mediani pe
directie longitudinala, comportarea sa a fost slaba, datorita golurilor intrarilor si a
lipsei de continuitate a peretilor structurali transversali
Datorita conditiilor de executie prin glisare, intreruperile frecvente in turnarea
betoanelor, rosturile orizontale defectuos tratate precum si segregarile de betoane
in numeroase locuri, au condus la aparitia unor crapaturi in sectiunile slabite,
inclusiv in zonele tijelor de glisare, uneori amplasate excentric;
Armarea insuficienta (p<0.1%), pozitionarea inadecvata a armaturilor , calitatea
prescrisa si realizata a betoanelor pentru peretii structurali dar si pentru riglele de
cuplare, incorporarea de corpuri straine in masa betoanelor, mai ales la peretii
exteriori (prevazuti cu termoizolatie din beton celular autoclavizat);
Avariile constatate la cladirile cu sectiune “R” au cuprin intreaga gama de forme si
gravitate, functie de care pot fi clasificate astfel:
Avarii usoare – constand de regula din:
o fisuri orizontale, vericale, oblice sau in “X”, in toate riglle de cuplare;
o fisuri oblice in montantii de la parter creati prin spargerea peretilor structurali
longitudinali pentru asigurarea intrarilor;
o fisuri verticale, oblice sau in “X” in parapetii caselor scarilor (cauzate si de
efectul de torsiune);
o fisuri orizontale (uneori cu striviri locale, la nivelul rezemarii planseelor, sau la
rezemarea rampelor prefabricate la scari), verticale sau oblice in peretii
structurali longitudinali sau transversali (in special la parter si primele niveluri),
aparute in zonele slabite de rosturile de turnare defectuos realizate, in dreptul
tijelor de glisare (mai ales la capetele peretilor structurali unde au produs practic
separarea bulbilor de inimi).
Avarii moderate – cuprinzand:
o Crapaturi oblice sau in “x” in majoritatea riglelor de cuplare;
o Fisuri pana la crapaturi verticale sau orizontale in peretii structurali de beton
armat (cu exceptia celor prezentate anterior) aparute mai ales in peretii
structurali longitudinali, in dreptul niselor de instalatii sau la intersectia cu
peretii structurali transversali;
o Fisuri orizontale in dreptul rosturilor de turnare din peretii structurali
transversali, care au patruns si in bulbi;
o Fisuri oblice in peretii structurali de beton armat mai ales in cei transversali, mai
rigizi, continui pe latimea cladirii.
Avarii importante – constand in:
o Fisuri si striviri orizontale in bulbii peretilor structurali transversali;
o Crapaturi oblice in peretii structurali transversali si in bulbi
o Distrugeri pana la ruperi complete, cu iesiri din lucru la riglele de cuplare.
Distrugeri – cuprinzand:
o Ruperea betonului cu dislocari si desprinderi, expulzari si chiar deplanari de la
verticala, in peretii structurali si in bulbi (mergand pana la sectionarea completa
a acestora, cu flambarea armaturii), in special la parterul cladirilor.
Sectiunea “OD”
Descriere, alcatuire si structura
Sectiunea “OD” este cu o structura de tip “fagure” executata cu regim de inaltime
S+P+9-10 etaje, cu locuinte la toate nivelurile, inclusiv la parter.
Initial intreaga structura se realiza din beton armat monolit, folosind cofraje tip tego sau
metalice plane si tip tunel, cu peretii de inchidere si compartimentare din zidarie de caramida
plina presata.
Ulterior s-au introdus treptat, elemente prefabricate: panouri de fatada, rampe de scari,
iar pentru peretii despartitori s-au adoptat blocuri si fasii din beton celular autoclavizat.
Sectiunea “OD” a fost intens aplicata in perioada 1965-1976, la peste 160 de tronsoane,
cu cca 8000 de apartamente, incladiri cu mai multe tronsoane (mergand pana la 9 – in cazul
unor bare liniare si pana la 12 in cazul unor trasee frante) in diverse zone ale Bucurestiului:
Colentina, Iancului, Pantelimon, Berceni, Militari (din care blocul OD16 din B-dul Pacii, la
care s-a prabusit tronsonul F, la cutremurul din 04.03.1977), Drumul Taberei, precum si cateva
cladiri izolate pe soseaua Alexandria si Titan.
Structura de rezistenta a sectiunii “OD” este compusa din pereti structurali de beton
armat monolit B200 (C12/15), pe doua directii, de 14 cm grosime pe toata inaltimea. Pe directie
longitudinala exista un singur perete structural, format din doua segmente principale,
coplanare, de o parte si de alta a traveii casei scarii si portiuni de pereti structurali longitudinali
cu traseu sicanat datorita prezentei logiilor.
Peretii structurali transversali sunt de doua tipuri:
Doi pereti structurali centrali delimitand casa scarii si doi peret structurali
extremi, delimitand tronsoanele
Ceilalti patru pereti structurali de beton armat monolit sunt cu decalaje de circa
1.3 m (in “baioneta”)
Comportarea la cutremure si avarii suferite
Dintre particularitatile comportarii la cutremure si avariilor inregistrate, cele mai
semnificative pentru aceasta sectiune sunt:
accentuare a avariilor (ca numar, gravitate si extindere pe nivelurile superioare) la
peretele structural median longitudinal, atat sub forma fisurilor sau crapaturilor
verticale (o parte dintre ele din fenomenul de contractie) cat si sub forma fisurilor
sau crapaturilor oblice, aparute pe portiunile unde distanta dintre peretii transversali
este mai mare (din insuficienta armare pe inima la forta taietoare). Aceste fenomene
au aparut mai pregnante la cladirile cu sectiune “OD” a caror axa longitudinala a
fost orientata pe directia predominanta de actiune a seismului major din 04.03.1977;
Fisuri patrunse, oblice si mai ales in forma de “x” a montantilor centrali dintre cele
doua usi care strapung peretii structurali transversali si care incadreaza casa scarii;
Fisuri numeroase in plansee, in mare parte existente inainte de seisme, datorate
deschiderilor relativ mari ale placilor si agravate la cutremure;
Separari ale peretilor de inchidere si compartimentare de structura de beton;
Datorita decalarilor intre tronsoane au aparut avarii la rosturi.
Spre deosebire de celelalte sectiuni tip, la aceasta sectiune avariile grave apar relativ
brusc, neanuntate de aparitia unor fisuri inclinate in peretii structurali. Aceasta confera
mecanismului de cedare un caracter de pierdere de stabilitate.
Sectiunea “M1F8”
Descriere, alcatuire si structura
Sectiunea “M1F8” este cu o structura de tip “celular” executata cu regim de inaltime
S+P+6 - 11 etaje, in trei variante in ce priveste destinatia parterului: cu locuinte la toate
nivelurile, inclusiv la parter, cu magazine la parter sau cu crese si gradinite la parter. Aceasta
sectiune a fost folosita in perioada 1973-1976 la 235 de tronsoane cu circa 9000 de apartamente,
realizate grupat in mai multe cartiere: Drumul Taberei, Soseaua Giurgiului, Berceni, Parcul
Tineretului, Pantelimon, D-na Ghica, Lacul Tei, Calea Dorobantilor si Bulevardul 1 Mai,
precum si cateva cladiri izolate pe Soseaua Iancului si in Titan.
Structura de rezistenta este compusa din pereti structurali de beton armat pe ambele
directii (formand un nucleu central), plansee, grinzi si stalpi din beton armat din care peretii
structurali, stalpii si grinzile longitudinale din beton armat monolit iar grinzile transversale,
planseele si scarile din beton armat prefabricat, in zona rezemarii panourilor de planseu pe
peretii structurali realizandu-se subcenturi.
Peretii structurali (armati cu plase sudate in inimi si cu PC52 in bulbi) au grosime de 18
cm, mai putin cei din zona nucleului central care au 22 cm la parter.
Stalpii perimetrali au sectiuni de 110x25, marca betonului este B200 (C12/15), iar in
cazul cladirilor cu magazine sau crese-gradinite la parter, B250 (C16/20) pentru acest nivel, ca
si toate grinzile prefabricate.
Peretii de inchidere si compartimentare sunt din beton celular autoclavizat (blocuri sau
fasii) iar din 1976 exista chiar si o varianta cu elemente prefabricate din beton armat de 7 cm
grosime.
La varianta cu crese-gradinite dispar peretii structurali mediani din exteriorul nucleului
central. De asemenea pentru zonele in care s-au proiectat la gradul 8 de seismicitate (Parcul
Tineretului) au fost adaugati pereti structurali transversali suplimentari la cele 4 colturi ale
cladirii.
Comportarea la cutremure si avarii tipice suferite
Ca particularitati si aspecte specifice de comportare la cutremure a cladirilor cu pereti
structurali de beton armat executate cu sectiune “M1F8” se mentioneaza:
Fisurarea sau craparea oblica sau in “x” a peretilor structurali transversali centrali,
exteriori nucleului, produse in general la nivelurile inferioare, in cazuri mai grave
extinzandu-se chiar si la nivelurile superioare. Acolo unde orientarea cladirii a
favorizat acest lucru, s-au inregistrat aceleasi tipuri de avarii si la peretii structurali
longitudinali;
Fisuri si crapaturi verticale in zonele de intersectie ale peretilor structurali exteriori
nucleului, de pe cele doua directii principale, datorita faptului ca planseul nu a
constituit o “saiba” rigida si rezistenta, decat in cazul celor monolite;
Fisurarea si craparea riglelor de cuplare (mai ales a celor transversale) mai
pronuntata la treimea inferioara dar deseori extinse la toate nivelurile;
Rareori s-au observat fenomene de striviri in stalpi sau bulbi, fiind in general reduse
ca intindere (30-50cm) si reprezentand numai un inceput de flambare a armaturilor
longitudinale, in cazurile in care etrierii erau mai rari sau chiar lipseau pe portiuni
mai intinse.
In comparatie cu alte sectiuni, sectiunea “M1F8” prezinta o comportare mai omogena
si cu o mai egala repartizare a avariilor pe inaltimea cladirilor, cu o gravitate mai redusa, ne
semnalandu-se rupturi sau dislocari, in special datorita nucleului central, suficient de rigid si
rezistent.
Sectiunea “M1F4”
Descriere, alcatuire si structura
Sectiunea “M1F4” este cu o structura de tip “celular” executata cu regim de inaltime
S+P+10 etaje, in doua variante in ce priveste destinatia parterului: cu locuinte la toate
nivelurile, inclusiv la parter, cu magazine la. Aceasta sectiune a fost folosita in perioada 1970-
1976 la 91 de tronsoane cu circa 5000 de apartamente, realizate grupat in mai multe cartiere:
Drumul Taberei, Soseaua Giurgiului, Pantelimon, Bulevardul Titulescu, Lacul Tei, Soseaua
Alexandria, Soseaua Iancului , Colentina si Militari.
Structura de rezistenta este constituita din pereti structurali de beton armat monolit pe
ambele directiiinsuficient armati (doi pereti longitudinali mediani si trei transversali intrerupti
la mijloc) initial cu grosimi uniforme de 20cm mai apoi 25 cm la parter si 18 cm in rest, plansee
prefabricate (B300 – C20/25) si grinzi transversale prefabricate de 20x48 (B250-C16/20) iar
stalpi din beton armat monolit de 30x90 cm.
Peretii de inchidere si compartimentare sunt din beton celular autoclavizat (blocuri sau
fasii) iar ulterior peretii exteriori s-au realizat din panouri prefabricate.
Comportarea la cutremure si avarii suferite
Dintre particularitatile comportarii la cutremure si avariilor inregistrate, cele mai
semnificative pentru aceasta sectiune sunt:
Cele mai frecvente avarii sunt in peretii structurali transversali, cuplati prin rigle de
cuplare pendulare la nivelul planseelor,sub forma de fisuri si crapaturi oblice, in “x”
si in dublu “x” sau chiar fisurari neregulate, dezvoltate uneori chiar pana la 2/3 din
inaltime.Peretele transversal central a fost, se pare, cel mai avariat;
In peretii structurali longitudinali au aparut frecvent fisuri verticale (datorate
fenomenelor de contractie) si mai rar fisuri oblice, cu precadere la tronsoanele cu
orientare dezavantajoasa.
Peretii structurali de pe cele doua directii formeaza in realitate profile din pereti
structurali care se pare ca au lucrat in intregime, astfel explicandu-se avariile
produse;
Fisuri si crapaturi sau chiar ruperi ale grinzilor de legatura din culoar, dintre peretii
structurali transversali
Fisurarea si craparea legaturilor la reazemele rampelor de scari, mergand uneori
pana la deplasari pe verticala ale acestora, datorita “galoparii” asincrone
longitudinale, a celor doua “corpuri” longitudinale ale cladirii, separate de culoarul
central;
Separari ale peretilor de inchidere si compartimentare de restul structurii din beton
armat, crapaturi si fisuri oblice si in “x”.
Sectiunea “CADRE 6,00 x 6,00”
Descriere, alcatuire si structura
Sectiunea “CADRE 6,00 x 6,00” s-a realizat in perioada 1974-1976, pe magistralele
principale din Bucuresti (Calea Dorobantilor, Soseaua Pantelimon, Bulevardul Titulescu,
Bulevardul 1 Mai, Soseaua Colentina) sub forma de locuinte cu S+P+10-12 etaje avand la
parter sau chiar la parter zi mezanin spatii comerciale.
Trama de 6 x 6 a rezultat ca rationala pentru inscrierea functiunilor comerciale.
Tronsoanele au, in general, lungimi de 30,50 m si latime de 12,50-13,00 m, casa scarii
si lifturile fiind in mod uzual dispuse in afara conturului dreptunghiular, pentru obtinerea unui
spatiu de 12x30 liber la parter.
Compartimentarile apartamentelor sunt realizate din fasii si/sau blocuri de beton celular
autoclavizat dispusi pe grinzi sau pe planseele din beton armat. Peretii exteriori, cu goluri mari
de ferestre, sunt realizate din blocuri de beton celular autoclavizat.
Structura de rezistenta a blocurilor este alcatuita din cadre de beton armat monolit ,
B250-300 (C16/20-C20/25), armate cu otel OB38 si PC52.
Planseele cu dale de 5.70x5.70 s-au realizat in urmatoarele solutii:
Panouri si semipanouri de 2.65x5.70x0.15 cu monolitizari largi in fasia centrala si
pe reazeme, care sa constituie continuitati in vederea realizarii unor placi continue,
cu rezemare pe patru laturi si armare pe doua directii.
Predale (cate doua) de 2.83x5.70x0.05 cu suprabetonare de 10 cm care sa constituie
o placa unica rezemata pe patru laturi
Dale din beton armat monolit de 15 cm grosime turnate pe cofraje refolosibile.
De la etajul 1 pana la ultimul, grinzile isi pastreaza sectiunea constanta de 30x55 cm pe
contur si 30x65 cm la interior. Sectiunile stalpilor variaza pe inaltimea cladirii in mai multe
trepte (la etajele 1, 5 si 8)
Ansamblul de cadre din beton armat monolit, in sens transversal cu doua deschideri si
in sens longitudinal cu 5 deschideri, au fost conformate si dimensionate pentru gradul VII de
protectie antiseismica.
Sistemul de fundare, alcatuit din benzi continui din beton armat dispuse in lungul
cladirii sub cele trei linii de cadre constituie impreuna cu planseul de peste subsol si “peretii
subsolului” o cutie antiseismica rigida.
Comportarea la cutremure si avarii suferite
Dintre particularitatile comportarii la cutremure si avariilor inregistrate, cele mai
semnificative pentru aceasta sectiune sunt:
Crapaturi in peretii de inchidere si compartimentare realizati din beton celular
autoclavizat, cu dezvoltari mai pronuntate la parter si/sau mezanin, diminuate catre
nivelurile superioare;
parte dintre peretii din panouri de beton celular autoclavizat s-au desprins pe contur,
creand linii separatoare intre panouri si plansee;
La o parte dintre pereti, crapaturile au fost patrunse ducand la dislocari importante;
S-au inregistrat avarii la zona rosturilor;
S-au produs fisuri si crapaturi inclinate in grinzi, in zonele de langa reazeme;
In zona casei scarii, s-au produs fisuri inclinate la grinzile paralele cu fatada
posterioara, la primele niveluri;
Consideratii finale in urma avariilor suferite de cladirile rigide P13
Din precedentele descrieri ale efectelor seismelor majore din 1977, 1986 si 1990, asupra
cladirilor cu pereti structurali de beton armat, realizate in perioada 1963-1976 se pot desprinde
urmatoarele concluzii cu caracter de generalitate:
Este necesar sa se aplice metode si procedee de calcul si conformare complexe, potivit celor
mai recente cercetari in domeniu, de preferat in domeniul dinamic Trebuiesc evitate
structurile care prezinta cate o singura linie de pereti structurali de beton armat (longitudinal
sau transversal) indiferent de pozitie;
Trebuiesc evitate structurile cu disimetrii atat geometrice (in sectiuni, plan sau pe verticala),
cat si cele de materiale;
Forma in plan si pe verticala a cladirilor trebuie sa fie cat mai simpla, evitandu-se decalaje
intre liniile de pereti, “in trepte” sau “in baioneta”;
In cazul tronsoanelor cu caracteristici dinamice diferite, acestea trebuiesc separate prin
rosturi mai mari, pentru a nu aparea ciocniri care sa produca avarieri locale
In cazul tronsoanelor cu caracteristici dinamice apropiate si cu aceiasi inaltime, o solutie
poate, ar fi sa se lege la partea superioara , pentru a se asigura o oscilare “in grup” sau “in
faza”, spre a se evita ciocnirile, si a se obtine o amortizare mai puternica a oscilatiilor
pachetelor de tronsoane;
Rosturile de lucru trebuiesc practicate numai in locurile indicate de proiectant sau cu
acordul scris al proiectantului si tratate in conformitate cu prescriptiile tehnice in vigoare
sau cu cele ale proiectantului;
Trebuiesc evitate pe cat posibil realizarea de profile din pereti structurali nesimetrice, care
sa lucreze in totalitate pe ambele directii, si care datorita disimetriilor (L sau T) ar conduce
la cerinte de rezistenta si ductilitate diferite sensibil in cele doua sensuri ale actiunilor
seismice;
Trebuiesc evitate pe cat posibil cladirile cu niveluri slabe, sau in situatia in care, inevitabile,
acestea apar, trebuiesc luate masuri specifice de conformare si dimensionare, care sa tina
cont prin aplicarea unor metodologii de calcul complexe, de existenta acestor zone slabe ca
rigiditate si/sau capacitate de rezistenta;
Evitarea modurilor de cedare neductile si/sau casante(fragile).
Avand in vedere ca fiecare tip de structura contine gandirea si conceptele codurilor
vremii aplicate in proiectareatunci putem spune ca deficientele semnalate pot fi deficiente
solitare din nepriceperea proiectantilor sau deficiente majoritare datorate imperfectiunii
codurilor si normativelor. Raspunderea insa cade deopotriva atat asupra autorilor de coduri,
atunci cand a fost vorba de “ignoranta” sau “rea vointa” ,
Observatii generale cu privire la comportarea cladirilor cu nivel slab (P13)
Cladirile cu nivel slab constituie una dintre cele mai studiate categorii in intreaga lume,
datorita gradului mare de raspandire: SUA, Japonia, Romania, Macedonia, Grecia,
Turcia, Algeria,etc, si in general in multe alte tari care din fericire nu sunt dispuse in
zone seismice, sau cu seismicitate ridicata.
Cladirile cu nivel slab, sunt cladiri la care unul sau mai multe niveluri are/au rigiditatea
cat si capacitatea de rezistenta mult inferioara celorlalte niveluri. De cele mai multe
ori acest lucru se intampla datorita conferirii unei alte destinatii, fata de celelate ,
respectivelor niveluri.
Caracterizarea corecta a unor asemenea niveluri se face ca:
o Nivel slab ca rigiditate – soft storey
o Nivel slab din punct de vedere al capacitatii de rezistenta – weak storey
o Nivel slab ca rigiditate si capacitate de rezistenta – soft & weak storey
De obicei nivelul slab are inaltimi mai mari ale elementelor verticale (stalpi) si in
general este lipsit de aportul substantial al peretilor (fie de inchidere si
compartimentare, de tip panouri de umplutura sau chiar a peretilor structurali);
O cladire cu nivel slab poate avea localizat acest nivel fie la parter, fie oriunde in alta
parte pe inaltimea cladirii sau chiar ultimul nivel. Este obisnuit insa ca acest nivel sa fie
chiar parterul, iar spatiile de la parter au o destinatie de tip magazine, spre deosebire de
restul nivelurilor care in principiu au o destinatie de locuinte.
La acest tip de cladiri colapsul unui nivel (de obicei cel slab), datorita insuficientelor
de rigiditate si capacitate de rezistenta, functie de pozitie, poate duce la colapsul general
al intregii cladiri.
Coroborand lipsa de rigiditate, de capacitate de rezistenta la incovoiere si compresiune
excentrica cu tendinta de cedare fragila a stalpilor de la nivelul slab, dintre toate
cladirile realizate in lume, dupa diverse coduri de proiectare (americane, japoneze, si
romanesti – P13) sunt cele cu cel mai mare potential de degradare in urma seismelor
cumulate.
In afara cladirilor cu niveluri slabe, proiectate ca atare, in conditii seismice, conform
normelor si standardelor acelor vremuri, pot aparea cladiri sau constructii cu niveluri
sau zone slabe in urma interventiilor pentru “punere in siguranta” ordonate de
conducerea tarii, dupa seismul major din 1977. (de exemplu Hotel Ambasador caruia I
s-au adus consolidari pe S+P+6E, fara a le continua si pe celelalte 4 niveluri existente
care devin niveluri slabe, cu atat mai mult cu cat cladirea se inscrie in grupa tipologica
a cladirilor vechi care nu au fost proiectate pentru actiuni seismice).
In Algeria, in Turcia, in Grecia, Macedonia sau SUA, aceste cladiri au avut profund de
suferit in urma cutremurelor si numai in putine cazuri sa le zicem “accidentale” nu au
existat sau au fost impiedicate pana la urma colapsurile generale (deseori datorita unor
fenomene de ajutorare neasteptata provenita de la peretii de zidarie, existenti).
In urma cutremurului din 4 martie 1977, o cladire cu S+P+4E, pe b-dul Bratianu (vis a
vis de magazinul Cocor), ce adapostea la parter pogoria “Valea Calugareasca” iar la
etaje locuinte, s-a prabusit. Practic parterul a disparut (stalpii strapungand planseul
peste parter) restul cladirii, ca un corp rigid s-a prabusit.
In urma tuturor studiilor de caz parametrice, realizate au iesit ca evidente urmatoarele
aspecte generale privind raspunsurile seismice structurale”:
o Datorita rigiditatii inferioare la nivelul etajului slab, cea mai mare parte a
deplasarilor se consuma in zona acestuia. Spre exemplu, in cazul parterului slab
se constata ca circa 85-90% din deplasari sunt consumate la parter restul de 10-
15% revenind celorlalte niveluri. Practic comportarea este similara ca aceea a
unui pendul peste care se afla un corp rigid.
o Din aceasta cauza atat deplasarile relative de nivel D, cat si rotirile relative de
nivel q, sunt extrem de mari in aceasta zona si relativ normale pentru restul
nivelurilor. S-a putut constata pentru acestea indiferent de nivelul de acceleratie
al excitatiei seismice (intre 0.12g-0.32g), rotirile relative de nivel raman sub
valoarea admisa de P100-06 si anume sub 5‰;
o Se remarca o puternica corelatie intre lipsa de rigiditate (soft) ce conducea la
deplasari mari si lipsa de capacitate de rezistenta (weak) ce conduce atat la
disipari majore de energie hysteretica cat si la cerinte de factori de ductilitate
majore;
o Exista cazuri in care, in pofida lipsei de rigiditate s-a realizat o mai corecta
dimensionare a capacitatilor de rezistenta, ceea ce impiedica formarea AP la
ambele capete ale stalpilor si deci la colapsul partial si evident total.
o In mod constant se constata o crestere a raspunsurilor seismice rezultate din
analizele dinamice neliniare fata de raspunsurile seismice pentru calculul static-
liniar-conventional fie conform normelor de proiectare (P13) fie celor cf. P100.
o Acceleratiile maxime de nivel prezinta o descrestere incepand de la baza catre
varf dupa o lege parabolica
o Vitezele relative de nivel, maxime si prin urmare si energiile cinetice de nivel
sunt crescatoare de la baza catre varf.
o Bratul de parghie al fortelor de inertie seismice provenite dintr-o comportare
dinamica neliniare zy=(0.40-0.50)H este destul de scazut in comparatie cu cel
din calculele de cod.
o Majoritatea elementelor structurale verticale (stalpi si pereti din beton armat)
prezinta urmatoarele tendinte:
De rupere in sectiuni inclinate
De comportare neductila
Tendinte de rupere fragila
o Avarierea grava si distrugerea AP se face prin dezvoltarea efectelor de rupere
fragila, datorita a doua cauze:
Insuficienta capacitatii de ductilitate]capacitatea de rezistenta la forta
taietoare este inferioara capacitatii de rezistenta la incovoiere, deci forta
taietoare asociata mecanismului de plastificare depaseste capacitatea de
rezistenta la forta taietoare a zonei.
o Distributia armaturilor influenteaza modul de comportare. Daca pentru
armaturile longitudinale pot aparea AP la capetele stalpilor, atunci armatura
transversala poate influenta modul de rupere. Cedarea din forta taietoare se va
face acolo unde sectiunea este mai slaba, si anume in zona mediana a stalpului,
unde M=0, Q=ct iar etrierii conform prescriptiilor de proiectare, pot fi mai rari
fata de zonele de confinare a AP.
Observatii generale cu privire la comportarea cladirilor cu structura duala (P13)
Pentru structurile idealizate si pentru studiile de caz reale au fost realizate la
Departamentul de Constructii Civile, Inginerie Urbana si Tehnologie din UTCB peste 100 de
modele de calcul structural avand la baza o cat mai fina parametrizare:
Modelare reala sau cu condensari pe orizontala si/sau verticala;
Sensul de realizare a modelului (stanga-dreapta si/sau dreapta-stanga);
Efectul Interactiunii Teren Structura;
Intensitatea excitatiei seismice;
Regimul de inaltime;
Fractiunea din amortizarea critica;
Degradari de rigiditate si/sau de rezistenta.
In urma acestor studii de cazuri se pot stabili urmatoarele “simptome” cu caracter de
generalitate:
In urma unui cutremur sever, rigiditatile elementelor structurale componente scad
(prin degradare) ceea ce duce, inevitabil, la cresterea perioadelor proprii de vibratie,
T1, de circa 2 ori, ceea ce inseamna ca pe ansamblu rigiditatea s-a redus la circa 0.7
din valoarea initiala;
Desi, aparent, printr-o degradare de rigiditate produsa de un seism (cu cresterea
perioadelor proprii de vibratie) la o noua actiune seismica cerintele par sa scada atat
pentru drifturi, cerintele de ductilitate, disiparea de energie cat si pentru coeficientii
seismici de baza, totusi este o concluzie eronata. In acest sens se recomanda calculul
cerintelor de ductilitate ca raporarte intre deplasari (rotiri) ultime din calculul
corespunzator cladirii cu rigiditatea degradata si deplasarea (rotirea) la initierea
curgerii, pentru stadiul initial al cladirii:
1
2
y
u
M
Mu2
Mu1
My2
My1
y1 y2 u1 u2
Bratul de parghie zy=0.60-0.66H
Disiparea de energie este relativ uniforma pe verticala si predominanta la baza
25-35% (prin plastificarea tuturor elementelor verticale);
Elementele structurale de tip pereti structurali de beton armat, legate pe ambele
directii formeaza “profile din pereti structurali de beton armat” cu un
comportament favorabil din punct de vedere al rigiditatilor dar total nefavorabil
din punct de vedere al zonelor intinse sau comprimate.
Observatii generale cu privire la comportarea cladirilor cu pereti structurali cuplati de
tip “celular” (P13)
In general, din punct de vedere al calculelor conform codului P100-06, cu rigiditati
initiale, raspunsurile seismice structurale se pot incadra in niste limite normale.
In schimb daca se lucreaza, conform codurilor de cadre si de pereti din beton armat, in
vigoare, cu rigiditati conventionale, reduse, chiar dintr-un calcul de cod, rotirile relative
de nivel depasesc nivelul admisibil de 5‰ ajungand la depasiri cuprinse intre 100 si
200%.
Calculele dinamice neliniare avand ca excitatie seismica accelerograme selectate, pe
baza spectrelor seismice de raspuns de proiectare, astfel incat sa ofere raspunsuri
seismice maxime posibile, releva rotiri relative de nivel mult sporite de circa 250-350%,
fata de cele acceptate conform P100-06.
Disiparea de energie se realizeaza, in special, pe zona treimii inferioare unde energia
disipata reprezinta circa 65-70 % din energia disipata in totalitate.
Coeficientii seismici de baza pentru o comportare plastica cby sunt de circa 2.00-2.50
ori mai mari decat cei corespunzatori codului P100-06;
Bratul de parghie zy=(0.55-0.65)H
Asa cum am mai mentionat, pot aparea si cazuri in care structura este prevazuta si cu
unul sau mai multe niveluri slabe:
o Fie prin renuntarea la peretii structurali de beton armat la parter si introducerea
de stalpi (cadre);
o Fie prin reducerea semnificativa (uneori totala) a numarului de pereti
despartitori, de inchidere sau compartimentare.
Observatii generale cu privire la comportarea cladirilor cu structura in cadre (P13)
In marea majoritate a cazurilor, cu mici exceptii, aceste structuri prezinta
urmatoarele deficiente: insuficienta rigiditate la deplasari orizontale; insuficienta
capacitate de rezistenta la incovoiere si/sau forta taietoare
La analizarea comportarii acestui tip de structuri, trebuiesc avute in vedere
conceperea unor modele de calcul structural combinate, atat pentru cadre “pure” dar
si pentru cadre cu panouri (pereti) de umplutura.
In cazul atacurilor seismice repetate, prin cumulare succesiva, reducerea
rigiditatilor relative de nivel poate ajunge la circa 60-70% din valorile initiale.
30-35% din energia disipata prin deformatii postelastice este consumata la baza si
60-70% impreuna cu celelalte niveluri din treimea inferioara.
Propunerile de interventii pentru punerea in siguranta prin camasuirea stalpilor si
grinzilor nu rezolva ambele insuficiente majore, si ele se pot face fie: local, pentru
evitarea tendintelor de cedare (de orice fel); partial in combinatie cu alte sisteme
sau subsisteme structurale.
Atunci cand structura sufera de un singur tip de deficienta, se doreste eliminarea
acesteia, dar orice interventie realizata pentru suprastructura are repercursiuni
asupra substructurii si fundatiilor. Solutiile de interventie recomandabile sunt:
Implantarea unor subsisteme structurale de tip pereti structurali de beton armat, care
sa camasuiasca cel putin 1-2 stalpi existenti (pentru preluarea de forta axiala);
Subsisteme structurale de tip cadre perimetrale de beton armat sau metalice, care
sa se comporte, eventual ca un “tub exterior” si care sa realizeze atat o “incorsetare”
a structurii cat si o eficienta in executie (in dorinta de a se realiza lucrarile cu
locatarii in interior).
Deseori specialistii trebuie sa foloseasca o multitudine de programe de calcul, pentru a
surprinde comportarea corecta sau cat mai aproape de realitate, a unor cladiri cu o structura ce
iese din tiparele clasice.
Aparitia unor neregularitati, geometrice (in plan, sau pe verticala), structurale (tipuri de
sectiuni transversale ale elementelor structurale, pozitii sau orientari ce se modifica pe
verticala, etc) trebuie foarte bine analizata si modelata (prin calibrari succesive) astfel incat
concluziile obtinute sa reflecte, daca se poate, cat mai fin realitatea.
CAPITOLUL 3
ASPECTE PRIVIND CALCULUL PLANSEELOR MIXTE DIN BETON ARMAT
3.1. Introducere
Calculele se efectueaza atat pentru placa in ansamblu cat si pentru predala ca element
prefabricat, dupa cum urmeaza:
1) Placa in ansamblu se calculeaza la:
a) Starea limita de rezistenta pentru incarcarile de calcul;
b) Starea limita de fisurare;
c) Starea limita de deformatii pentru incarcarile normate. Calculul se realizeaza ca pentru
placi monolite (monostrat), adoptandu-se valori ale rigiditatii reduse cu 50% in raport
cu cele calculate pentru elemente de beton armat incovoiate.
2) Predala ca element prefabricat se calculeaza pentru incarcari de calcul in fazele de:
a) Decofrare;
b) Transport si manipulare;
c) Montaj.
Eforturile de lunecare pe suprafata de contact dintre predala si stratul de suprabetonare
sunt preluate de regula prin elemente transversale speciale (conectori, ferme, nervuri, etc.).
3.2.Calculul placilor in ansamblu
a) Calculul la starea limita de rezistenta
Asa cum am prezentat anterior, pentru calcule se poate folosi orice metoda de calcul
capabila sa ofere rezultate in momente incovoietoare, pe reazemele si in campurile fiecarui
ochi de placa.
In cazurile in care dimensiunile predalelor depasesc capacitatile camioanelor pentru
transportul rutier, se recomanda impartirea predalelor in semipredale iar restabilirea
constinuitatii armaturilor din camp se realizeaza la partea inferioara a stratului de
suprabetonare. Lungimea acestor bare trebuie sa fie de cel putin 100d (cate 50d de o parte si
de cealalta a rostului).
Aria de armatura de continuitate se stabileste ca:
𝐴𝑎𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑡,𝑠𝑢𝑝𝑟𝑎𝑏𝑒𝑡
=𝐴𝑎
𝑝𝑟𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑅𝑎
𝑝𝑟𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ𝑜
𝑝𝑟𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎
𝑅𝑎𝑠𝑢𝑝𝑟𝑎𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎𝑟𝑒
ℎ𝑜𝑠𝑢𝑝𝑟𝑎𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎𝑟𝑒
In general acoperirea armaturilor din predala este de 1 cm (in camp) iar in suprabetonare
(pe reazeme) este de 1.5 cm.
Procentele de armare pe fiecare directie, raportate la intreaga sectiune de beton (predala
si suprabetonare) nu vor fi mai mici decat urmatoarele valori:
0.10% pentru betoane de clasa inferioara C16/20
0.15% pentru clase superioare C16/20, inclusiv
Daca armarea predalelor se face cu plase sudate atunci dimensiunile ochiurilor vor fi
de maxim 100x100 mm iar in predala se va folosi o singura plasa, evitandu-se inadiri de plase
sudate.
Armarea cu toroane pretensionate a predalelor/dalelor se recomanda sa se faca numai
pentru lungimi mai mari de 6 m ale acestora. Se considera ca pentru lungimi inferioare nu este
necesara utilizarea de armaturi pretensionate.
b) Calculul la starea limita de fisurare
In cazul armarii cu plase deschiderea fisurilor se stabileste cu relatia: 𝛼𝑓 = 𝜓𝜎𝑎
𝐸𝑎𝜆𝑓
unde:
f= distanta dintre fisuri
=am/a – raportul dintre alungirea specifica medie a armaturii intre doua fisuri si
alungirea specifica a armaturii in dreptul fisurii;
a=efortul unitar in armatura si 𝜎𝑎 =𝑀𝑛
𝐴𝑎𝜉ℎ𝑜
Pentru armarea cu plase sudate se poate considera ca distanta dintre fisuri se poate
considera egala cu un numar intreg nt de distante intre barele transversale unde
𝑛𝑡 ≥ℎ𝑙1
900𝑑𝑡2 unde:
o h – grosimea placii;
o l1 – distanta intre axele armaturilor longitudinale dar cel mult 30dl;
o dt – diametrul armaturilor transversale;
o lt – distanta intre axele armaturilor transversale;
o 𝜆𝑓 = 𝑛𝑡𝑙𝑡
La elementele armate cu plase sudate se poate accepta =0.80 daca distanta intre fisuri
este de cel putin 2 ochiuri iar =0.3 (=qlunga durata/qtotal) si =1.00 in toate celelalte cazuri.
c) Calculul la starea limita de deformatii
Se verifica daca sageata f≤fadm cu 𝑓 = 𝑆𝑀𝑚𝑎𝑥𝑙2
𝐾 unde:
S – coeficient care depinde de modul de rezemare al placilor (tabelul 1);
Mmax – momentul incovoietor maxim de pe latura scurta, corespunzator nivelului de
solicitare la care se face calculul sagetii;
l – latura scurta a placii;
K – modulul de rigiditate corespunzator laturii scurte a placii - in mod normal pentru
beton obisnuit 𝐾 = 𝑘𝐸𝑏𝐼𝑏 in care 𝑘 =𝑘1
𝑘2+𝑘3
Eb – modulul de elasticitate al betonului;
Ib – momentul de inertie al sectiunii de beton.
Expresiile pentru k1, k2 si k3 sunt date de relatiile urmatoare:
𝑘1 = 0.25 + 0.20𝑝𝑒0̅ + 0.90
𝑒0̅ + 0.30
𝑘2 = 1 + 0.40√�̅�
𝑘3 = 0.80𝜈𝑒0̅ + 0.90
𝑒0̅ + 0.30
Unde:
p – procentul de armare referitor la armatura intinsa;
𝑒0̅ =𝑒0𝑐
ℎ0 – excentricitate relativa - cu e0c – excentricitatea de calcul;
�̅� - aria relativa a aripilor sectiunilor in T (�̅� = 0 pentru sectiunile dreptunghiulare);
𝜈 – raportul dintre incarcarile de lunga durata si incarcarea totala;
In cazul solicitarii de incovoiere valorile coeficientilor k1 si k3 corespund excentricitatii
relative 𝑒0̅ = ∞ . Pentru forma dreptunghiulara �̅� = 0 si k2=1
In cazurile curente verificarea la starea limita de deformatie se poate face si printr-o
metoda simplificata urmarind satisfacerea conditiei: 𝑙
ℎ𝑜≤ 𝛾1𝛾2𝛾3 (
𝑙
ℎ0)
𝑙𝑖𝑚 in care:
ho – inaltimea utila a sectiunii;
𝛾1 =1
9.6 𝑆; 𝛾2 = 200 (
𝑓
𝑙)
𝑙𝑖𝑚; 𝛾1 =
𝐴𝑎
𝐴𝑎,𝑛𝑒𝑐;
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
k1
p(%)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
k3
S – coeficient conform tabel 3.1;
Aa – aria efectiva de armatura a sectiunii;
Aa,nec – aria sectiunii de armatura rezultata din calcul, in starea limita de rezistenta;
(𝑙
ℎ0)
𝑙𝑖𝑚 - valoare conform diagramei din figura ulterioara
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
0 0.5 1 1.5 2
k2
Aria relativa a talpilor
0.5000
0.7000
0.9000
1.1000
1.3000
1.5000
1.7000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
caz 1
caz 2
caz 3
caz 4
caz 5
caz 6
caz 7
caz 8
caz 9
CAZUL 1
CAZUL 2
CAZUL 3
0.1040
0.1050
0.1060
0.1070
0.1080
0.1090
0.1100
0.1110
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2S
ly/lx
0.10500.10600.10700.10800.10900.11000.11100.11200.11300.11400.11500.1160
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
0.0820
0.0830
0.0840
0.0850
0.0860
0.0870
0.0880
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
CAZUL 4
CAZUL 5
CAZUL 6
0.0830
0.0840
0.0850
0.0860
0.0870
0.0880
0.0890
0.0900
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2S
ly/lx
0.1040
0.1060
0.1080
0.1100
0.1120
0.1140
0.1160
0.1180
0.1200
0.1220
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
0.0625
0.0630
0.0635
0.0640
0.0645
0.0650
0.0655
0.0660
0.0665
0.0670
0.0675
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
CAZUL 7
CAZUL 8
CAZUL 9
0.0630
0.0640
0.0650
0.0660
0.0670
0.0680
0.0690
0.0700
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2S
ly/lx
0.0820
0.0840
0.0860
0.0880
0.0900
0.0920
0.0940
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
0.0620
0.0630
0.0640
0.0650
0.0660
0.0670
0.0680
0.0690
0.0700
0.0710
0.0720
0.0730
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
S
ly/lx
Tabelul 3.1. – Valorile coeficienilor S pentru calculul sagetilor placilor
3.3.Calculul predalei ca element prefabricat
3.3.1. Calculul la decofrare, transport si manipulare
𝑞𝑑𝑒𝑐𝑜𝑓𝑟𝑎𝑟𝑒=𝑐 greutatea proprie a predalei +forta de aderenta la decofrare
𝑞𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡=𝑐 greutatea proprie a predalei x coeficient dinamic
Coeficientul dinamic=1.5
3.3.2. Calculul la montaj
Momentul de fisurare capabil al sectiunii predalei pentru latimea b=1.2 m este:
𝑀𝑓,𝑐𝑎𝑝 = 𝑀𝑐𝑎𝑝,𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 + 𝑀𝑐𝑎𝑝,𝑎𝑟𝑚𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎
𝑀𝑓,𝑐𝑎𝑝 = 0.29𝑏ℎ21.2𝑓𝑐𝑡+𝐴𝑎𝑓𝑦𝑎𝑧𝑎 = 0.348𝑐𝑝𝑙𝑏ℎ2𝑓𝑐𝑡+0.90𝐴𝑎𝑓𝑦𝑎ℎ𝑜
Unde:
cpl= 1 pentru sectiuni cu h≤10 cm;
h – grosimea predalei;
ho – inaltimea utila a predalei;
Aa – armatura de pe directia 1 din predala;
ftc – rezistenta de calcul la intindere a betonului (se majoreaza de 1.2 ori pentru
fazele de transport, manipulare, suprabetonare)
fya – rezistenta la intindere a armaturii de pe directia 1, inainte de fisurarea betonului
– 3000 daN/cmp;
𝑀𝑓,𝑐𝑎𝑝 = 0.348𝑐𝑝𝑙𝑏ℎ2𝑓𝑐𝑡+0.90𝐴𝑎𝑓𝑦𝑎ℎ𝑜
𝑀𝑓,𝑐𝑎𝑝 = 0.348 ∙ 1 ∙ 120 ∙ 82 ∙ 12 + 0.9 ∙ 2.5 ∙ 300 ∙ 6.5
𝑀𝑓,𝑐𝑎𝑝 = 32071.68 + 4387.5 = 36459.18 𝑑𝑎𝑁𝑐𝑚 = 0.36 𝑡𝑓𝑚
lx lx
ly
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fort
a ta
ieto
are
[tf
]
Lungime predala
q=100 daN/mp
q=150 daN/mp
q=200 daN/mp
q=250 daN/mp
q=300 daN/mp
q=350 daN/mp
q=400 daN/mp
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mo
me
nte
inco
voie
toar
e la
fib
ra
infe
rio
ara
dir
ect
ie lu
nga
[tf
m]
Lungime predala
q=100 daN/mp
q=150 daN/mp
q=200 daN/mp
q=250 daN/mp
q=300 daN/mp
q=350 daN/mp
q=400 daN/mp
-7.00
-6.00
-5.00
-4.00
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mo
me
nte
inco
voie
toar
e la
fib
ra
sup
eri
oar
a d
ire
ctie
scu
rta
[tfm
]
Lungime predala
q=100 daN/mp
q=150 daN/mp
q=200 daN/mp
q=250 daN/mp
q=300 daN/mp
q=350 daN/mp
q=400 daN/mp
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mo
me
nte
inco
voie
toar
e la
fib
ra
infe
rio
ara
dir
ect
ie lu
nga
[tf
m]
Lungime predala
q=100 daN/mp
q=150 daN/mp
q=200 daN/mp
q=250 daN/mp
q=300 daN/mp
q=350 daN/mp
q=400 daN/mp
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mo
me
nte
inco
voie
toar
e la
fib
ra
sup
eri
oar
a d
ire
ctie
lun
ga [
tfm
]
Lungime predala
q=100 daN/mp
q=150 daN/mp
q=200 daN/mp
q=250 daN/mp
q=300 daN/mp
q=350 daN/mp
q=400 daN/mp
-50
-40
-30
-20
-10
0
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5
10
10
.5
11
11
.5
12
Sage
ata
[mm
]p
en
tru
sar
cin
a q
=10
0 d
aN/m
p
Lungime predala
E=100000
E=200000
E=245000
E=300000
E=360000
fadm [mm]
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5
10
10
.5
11
11
.5
12
Sage
ata
[mm
]p
en
tru
sar
cin
a q
=20
0 d
aN/m
p
Lungime predala
E=10000 N/mmp
E=20000 N/mmp
E=24500 N/mmp
E=30000 N/mmp
E=36000 N/mmp
fadm [mm]
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5
10
10
.5
11
11
.5
12
Sage
ata
[mm
]p
en
tru
sar
cin
a q
=30
0 d
aN/m
p
Lungime predala
E=10000 N/mmp
E=20000 N/mmp
E=24500 N/mmp
E=30000 N/mmp
E=36000 N/mmp
fadm [mm]
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5
10
10
.5
11
11
.5
12
Sage
ata
[mm
]p
en
tru
sar
cin
a q
=40
0 d
aN/m
p
Lungime predala
E=10000 N/mmp
E=20000 N/mmp
E=24500 N/mmp
E=30000 N/mmp
E=36000 N/mmp
fadm [mm]
3.4.Verificarea sistemelor de conectare (conectori, trigoane, nervuri)
a) Trigoane/conectori:
Forta taietoare=forta de lunecare dintre predala si suprabetonare poate fi determinata
prin calcule simplificate sau cu programe
q= incarcarea pe placa (predala+suprabetonare)
Qmax=0.66ql
𝜏𝑚𝑎𝑥 =𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑏𝑧 unde b=latime predala si z=0.9ho
𝜏𝑚𝑒𝑑 =𝜏𝑚𝑎𝑥
2 si 𝐿 =
𝜏𝑚𝑒𝑑
2∙ 𝑙 ∙ 𝑏
𝐴𝑡,𝑛𝑒𝑐 =𝐿
𝑚𝑎𝑡𝑅𝑎 si rezulta numarul/ariile de conectori/trigoane, etc
b) Nervuri:
Predala de 1.20 m prezinta doua nervuri paralele cu aria sectiunii transversale
trapezoidala – 120-140x80 mm = 104 cmp
Capacitatea de rezistenta la lunecare pe metrul liniar a unei nervuri este
0.50x104x120=6240 daN=6.24 tf/ml
Doua nervuri vor avea capacitatea de rezistenta la lunecare pe metrul liniar de
6.24x2=12.48 tf.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12
Cap
acit
ate
de
re
zist
en
ta la
lun
eca
re
[tf]
Lungimea predalei
Model de calcul structural – vedere 1
Model de calcul structural – vedere 2
Model de calcul structural – vedere 3
Model de calcul structural – vedere 4
Modul 1 de vibratie
Modul 2 de vibratie
Modul 3 de vibratie
Modul 4 de vibratie
Modul 5 de vibratie
Modul 6 de vibratie
Momente incovoietoare M11 plansee – vedere generala
Momente incovoietoare M11 plansee – vedere placi plansee
Momente incovoietoare M11 plansee – nivel curent
Momente incovoietoare M22 plansee – vedere generala
Momente incovoietoare M22 plansee – vedere placi plansee
Momente incovoietoare M22 plansee – nivel curent
Momente incovoietoare M11 - predale cu suprabetonare P1 si P2
Momente incovoietoare M22 - predale cu suprabetonare P1 si P2
Forte taietoare in conectorii - predalelor cu suprabetonare P1 si P2
Momente incovoietoare M11 - predale cu suprabetonare P3
Momente incovoietoare M22 - predale cu suprabetonare P3
Forte taietoare in conectorii - predalelor cu suprabetonare P3
Momente incovoietoare M11 - predale cu suprabetonare P4, P5 si P6
Momente incovoietoare M22 - predale cu suprabetonare P4, P5 si P6
Forte taietoare in conectorii - predalelor cu suprabetonare P4, P5, si P6
Momente incovoietoare M11 - predale cu suprabetonare P7 si P8
Momente incovoietoare M22 - predale cu suprabetonare P7 si P8
Forte taietoare in conectorii - predalelor cu suprabetonare P7 si P8
Mod 1 de vibratie – model complex
Mod 2 de vibratie – model complex
Mod 3 de vibratie – model complex
Mod 4 de vibratie – model complex
Mod 5 de vibratie – model complex
Mod 6 de vibratie – model complex
3.5. Solutii speciale de planseee prefabricate
Placi si retele de grinzi integral prefabricate asamblate prin postcomprimate dupa
ambele directii.
Planseele-dala prefabricate realizate cu doua tipuri de dale, de reazem executate odata
cu stalpul si dale de camp pline sau casetate care reazema pe primele.
3.5.Concluzii
Predalele se pot realiza fie in sistem industrializat fie pe santier;
In primul caz dimensiunile predalelor sunt corelate cu posibilitatile de transport de la
fabrica la santier, pe trailer sau alte mijloace de transport;
In cel de-al doilea caz predalele pot avea dimensiuni maxime de 6.0 m x 6.0 m;
Grosimile predalelor, 5-8 cm, sunt corelate cu suprafetele de placa si incarcarile pe aceasta.
Grosimea betonului din suprabetonare este de 8 –10 cm. Clasa betonului din predala este
C25/30, iar in suprabetonare C20/25.
Predala contine toata armatura de la partea inferioara a placii; aceasta este calculata pentru
incarcarile corespunzatoare fazei de exploatare si considerarii placiii in ansamblu; armatura
de la partea superioara, pe reazeme este pozitionata in suprabetonare. Armatura poate fi din
otel OB37, PC52 sau plase sudate din sarme STNB
Legatura intre cele doua straturi de beton turnate in etape diferite se realizeaza cu conectori,
de tip bucle sau de tip ferme (trigoane), din otel OB37 sau PC52. Acestia au rolul de a
prelua efortul de lunecare de la suprafata de separatie dintre cele doua straturi de beton.
Pentru suprafete de placi curente, in jur de 25 mp si incarcari curente de cladiri civile,
conectorii pot fi de tip bucle; pentru suprafete mai mari, cu valori ridicate de forta taietoare
care conduc la eforturi unitare tangentiale τ ridicate, conectorii pot fi de tip ferme .
In faza de montaj, predalele reazema pe grinzi extensibile si popi telescopici.
Manipularea predalelor se realizeaza cu ajutorul unui sistem de ridicare prevazut cu mai
multe carlige, care se agata de tevi, care trec prin cele doua siruri de conectori marginali;
Prin conceptie, calcul si mod de realizare, predalele asigura impreuna cu suprabetonarea un
planseu similar din punct de vedere al comportarii cu cele monolite.
Prin faptul ca asigura in acelasi timp si rolul de cofraj continand tot odata si armatura din
camp, ofera o reducere semnificativa a manoperei pe santier.
CAPITOLUL 4
STUDII DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR CU PERETI
STRUCTURALI PREFABRICATI DIN BETON ARMAT, AMPLASATE IN ZONE
SEISMICE
4.1. Descrierea studiilor de caz alese in scopul determinarii vulnerabilitatilor seismice
structurale ale cladirilor cu structura prefabricata din beton armat
In vederea adoptarii unor solutii de cladiri prefabricate in Iraq, experienta Romaniei in
acest domeniu este edificatoare. In acest scop s-au ales urmatoarele variante de cladiri pentru
studiu, pornind de la exemple concrete:
Cladiri cu structura de rezistenta prefabricata, din beton armat cu:
o 5 niveluri (S+P+4E) – tronson 1 si tronson 2
o 9 niveluri (S+P+8E) – numai tronsonul 2
Cladiri cu structura de rezistenta monolita din b.a.:
o 5 niveluri (S+P+4E) – tronsonul 2 al cladirii considerata anterior in varianta
prefabricata a fost considerat si modelat ca avand structura de rezistenta
prefabricata
o 9 niveluri (S+P+8E) – – tronsonul 2 al cladirii considerata anterior in varianta
prefabricata a fost considerat si modelat ca avand structura de rezistenta
prefabricata
4.2. Date istorice referitoare la perioada construirii si nivelul reglementarilor de
proiectare aplicate, pentru cladirile prefabricate din studiile realizate
Cladirile au fost conformate, proiectate si dimensionate dupa normativele P100/78 si
normativul P85/78 - pentru proiectarea constructiilor cu structura din diafragme de beton armat.
4.3.Date generale care descriu conditiile seismice ale amplasamentului
In conformitate cu SR11100/1-1993 Zonarea seismică a teritoriului României,
amplasamentul se gaseşte în zona de intensitate seismică “8½“ (caracterizată de scara de
intensitate MSK cu perioada medie de revenire de 50 ani).
având în vedere că este o cladire cu funcţiunea de locuinţe, construcţia este încadrată în
clasa a III- a de importanţǎ şi expunere la cutremur, în categoria clădirilor de tip curent,
care nu aparţin celorlalte categorii, la care factorul de importanţă este γI,e = 1,0 (conf.
tab. 4.2);
acceleraţia de vârf a terenului pentru proiectare (PGA pentru amplasamentul dat) este
ag=0.30g pentru cutremure cu intervalul mediu de recurenţă de 225 ani;
perioadele de control (colt) ale spectrului de răspuns, specifice amplasamentului sunt:
TB=0.30 s; TC=1.60 s; TD=2.00 s;
factorul de amplificare dinamică maxima a acceleraţiei orizontale a terenului de către
structură este, in mod normal sun β = β0 = 2.50 pentru T<TB < TC insa s-a preferat ca
in calcul sa se considere valoarea de 2.50.
Figura 3.1. România - Zonarea valorilor de vârf ale accelerariei terenului pentru
proiectare ag cu IMR = 225 ani si 20% probabilitate de depasire în 50 de ani
Figura 3.2. Zonarea teritoriului României în termeni de perioada de control (colt), TC a
spectrului de raspuns
4.4.Date privitoare la sistemul structural si la ansamblul elementelor nestructurale
4.4.1. Descrierea cladirilor din punct de vedere arhitectural
Cladirile face parte, in realitate, dintr-un ansamblu de blocuri P+4. Aceasta, de forma
simetrica in plan, este compusa din doua tronsoane, fiecare cu casa de scara proprie. Din punct
de vedere functional, cladirea este un bloc de locuinte, cu apartamente de, 2, 3 si 4 camere la
etajele 1-4 si la parter (ambele tronsoane au apartamente la parter lipsind spatiile comerciale).
Cladirea are subsol si acoperire in terasa.
Fatadele sunt tencuite. Regasim balcoane atat pe fatada principala cat si pe cea
posterioara in cazul ambelor tronsoane.
Cladirea este dotata cu toate instalatiile corespunzatoare (electricitate, apa menajera
calda si rece, canalizare, termoficare de la centrala termica de cartier, telefonizare).
Arie construită (Ac) = 706.40 m2
Arie desfăşurată (Ad) = 4291.80 m2
Arie utilă (Au) = 3733.60 m2
Numar total apartamente = 19 la tr.1 + 29 la tr.2, total 48 apartamente.
În conformitate cu HG nr.766 din 21.11.1997, prin care s-au aprobat unele regulamente
privind calitatea în construcţii şi stabilirea categoriei de importanţă a construcţiilor, clădirea
cu destinaţia de locuinţe face parte din categoria de importanţă C (construcţie de importanţă
normală).
Conform “Normativului de siguranţă la foc a construcţiilor” indicativ P 118-99,
construcţia existentă având destinaţia de locuinţe, se incadrează in risc de incendiu “mic “.
Conform tabelului 2.1.9 din P118-99 clădirea are gradul II de rezistenţă la foc.
4.4.2 Descrierea cladirilor din punct de vedere structural
Structura de rezistenta
Structura de rezistenta este realizata din panouri mari, alcatuita dintr-un ansamblu de
pereti structurali verticali – transversali si longitudinali plini sau cu goluri si diafragme
orizontale, planseele, formind o structura spatiala rigida. Cladirea este o adaptare a sectiunii
tip IPCT – “Cladiri de locuit P+4 etaje din panouri mari prefabricate", pentru zona seismica
de grad 8 indicativ 771/R-81.
Structura a fost proiectata dupa “Normativul pentru protectia antiseismica a
constructiilor de locuinte, social culturale, agrozootehnice si industriale - P 100/78”,
“Instructiuni tehnice pentru proiectarea constructiilor cu structura din diafragme din beton,
indicativ P 85-78” si a Instructiunilor tehnice privind proiectarea cladirilor de locuit cu
structura de rezistenta din panouri mari indicativ P 101-78.
La proiectarea cladirilor de locuit din panouri mari, din acea perioada, pe linga cerintele
functionale de arhitectura, de rezistenta, constructive si tehnologice s-a avut in vedere si
cresterea gradului de prefabricare si de finisare in vederea reducerii consumului de manopera
pe santier, cresterea eficientei economice prin reducerea consumului de materiale si in final, a
costului.
La elaborarea proiectului s-a tinut cont de urmatoarele aspecte:
folosirea unui numar restrins de travei si deschideri
unificarea inaltimii etajelor la 2,70 m.;
unificarea pozitiei usilor si ferestrelor, a tipurilor de tamplarie precum si a
pozitiei golurilor de instalatii.
Panourile de pereti interiori portanti au grosimea de 14 cm. Panourile de pereti exteriori,
in grosime de 27 cm. sunt alcatuite din trei straturi si anume: un strat interior de rezistenta de
12 cm., un strat termoizolant din BCA de 10cm si un strat exterior de protectie din beton armat
in grosime de 5 cm. Cele doua straturi de beton sunt solidarizate prin nervuri din beton armat,
stabilite in functie de dimensiunea si forma panoului, a golului de fereastra, de solicitari si de
detaliile de etansare. Imbinarile dintre panourile care alcatuiesc diafragme s-au realizat pe
conturul panourilor astfel :
imbinari verticale (stalpisori din beton armat in spatiile verticale dintre
panourile de pereti) care trebuie sa asigure legatura pe orizontala intre
panourile de pereti precum si intre diafragmele verticale;
imbinari orizontale (centuri din beton armat in spatiile orizontale dintre
panouri) care trebuie sa asigure legatura pe verticala intre panourile de pereti,
legatura pe orizontala intre panourile de planseu, precum si legatura intre
diafragmele verticale si orizontale.
Planseele, din beton armat, in grosime de 13 cm, au fost astfel realizate incit sa
constituie diafragme rigide in planul lor, capabile sa transmita si sa repartizeze incarcarile
orizontale la diafragmele verticale.
In privinta armarilor, la partea inferioara a panourilor cu goluri de usi de balcon s-au
prevazut praguri din beton armat.
Conturul panourilor este prevazut cu o armatura de bordare, alcatuita din bare izolate
sau carcase sudate, necesara pentru preluarea solicitarilor la care sunt supuse elementele in
timpul fabricatiei, manipularii si montajului.
Golurile de usi si de ferestre sunt bordate cu bare verticale care fac parte din carcase iar
buiandrugii sunt armati cu bare longitudinale, prelungite cu cel putin 50 cm. de marginea
golului si cu bare transversale (etrieri).
Rosturile orizontale si verticale dintre panourile de pereti exteriori au fost astfel
alcatuite si etansate incit sa se realizeze o siguranta cit mai mare fata de infiltratiile de apa in
panouri si incaperi.
Etansarea rosturilor dintre panouri s-a realizat prin profilarea fetelor de pe conturul
panourilor si prin prevederea unor materiale de etansare corespunzatoare (butarom, polistiren,
PVC). Rosturile sunt in sistemul rosturi deschise.
Cladirea a fost conformata, proiectata si dimensionata dupa normativele P 100/78 si
normativul P 85/78- pentru proiectarea constructiilor cu structura din diafragme de beton armat.
In conformitate cu Normativul P 100/78, tabelul 4, o cladire cu structura rigida (pereti
structurali din beton armat prefabricat) cu parter + 4 etaje, trebuia calculata cu un coeficient
seismic global de 9,00 %, rezultat din luarea in considerare a urmatorilor coeficienti:
Ks = 0,20 - gradul 8 de seismicitate – tabel 2;
ß = 2,0 - coeficient de amplificare dinamica;
ψ = 0,30 - structura cu pereti din beton armat prefabricat cu P + 4E (tabel 3);
ε = 0,75 - coeficient de echivalenta.
In privinta normativului P 85/78 acesta a suferit o serie de transformari in 1996 si in
2005. “Codul de proiectare a constructiilor cu pereti structurali de beton armat” indicativ CR
2-1-1.1-2005 este bazat pe prevederile codului P 100-1/2006, fata de care cuprinde detalieri
si precizari suplimentare.
Prin noul cod proiectarea structurilor cu pereti de beton armat este orientata pentru
satisfacerea exigentelor structurale privind :
conformarea generala favorabila a constructiei;
asigurarea unei rigiditati suficiente la deplasari laterale;
impunerea unui mecanism structural favorabil de disipare a energiei sub
actiuni seismice de intensitate ridicata.
Prin noul Cod CR 2-1-1.1-2005 se aduc importante modificari precedentei editii din
1996, in acord cu progresele inregistrate pe plan national si international, in cunoasterea
comportarii, modelarii si calculul acestei categorii de constructii.
Noul normativ modifica fata de cel din 1982, conditiile de dimensionare a sectiunilor,
prevederile generale de armare, inclusiv ancoraje si lungimi minime de innadire. Procentele de
armare verticala ale extremitatilor peretilor se raporteaza acum la aria lor.
Conform P 100-1/2006 o cladire noua cu structura din pereti de beton armat trebuie
calculata astfel:
Fb = γI,e⋅ S d ( T)⋅m⋅λ unde:
γI,e = 1,0 - factorul de importanţă si expunere al construcţiei, conform P 100-1/2013,
4.4.5
Sd(T1)=ag β/q- ordonata spectrului de răspuns de proiectare corespunzatoare
perioadei fundamentale
ag = 0,30 pentru Bucuresti
β = 2,50 - spectrul normalizat de raspuns elastic 2,75)
Pentru o cladire noua se poate alege q= 4αu/α1=4x1,15=4,60 - factor de comportare –
pentru o structura din pereti structurali din beton armat. Avand in vedere si P100-3/2008 se
accepta q=2.50.
T= perioada proprie fundamentală de vibraţie a clădirii în planul vertical ce conţine
direcţia orizontală considerată
m = masa totală a clădirii, considerată la verificarea la ULS în cazul acţiunii seismice,
conform CR 0-2005
λ= 0,85- pentru cladiri cu mai mult de 2 niveluri- factor de corecţie care ţine seama de
contribuţia modului propriu fundamental prin masa modală efectivă asociată acestuia;
Fb= (1,0 x 0,30g x 2,50x0.85/ 2.50) m = 0,255 x G = 25.5 % G asadar coeficientul
seismic de baza cB=25.5%.
Pentru a avea o imagine privind evolutia cerintelor de protectie antiseismica,
mentionam ca pentru acest bloc sarcinile orizontale reprezentau urmatoarele procente din
greutate :
9,00 % conform P 100/78;
12.20% conform P100-1/2006, pentru o cladire noua
22.45% conform P100-3/2008 – pentru o cladire existenta, in concordanta cu
prevederile codului P100-1/2006
13.86 % conform P 100-1/2013 – pentru o cladire noua
25.5% conform P100-3/2008 – pentru o cladire existenta, in concordanta cu
prevederile codului P100-1/2013
Fara a face un comentariu mai amplu, mentionam ca actiunea seismica normata a
crescut intre 1978 si 2013 de 1.54 ori, relativ la cladiri noi, respectiv de 2.5 ori relativ la cladiri
existente. Este de inteles ca alcatuirea structurii si dimensionarea elementelor facuta conform
P100/78 nu respecta toate prevederile cuprinse in cod CR 2-1-1.1-2005 privind proiectarea
constructiilor cu pereti structurali din beton armat.
Se poate face mentiunea ca imobilul proiectat corespunde normativelor in vigoare la
acea data si asigura o rezistenta, stabilitate si ductilitate satisfacatoare in conditiile noului
normativ.
Substructura
Infrastructura este realizata sub forma unei cutii rigide, compuse din planseul peste
subsol, peretii subsolului si fundatiile, toate executate din beton armat. Peretii in grosime de 20
cm si planseele sunt prefabricate. Armaturile verticale din stilpisori si din panouri au fost
continuate si in peretii subsolului. La partea superioara a peretilor subsolului s-au prevazut
alveole pentru preluarea eforturilor tangentiale. Din centura de la partea superioada a peretilor
infrastructurii s-au lasat mustati pentru legatura cu planseul.
Structura de fundare
Conform practicilor din epoca, constructia este probabil fundata pe talpi continue din
beton armat, amplasate pe linia peretilor, realizate dintr-un bloc de beton simplu si cuzinet de
beton armat.
4.5.Descrierea starii constructiei la data evaluarii
În cei peste 30 de ani de la execuţie cladirea a fost solicitată de o serie de seisme de
intensitate medie cum au fost acelea din:
- 31.08.1986 – M7.0
- 30.05.1990 – M6.7
- 31.05.1990 – M6.1
- 27.10.2004 – M6.0
- 25.04.2009 – M5.5
- 08.08.2009 – M5.8
Harta intensităţii în România - sursa INFP
Luând în considerare datele de mai sus, se poate aprecia că riscul seismic este o realitate
naturală ce ameninţă întreaga zona urbană a Bucureştiului.
Din discutiile purtate cu o serie de locatari si din constatarile facute la fata locului,
structura in cauza nu a suferit avarii, constatandu-se rare fisuri in peretii despartitori, neportanti.
Majoritatea spatiilor sunt zugravite si nu se pot depista eventuale fisuri.
Cladirea nu a suferit interventii la structura dupa seismele din 1986 si 1990. Nu au
existat avarii provocate de explozii, incendii, tasari, coroziune (cu exceptia locala a armaturii
planseului de peste subsol) sau alte accidente tehnice.
Harta de microzonare seismica a Bucurestiului
Harta cladirilor cu risc seismic pe orase
La data evaluarii, starea tehnica a elementelor de constructie este urmatoarea :
4.5.1. Fundaţii
Fundatiile nu sunt vizibile, dar faptul ca nu se observa degradari sau efecte ale unor
tasari diferentiate conduce la ideea ca acestea s-au comportat bine în timp.
4.5.2. Pereţi structurali
Marea majoritate din spatiile existente sunt acoperite de finisaje recente si eventualele
fisuri in peretii prefabricati nu pot fi observate.
4.5.3. Stâlpi, grinzi şi planşee
Structura blocului este din panouri mari prefabricate. Datorita finisajelor recente nu s-
au putut constata fisuri in plansee.
4.5.4 Pereţi nestructurali
În prezent se pot constata avarii nesemnificative în peretii departitori, neportanti.
4.5.5 Starea anvelopei
Partea opacă
Peretii de închidere ai faţadei prezintă o serie de degradări legate de finisaj (tencuiala
decojită) dar si de structura (unele fisuri in panouri). In cazul in care se doreste realizarea
reabilitarii termice, cu refacerea faţadei va îmbunătăţi aspectul exterior al clădirii. De
asemenea, sunt de remarcat avariile aparute la rostul dintre cladiri.
Partea vitrată
Tâmplăria iniţială a clădirii era alcatuită din toc şi cercevele din lemn. Majoritatea
locatarilor şi-au înlocuit tâmplăria exterioară, iniţială din lemn, cu PVC cu geam termopan.
4.5.6. Balcoane şi loggii
Parapeţii de la balcon sunt din schelet metalic cu sticla armata aşezate pe un schelet
metalic existent. În timp, o serie de locatari au închis loggia sau balconul cu tamplărie metalică
şi geam clar sau cu tâmplărie din PVC cu geam termopan. O decizie privind preluarea
modificărilor de faţadă va fi analizată de proiectant în faza următoare de proiectare.
4.5.7. Soclul
Soclul (peretele de beton al subsolului – partea supraterana) care prezinta o serie de
goluri pentru aerisirea subsolului, a suferit degradari nesemnificative.
4.5.8. Trotuare de protectie
Există trotuar de protecţie de jur împrejurul clădirii. Trotuarul a suferit avarii
nesemnificative.
4.5.9. Aprecieri asupra nivelului de confort şi uzură al cladirii
Ţinând cont că imobilul a fost dat în folosinţă în anul 1981 este normal ca structura,
finisajele şi instalaţiile să prezinte un anumit grad de uzură. Se apreciaza ca blocul asigură
condiţii normale de locuit şi este bine întreţinut.
4.6.Rezultatele investigatiilor de diferite tipuri pentru determinarea rezistentelor
materialelor
Evaluarea a avut la dispozitie o serie de planuri din proiectul initial intocmit de
Institutul Proiect Bucuresti, in baza caruia s-a executat cladirea. Materialele prevazute in
proiect ( beton si otel-beton) erau stabilite in conformitate cu prescriptiile in vigoare la data
elaborarii proiectului si erau precizate in planuri.
4.6.1. Stabilirea valorilor rezistentelor cu care se fac verificarile, pe baza nivelului de
cunoastere dobandit in urma investigatiilor ( prin aplicarea factorilor de incredere
– cf)
Conform SREN 1992-1
fck= 12 MPa ; fctm= 1.6 MPa; fcd= 8 MPa; fctd= 0.75 Mpa
Intrucat studiul a avut in vedere o proiectare simulata in acord cu practica la data
realizarii constructiei si o inspectie in teren limitata, iar valorile stabilite pentru materiale s-a
facut pe baza standardelor valabile in perioada proiectarii constructiei si un test limitat in teren
( incercare cu sclerometru), expertiza defineste nivelul cunoasterii KL1- cunoastere limitata.
In aceste conditii conform Tabel 4.1 (P100-3/2008) CF( factorul de incredere)
=1.35, care va sta la baza stabilirii rezistentelor pentru materiale.
fcd= 5.93 MPa; fctd= 0.55 Mpa
4.6.2. Precizarea obiectivelor de performanta selectate in vederea evaluarii constructiei
Obiectivul de performanţă este determinat de nivelul de performanţă structurală /
nestructurală al clădirii evaluat pentru un anumit nivel de hazard seismic.
Nivelul de hazard seismic este caracterizat de intervalul mediu de recurenţă, în ani, a
valorii de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului (asociat cu probabilitatea de depăşire în 50
de ani a valorii de vârf a acceleraţiei terenului).
Nivelurile de performanţă ale clădirii descriu performanţa seismică aşteptată a acesteia
prin descrierea degradărilor, a pierderilor economice şi a întreruperii funcţiunii acesteia.
Se recomandă considerarea a trei niveluri de performanţă ale clădirii, şi anume:
1. Nivelul de performanţă de limitare a degradărilor, asociat stării limită de
serviciu (SLS);
2. Nivelul de performanţă de siguranţă a vieţii, asociat stării limită ultime (ULS);
3. Nivelul de performanţă de prevenire a prăbuşirii, asociat stării limită de pre-
colaps (SLPP).
Considerarea primelor două niveluri de performanţǎ este obligatorie, cu excepţia
cazului în care se utilizeazǎ metodologia de evaluare simplificatǎ (metodologia de nivel 1).
Obiectivul de performanţă se obţine din asocierea nivelului de performanţă al clădirii,
exprimat prin exigenţele stărilor limită considerate, cu nivelul de hazard seismic, exprimat prin
intervalul mediu de recurenţă, IMR, prevazut in tabelul de mai jos.
Hazardul seismic este descris de valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului pe
amplasament asociată unui interval mediu de recurenţă, respectiv probabilităţii de depăşire a
valorii de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului în 50 ani. Intervalele medii de recurenţă
recomandate în evaluarea seismică a clădirilor bazată pe performanţă sunt prezentate în tabelul
urmator.
Asocierea dintre obiectivul de performanţă, nivelul de performanţă, hazardul seismic
exprimat prin IMR şi prin ag este următoarea :
Obiectiv de
performanţă
Nivel de
performanţă
Hazard seismic
IMR (ani) ag
Limitarea
degradărilor (LD) SLS 40 0.156g
Siguranţa vieţii (SV) ULS 100 0.24g
Prevenirea prăbuşirii
(PP) CLS 475 0.36g
Explicitarea exigenţelor de performanţă conform P 100-1/2006 este următoarea:
cerinţa de siguranţă a vieţii
Structura trebuie sa fie capabila pentru a prelua acţiunile seismice de proiectare stabilite
conform P 100-1/2006 cap. 3, cu o marjă suficientă de siguranţă faţă de nivelul de deformare
la care intervine prăbuşirea locală sau generală, astfel încât vieţile oamenilor să fie
protejate.Nivelul forţelor seismice din cap. 3 corespunde unui cutremur cu intervalul mediu de
recurenţă de referinţă de IMR = 100 ani.
cerinţa de limitare a degradărilor
Structura va fi proiectată pentru a prelua acţiuni seismice cu o probabilitate mai mare
de apariţie decât acţiunea seismică de proiectare, fără degradări sau scoateri din uz, ale căror
costuri să fie exagerat de mari în comparaţie cu costul structurii. Acţiunea seismică considerată
pentru cerinţa de limitare a degradărilor corespunde unui interval mediu de recurenţă de
referinţă de 30 de ani pentru clădiri noi şi 40 ani pentru clădiri existente.
Nivelul de baza al hazardului seismic este cel corespunzator nivelului de performanţă
de siguranţă a vieţii din codul P 100-1/2006; pentru nivelul de baza al hazardului seismic la
evaluarea construcţiilor existente valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului este
definită cu un interval mediu de recurenţă de 40 de ani (70% probabilitate de depăşire în 50 de
ani).
Selectarea obiectivului de performanţă pentru clădirea evaluată seismic s-a facut în
conformitate cu prevederile codului, ce au caracter de recomandare şi sunt minimale.
Se consideră urmatoarele obiective de performanţă:
Obiectiv de performanţă de bază - OPB
Obiectiv de performanţă superior – OPS.
OPB - Obiectivul de performanţă de bază este constituit din satisfacerea
exigenţelor nivelului de performanţă de Siguranţă a vieţii pentru acţiunea seismică având
IMR=40 ani.
Obiectivul de performanţă de bază este obligatoriu pentru toate construcţiile.
4.6.3. Alegerea metodologiei de evaluare si a metodelor de calcul specifice acesteia
Codul P 100-3/2008 prevede trei metodologii de evaluare a construcţiilor, definite de
baza conceptuală, nivelul de rafinare a metodelor de calcul şi nivelul de detaliere a operaţiunilor
de verificare.
Alegerea metodologiilor de evaluare se face pe baza unor criterii, cum sunt:
cunoştintele tehnice în perioada realizării proiectului şi execuţiei construcţiei;
complexitatea clădirii, în special din punct de vedere structural, definită de proporţii
(deschideri, înălţime), regularitate etc.;
datele disponibile pentru întocmirea evaluării (nivelul de cunoaştere);
funcţiunea, importanţa şi valoarea clădirii;
condiţiile privind hazardul seismic pe amplasament; valorile acceleraţiei seismice
pentru proiectare, ag, condiţiile locale de teren;
tipul sistemului structural;
nivelul de performanţă stabilit pentru clădire.
Codul prevede trei metodologii de evaluare:
Metodologia de nivel 1 (metodologie simplificată);
Metodologia de nivel 2 (metodologie de tip curent pentru construcţiile obişnuite de
orice tip);
Metodologia de nivel 3. Această metodologie utilizează metode de calcul neliniar
şi se aplică la construcţii complexe sau de o importanţă deosebită, în cazul în care
se dispune de datele necesare.
Conform prevederilor din cod, Metodologia de nivel 1 se poate aplica la constructii cu
pereti structurali desi de beton armat monolit (sistem fagure), cu pana la 5 niveluri, amplasate
in orice zona seismica (conditia nu este indeplinita cladirea analizata avand structura din
panouri mari prefabricate, cu regim de inaltime S+P+4E)
In cod se precizeaza ca metodologia de nivel 1 (MN1) se poate aplica la constructii de
orice tip ( ca sistem structural si material structural utilizat) amplasate in zone seismice cu
acceleratia terenului ag=0,08 g (conditia nu este indeplinita intrucat Bucurestiul are ag=
0,30g). Deasemenea in cod se precizeaza faptul ca aplicarea MN 1 este valabilă numai în cazul
în care constructia analizata aparţine clasei de importanţă şi expunere la cutremur III. (conditie
indeplinita, cladirea avand destinatia de locuinta este incadrata in clasa III-a de importanta.)
Fata de aceasta situatie expertiza a folosit metodologia de evaluare de nivel 1, (MN1)
care conform Cod P 100-3/2008, poate fi utilizata optional si pentru analiza unor
constructii mai complexe sau mai importante.
4.6.4. Metodologia de nivel 1 implica:
evaluarea calitativa a constructiei pe baza criteriilor de conformare, de alcatuire
si de detaliere a constructiilor. Rezultatele examinării calitative se înscriu într-o
listă, care arată dacă, şi în ce măsură, construcţia şi elementele ei satisfac criteriile
de alcătuire corectă.
verificari prin calcul, utilizand metode rapide de calcul structural si verificari
rapide ale starii de eforturi ( ale efectelor actiunii seismice) in elementele esentiale
ale structurii.
4.6.5. Efectuarea procesului de evaluare. Completarea listei de conditii privind
alcatuirea de ansamblu si de detaliu si a listei privind starea de integritate a
constructiei. Calculul structural seismic. Stabilirea indicatorilor R1, R2 si R3.
Obiectul evaluarii calitative
Evaluarea calitativă urmăreşte să stabilească măsura în care regulile de conformare
generală a structurilor şi de detaliere a elementelor structurale şi nestructurale sunt respectate
în construcţiile analizate. Natura deficienţelor de alcătuire şi întinderea acestora reprezintă
criterii esenţiale pentru decizia de intervenţie structurală şi stabilirea soluţiilor de consolidare,
daca este cazul.
Evaluarea calitativa cu metodologia de nivel 1(MN1)
Evaluarea siguranţei seismice a clădirilor cu structura din beton armat se face prin
coroborarea rezultatelor obţinute prin două categorii de procedee:
evaluare calitativă;
evaluare prin calcul.
Evaluarea calitativă urmăreşte să stabilească măsura în care regulile de conformare
generală a structurilor şi a elementelor nestructurale sunt respectate în cazul structurii clădirii
analizate.
În cadrul evaluării calitative se vor analiza condiţiile privind traseul încărcărilor,
condiţiile de asigurare a redundanţei, condiţiile privind configurarea clădirii cu evidenţierea
acolo unde este cazul a discontinuităţilor şi neregularităţilor.
Lista de conditii si determinarea gradului de alcatuire seismica – R1
Criteriu
Criteriul
este
îndeplinit
Criteriul nu este îndeplinit
Neîndeplinire
moderată
Neîndeplinire
majoră
(i) Condiţii privind configuraţia
structurii
Punctaj maxim: 50 puncte 50 30 - 49 0 - 29
Traseul încărcărilor este continuu
• Sistemul este redundant (sistemul are
suficiente legături pentru a avea
stabilitate laterală şi suficiente zone
plastice potenţiale)
• Nu există niveluri slabe din punct de
vedere al rezistenţei
• Nu există niveluri flexibile
• Nu există modificări importante ale
dimensiunilor în plan ale sistemului
structural de la nivel la nivel
• Nu există discontinuităţi pe verticală
(toate elementele verticale sunt continue
până la fundaţie)
• Nu există diferenţe între masele de
nivel mai mari de 50 %
• Efectele de torsiune de ansamblu sunt
moderate
• Infrastructura (fundaţiile) este în
măsură să transmită la teren forţele
verticale şi orizontale
Punctaj realizat 50
(ii) Condiţii privind interacţiunile
structurii
Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 - 9 0 - 4
Distanţele până la clădirile vecine
depăşesc dimensiunea minimă de rost,
conform P 100-1/2006
• Planşeele intermediare (supantele) au o
structură laterală proprie sau sunt
ancorate adecvat de structura principală
• Pereţii nestructurali sunt izolaţi (sau
legaţi flexibil) de structură
• Nu există stâlpi captivi scurţi
Punctaj realizat 5
Criteriu
Criteriul
este
îndeplinit
Criteriul nu este îndeplinit
Neîndeplinire
moderată
Neîndeplinire
majoră
(iii) Condiţii privind alcătuirea
elementelor structurale
Punctaj maxim: 30 puncte 30 20 - 29 0 - 19
(a) Structuri tip cadru beton armat
• Nu există stâlpi scurţi
• Încărcarea axială normalizată (forţa
axială de compresiune raportată la aria
secţiunii şi
rezistenţa de proiectare a betonului la
compresiune) a stâlpilor este moderată:
orientativ, Vd ≤0,65
(b) Structuri cu pereţi de beton armat
• Grosimea pereţilor este ≥ 150 mm
• Pereţii au la capete bulbi sau tălpi cu
dimensiuni limitate (prin intersecţia
pereţilor nu se formează profile
complicate cu tălpi excesive)
• Încărcarea axială a pereţilor este
moderată orientativVd ≤0,65
15
Punctaj realizat 15
(iv) Condiţii referitoare la planşee
Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 - 9 0 - 4
• Prin grosimea plăcii şi dimensiunile
reduse ale golurilor planşeul poate fi
considerat şi diagramă orizontală rigidă
Punctaj realizat 10
Punctaj total realizat (R1) 80
Starea de degradare a elementelor structurale si determinarea gradului de afectare
structurala R2
Criteriu
Criteriul
este
îndeplinit
Criteriul nu este îndeplinit
Neîndeplinire
moderată
Neîndeplinire
majoră
1. Degradări produse de acţiunea
cutremurului
Punctaj maxim: 50 puncte 50 30 - 49 0 - 29
Criteriu
Criteriul
este
îndeplinit
Criteriul nu este îndeplinit
Neîndeplinire
moderată
Neîndeplinire
majoră
• Fisuri şi deformaţii remanente în
zonele critice ( zonele plastice ) ale
stâlpilor, pereţilor şi grinzilor
• Fracturi şi fisuri remanente înclinate
produse de forţa tăietore în grinzi
• Fracturi şi fisuri longitudinale
deschise în stâlpi şi/sau pereţi produse
de eforturi de compresiune
• Fracturi sau fisuri înclinate produse
de forţa tăietoare în stâlpi şi/sau pereţi
• Fisuri de forfecare produse de
lunecarea armătuilor în noduri
• Cedarea ancorajelor şi înnădirilor
barelor de armătură
• Fisurarea pronunţată a planşeelor
• Degradări ale fundaţiilor sau terenului
de fundare
Punctaj realizat 40
2. Degradări produse de încărcările
verticale
Punctaj maxim: 20 puncte 20 11 - 19 0 - 10
• Fisuri şi degradări în grinzi şi plăcile
planşeelor
• Fisuri şi degradări în stâlpi şi pereţi
Punctaj realizat 15
3. Degradări produse de încărcarea cu
deformaţii ( tasarea reazemelor,
contracţii, curgerea lentă a betonului
)
Punctaj maxim: 10 puncte 10 6 - 9 1 - 5
Punctaj realizat 10
4. Degradări produse de o execuţie
defectuoasă ( beton segregat, rosturi
de lucru incorecte, etc. )
Punctaj maxim: 10 puncte 10 6 - 9 1 - 5
Punctaj realizat 7
Criteriu
Criteriul
este
îndeplinit
Criteriul nu este îndeplinit
Neîndeplinire
moderată
Neîndeplinire
majoră
5. Degradări produse de factori de
mediu: îngheţ - dezgheţ, agenţi
corozivi chimici sau biologici, etc.,
asupra:
- betonului
- armăturii de oţel ( inclusiv asupra
proprietăţilor de aderenţă ale acesteia )
Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 - 9 0 - 4
Punctaj realizat 5
Punctaj total pentru ansamblul
condiţiilor 77
4.6.6. Evaluarea prin calcul a indicatorului r3 (gradul de asigurare structurala
seismica)
4.6.6.1.Stabilirea incarcarilor
Determinarea incarcarilor s-a facut folosindu-se releveele de arhitectura elaborate cu
aceasta ocazie .
Determinarea incarcarilor gravitationale transmisa peretilor structurali de plansee s-a
facut in functie de modul de transmitere al incarcarilor, ce depinde de tipul planseului.
In acest caz, tinand cont ca planseele sunt din beton armat, repartizarea incarcarilor s-a
facut tuturor peretilor, functie de aria de planseu aferenta.
Masele provenite din incarcarile calculate in ipoteza speciala (incarcarile permenente
normate ale elementelor structurale si nestructurale multiplicate cu coeficientii de calcul 1,0 si
incarcarile temporare multiplicate cu coeficientul de simultaneitate 0,40) s-au concentrat la
nivelul planseelor, considerate saibe rigide indeformabile in planul lor.
Pentru calculul in ipoteza fundamentala, masele elementelor structurale si nestructurale
s-au determinat din incarcarile permanente normate ale elementelor structurale si nestructurale,
multiplicate cu coeficientii de calcul 1,35 pentru beton armat, mortare de pardoseli si zidarii,
mortare de tencuieli si 1,50 pentru incarcarile utile.
4.6.6.2.Stabilirea factorului de incredere
Nivelul de cunoastere realizat determina metoda de calcul permisa si valorile factorilor
de incredere (CF). Pentru cladirea analizata la care s-a aplicat nivelul de cunoastere KL1
conform tabelului 4.1, factorul de incredere CF = 1,35
În vederea stabilirii caracteristicilor materialelor din structura existentă utilizate la
calculul capacităţii elementelor structurale, în verificarea acestora în raport cu cerinţele,
valorile medii obţinute prin teste in-situ şi din alte surse de informare s-au împartit la valorile
factorilor de încredere, CF, date în tabelul 4.1, conform nivelului de cunoaştere.
4.6.6.3.Determinarea fortei taietoare de calcul
Conform P100-3/2008 (Cod de proiectare seismică- Partea III- Prevederi pentru
evaluarea seismică a clădirilor existente) forta taietoare de baza pentru o clădire existentă cu
structura din pereţi de beton prefabricat, se calculeaza cu expresia din P 100-1/2013:
**)(
*1
mq
TaF
g
Ib
I ,e = 1 - factor de importanta al constructiei,conform P100-1/2013
ga = 0.30g - acceleratia terenului pentru proiectare
)( 1T = 2.50 - factor de amplificare dinamica a acceleratiei orizontale corespunzator perioadei
proprii fundamentale de vibratie a structurii
q =2.5 - factor de comportare al structurii, conform P100-3/2008,Tabelul 6.1
m - masa totala a cladirii,considerata la verificarea ULS in cazul actiunii seismice
= 0.85 - factor de corectie care tine seama de contributia modului propriu fundamental
4.7. Raspunsuri structurale de sistem pentru cladirile studiate
Plan subsol – Tronson 2
Plan parter – Tronson 2
Plan nivel curent Tronson 2
Sectiune transversala – Tronson 2
Plan subsol – Tronson 1
Plan parter – tronson 1
Plan nivel curent – tronson 1
Sectiune transversala tronson 1
Se prezinta raspunsurile structurale pentru tronsonul 1. Pentru tronsonul 2 si studiile
comparative cu cladirile monolite se va consulta Anexa 1.
TRONSONUL 1:
Moduri de vibraţie:
Mod Perioada UX UY RZ SumUX SumUY SumRZ
1 0.29 73.05 3.86 0.49 73.05 3.86 0.49
2 0.27 4.49 67.88 3.14 77.54 71.74 3.63
3 0.19 0.08 3.77 72.06 77.62 75.51 75.69
4 0.08 16.40 0.13 0.03 94.02 75.64 75.72
5 0.07 0.14 16.82 0.60 94.15 92.46 76.32
6 0.05 0.01 0.53 16.86 94.17 92.99 93.18
7 0.04 4.07 0.01 0.02 98.24 93.00 93.20
8 0.04 0.01 4.89 0.12 98.25 97.90 93.32
9 0.03 1.41 0.00 0.00 99.66 97.90 93.32
10 0.03 0.00 0.10 4.74 99.66 98.00 98.06
11 0.03 0.34 0.00 0.00 100.00 98.00 98.06
12 0.02 0.00 1.62 0.04 100.00 99.63 98.10
Date intrare
ag β q λ m (tone) Ac,x(m2) Ac,y(m
2)
0.3 2.5 2.5 0.85 3015 6.25 7.35
Fb(kN) Nivel Fi(kN) Vi(kN)
6637
ET4 2212 2212
ET3 1770 3982
ET2 1327 5310
ET1 885 6195
PARTER 442 6637
Carcteristici material
Beton C12/15
fck (N/mm2) = 12 conform SR EN 1992 nadm P = 0.35
fctm (N/mm2) = 1.6 conform SR EN 1992 nadm S = 0.65
fcd (N/mm2) = 8 conform SR EN 1992
fctd (N/mm2) = 0.75 conform SR EN 1992
CF = 1.35 conform P100-3/2008
fcd (N/mm2) = 5.93 conform P100-3/2008
fctd (N/mm2) = 0.55 conform P100-3/2008
vadm (N/mm2) = 0.77 conform P100-3/2008
Date iesire
Vm,x (N/mm2) = Fbx /
Ac,x = 1.06 nm Px = 0.8
nm Sx
= 0.80
Vm,y (N/mm2) = Fby /
Ac,y = 0.90 nm Py = 0.68
nm Sy
= 0.68
R3,x = 0.73 R3V = 0.73
R3,y = 0.86
4.7.1 Determinarea gradului de asigurare structurala seismica- R3
Valorile medii ale eforturilor unitare tangenţiale, vm în elementele verticale ale
structurii, (pereti) se determină cu relaţia :
Vm= Fb/ Ac .
În condiţiile aplicării procedeelor de calcul simplificate valorile admisibile ale
eforturilor unitare tangenţiale medii în secţiunile peretilor de beton armat, vadm, se consideră:
Vadm = 1,4 fcdt in care fcdt este rezistenta de proiectare la intindere a betonului
Vadm = 1,4 x 0,55 = 0,77
In aceste conditii la moment gradul de asigurare structurala seismica R3 este:
R3 = Vadm /Vm = 0,77 / 1,06 = 0,73 > 0,65 ( valoarea minima prevazuta in Cod pentru
sursa seismica Vrancea, pentru ca o cladire sa nu necesite interventie structurala).
4.8.Sinteza evaluarii si formularea concluziilor.incadrarea constructiei in clasa de risc
seismic
Stabilirea clasei de risc seismic pe baza celor 3 indicatori prezintă urmatoarea situaţie:
Tabelul 12.1. Valori ale indicatorului R1 asociate claselor de risc seismic
Clasa de risc seismic
I II III IV
Valori R1
< 30 30 – 60 61 – 90 91 – 100
Conform tabelului 12.1. pentru o valoare a indicatorului R1= 80 puncte, clădirea poate
fi încadrată în clasa III-a de risc seismic.
Tabelul 12.2. Valori ale indicatorului R2 asociate claselor de risc seismic
Clasa de risc seismic
I II III IV
Valori R2
< 40 40 – 70 71 – 90 91 – 100
Conform tabelului 12.2. pentru o valoare a indicatorului R2= 77, clădirea poate fi
încadrată în clasa III-a de risc seismic.
Tabelul 12.3. Valori ale indicatorului R3 asociate claselor de risc seismic
Clasa de risc seismic
I II III IV
Valori R3( %)
< 35 35 – 65 66 – 90 91 – 100
Conform tabelului 12.3. pentru o valoare a indicatorului R3= 73%, clădirea poate fi
încadrată în clasa III-a de risc seismic.
Valorile celor trei indicatori, măsuri ale performanţei seismice aşteptate a construcţiei,
trebuie considerate ca servind numai orientativ în decizia de încadrare a construcţiei într-o
anumită clasă de risc seismic.
Investigaţiile efectuate au avut scopul de a identifica verigile slabe ale sistemului
structural şi deficienţele semnificative ale elementelor nestructurale. Odată identificate, aceste
deficienţe trebuie ierarhizate din punctul de vedere al efectelor potenţiale asupra stabilităţii
structurii în cazul atacului unui cutremur puternic şi al riscului de pierdere a vieţii oamenilor şi
de vătămare a acestora, sau a pagubelor materiale.
În luarea deciziei de încadrare în clase de risc seismic, expertiza a avut în vedere zona
seismică în care este amplasată constructiă, precum şi alte criterii privind alcătuirea
construcţiei, comportarea în exploatare şi la acţiuni seismice, cum sunt:
regimul de înalţime: S+P+4E;
vechimea construcţiei (cca. 31 de ani);
sistemul structural- ;
conformarea structurală – gradul de îndeplinire a condiţiilor de alcătuire - R 1;
gradul de afectare structurală – R 2;
gradul de asigurare structurală seismică – R 3;
starea elementelor nestructurale (corespunzatoare).
Din punct de vedere al riscului seimic, in sensul efectelor probabile ale unor
cutremure, caracteristice amplasamentului asupra constructiei existente analizate in
acest caz, expertiza incadreaza cladirea in clasa de risc seismic Rs III, care cuprinde
constructiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezenta degradari
structurale care nu afecteaza semnificativ siguranta structurala, dar la care degradarile
nestructurale pot fi importante.
Studiul de caz a avut ca scop analizarea structurii de rezistenta a blocului, din punct de
vedere al asigurarii cerintei esentiale “A1”- rezistenta mecanica si stabilitate”, in vederea
identificarii vulnerabilitatilor seismice structurale.
In urma analizei facute in studiul de caz se considera ca structura prezinta un grad
adecvat de siguranta privind ”cerinta de siguranta a vietii “, fiind capabila sa preia actiunile
seismice, cu o marja suficienta de siguranta fata de nivelul de deformare, la care intervine
prabusirea locala sau generala, astfel incat vietile oamenilor sa fie protejate.
Deasemenea studiul considera ca structura are o rigiditate corespunzatoare cu un grad
adecvat de siguranta pentru “cerinta de limitare a degradarilor”, pentru a fi capabila a prelua
actiuni seismice fara degradari exagerate sau scoateri din uz.
Fiind o cladire incadrata in clasa a III-a de de risc seismic, aceasta corespunde
constructiilor care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezenta degradari structurale care
nu afecteaza semnificativ siguranta structurala, dar la care degradarile nestructurale pot fi
importante.
In decursul timpului fatada a suferit o serie de degradari datorate conditiilor
atmosferice. Cu ocazia lucrarilor de reabilitare termica, pe langa cresterea performantei
energetice a blocului se vor putea identifica si remedia aceste degradari, contribuind la
imbunatatirea aspectului arhitectural al cladirii si implicit al orasului. De asemenea lucrarile de
reabilitare vor conduce la inlaturarea pericolelor de prabusire ale elementelor nestructurale de
fatada (tencuieli, bucati din parapetii de fatada, etc.) care vor fi remediate cu ocazia reabilitarii.
4.9.Propuneri de solutii de interventie.
Asa cum s-a mentionat cladirile nu necesita luarea unor masuri de consolidare
structurala intrucat gradul de asigurare structurala seismica rezultat din calcul este superior
valorii minime impusa de P100-3/2008 (0,65 - valoare minima prevazuta pentru sursa seismica
Vrancea pentru ca o cladire sa nu necesite interventie structurala). Se considera ca in
circumstantele actuale, avand in vedere cele prezentate in capitolul 1, este necesara reabilitarea
termica a acestor cladiri.
Principalele lucrări de intervenţie pentru reabilitarea termica, stabilite prin ordonanta
de urgenta nr. 18/2009 aprobata cu modificari si completari de Legea nr. 158/2011, care
urmeaza a se efectua in cazul blocurilor de locuinte sunt:
izolarea termica a peretilor exteriori;
înlocuirea ferestrelor si usilor exterioare existente, inclusiv a tamplariei aferente
accesului in blocul de locuinte, cu tamplarie performanta energetic;
inchiderea balcoanelor/loggiilor cu tamplarie performanta energetic;
termo - hidroizolarea terasei/ termoizolarea planseului peste ultimul nivel in cazul
existentei sarpante. Aceasta se va face cu desfacerea partiala a straturilor existente,
inlocuirea si completarea lor cu straturi suplimentare, dar astfel incat sa nu fie
depasita greutatea initiala a straturilor;
izolarea termica a planseului peste subsol, în cazul în care prin proiectarea blocului
sunt prevazute apartamente la parter ( este cazul cladirii care se analizeaza)
lucrari de demontare instalatii si echipamente montate aparent pe fatadele/terasa
blocului de locuinte, precum si remontarea acestora dupa efectuarea lucrarilor de
izolare termica ;
lucrari de refacere a finisajelor anvelopei;
O data cu efectuarea lucrarilor prevazute mai sus se pot executa si urmatoarele lucrari
de interventie, justificate din punct de vedere tehnic in expertiza tehnica si/sau in auditul
energetic:
lucrari de reparatii la elementele de constructie care prezinta potential pericol de
desprindere si/sau afecteaza functionalitatea blocului de locuinte, inclusiv de
refacere în zonele de interventie;
lucrari de interventie la instalatia de distributie a agentului termic pentru incalzire
aferenta partilor comune ale blocurilor de locuinte.
In cadrul operatiilor de reparatie a fatadei pot interveni urmatoarele lucrari care implica
interventii structurale:
4.10. Reparatia degradarilor aparute in placile logiilor, balcoanelor si copertinelor
Pentru degradarile constatate la placile loggiilor, balcoanelor si copertinelor se vor
aplica procedurile din C 149/87. Conform C 149-87 – “Instructiuni tehnice privind procedee
de remediere a defectelor pentru elementele din beton si beton armat” repararea fisurilor in
placi se va derula astfel:
pentru fisuri in placi cu deschideri < 1 mm se va curata suprafata si se va chitui cu
pasta de ciment. Pentru fisuri cu deschideri > 1 mm. acestea se injecteaza cu rasina
epoxidica;
pentru protectia armaturilor aparente : se curata suprafata de beton, se perie cu peria de
sarma si se aplica matare cu mortar de tip SOLARON, SIKA, sau similar folosite in
medii umede.
4.11. Parapetii logiilor si balcoanelor
Blocurile date in folosinta in 1981 au parapetii realizati din schelet metalic cu sticla
armata. Functie de tipul si starea in care se gasesc parapetii si prinderea acestora de placa
balconului, in cazul in care se doreste termoizolarea se propune:
desfacerea parapetilor din schelet metalic cu sticla armata si inlocuirea acestora cu
tamplarie din PVC (cu parapet din panouri Weiss), montata din placa in placa,
conform detaliilor prevazute in proiect si ale societatii care furnizeaza si monteaza
tamplaria; prinderea tamplariei de placile de beton se va face in asa fel incat,
aceasta sa asigure rezistenta si stabilitatea necesara unui parapet;
desfacerea parapetilor din schelet metalic cu sticla armata si inlocuirea acestora cu
un nou cadru metalic (structura metalica) placat cu o placa OSB, la interior si o
placa placocem la exterior ; peste placa de placocem de la exterior aplicandu-se
termosistemul cu polistiren expandat ignifugat si tencuiala decorativa ; peste acest
noul cadru se va monta tamplaria de inchidere a balconului, conform detaliilor
prevazute in proiectul de arhitectura;
Solutia adoptata are in vedere amplasamentul blocului (artera principala sau secundara)
si este stabilita in cadrul proiectului de arhitectura.
La deschiderea santierului, dupa inspectia in toate apartamentele, constructorul va
sesiza proiectantul in cazul in care parapetii prezinta un grad avansat de deteriorare manifestat
prin desprinderea acoperirii cu beton si coroziunea armaturii pentru ca proiectantul sa decida
masuri de refacere a capacitatii.
4.12. Interventii locale structurale pe fatada.
Constructorul care efectueaza lucrarile de termoizolare a fatadei are obligatia de a
sesiza inspectorul de santier si proiectantul in cazul in care, lapregătirea faţadei in scopul
montării termosistemului, se constata avarii in elementele structurale ale cladirii, vizibile pe
fatada, constand in fisuri, crapaturi, segregari,etc. Remedierea degradarilor se va face pe baza
unei comunicari date de proiectant vizata de verificatorul proiectului.
4.13. Interventii la invelitoare
Lucrarile de hidroizolarea terasei/ termoizolarea planseului peste ultimul nivel se vor
face cu mentinerea unora dintre straturile initiale, inlocuirea si completarea lor cu straturi
suplimentare. Greutatea totala a straturilor care se pastreaza si se adauga, nu va depasi
greutatea initiala a straturilor de terasa. Inainte de inceperea lucrarilor la terasa, se va
investiga starea planseului suport, pe la partea inferioara a acestuia – in cazul in care se constata
degradari (fisuri, avarii, deformatii excesive) constructorul care va executa lucrarile are
obligatia de a informa proiectantul pentru stabilirea masurilor care se impun.La desfacerea
straturilor (ex. dalele pentru terasa circulabila) se interzice depozitarea in gramezi a acestora
pe planseul de terasa.
Concluziile sunt prezentate cu caracter de generalitate, pentru toate studiile de caz
realizate.
ANEXA 1
Cladire tip 1 – varianta prefabricata Cladire tip 1 – varianta monolita
Modele de calcu structural – vedere 1
Modele de calcul structural – vedere 2
Modele de calcul structural – vedere 3
Modul de vibratie 1
Modul de vibratie 2
Modul de vibratie 3
Modul de vibratie 4
Modul de vibratie 5
Modul de vibratie 6
Modul de vibratie 7
Modul de vibratie 8
Modul de vibratie 9
Modul de vibratie 10
Modul de vibratie 11
Modul de vibratie 12
Deplasari absolute seism x+
Deplasari absolute seism x-
Deplasari absolute seism y+
Deplasari absolute seism y-
Energie disipata – seism x
Energie disipata - seism y
Perete ax 1 – energie disipata – seism x
Perete ax 2 – energie disipata – seism x
Perete ax 3 – energie disipata – seism x
Perete ax 4 – energie disipata – seism x
Perete ax 1 – energie disipata – seism y
Perete ax 2 – energie disipata – seism y
Perete ax 3 – energie disipata – seism y
Perete ax 4 – energie disipata – seism y
Perete ax A – energie disipata – seism x
Perete ax B – energie disipata – seism x
Perete ax C – energie disipata – seism x
Perete ax D – energie disipata – seism x
Perete ax A – energie disipata – seism y
Perete ax B – energie disipata – seism y
Perete ax C – energie disipata – seism y
Perete ax D – energie disipata – seism y
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 1
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 1
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 1
Diagrame deplasari absolute
Diagrame rotiri relative de nivel
Diagrame forte taietoare de nivel
Diagrame momente de rasturnare de nivel
Diagrame rigiditati relative de nivel
Infasuratoare de eforturi principale S11 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S12 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S13 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S22 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S23 pe peretii structurali
Infasuratoarea de momente incovoietoare M11 pe planseul de nivel curent
Infasuratoarea de momente incovoietoare M22 pe planseul de nivel curent
Cladire tip 2 – varianta prefabricata Cladire tip 2 – varianta monolita
Modele de calcu structural – vedere 1
Modele de calcul structural – vedere 2
Modele de calcul structural – vedere 3
Modul de vibratie 1
Modul de vibratie 2
Modul de vibratie 3
Modul de vibratie 4
Modul de vibratie 5
Modul de vibratie 6
Modul de vibratie 7
Modul de vibratie 8
Modul de vibratie 9
Modul de vibratie 10
Modul de vibratie 11
Modul de vibratie 12
Deplasari absolute seism x+
Deplasari absolute seism x-
Deplasari absolute seism y+
Deplasari absolute seism y-
Energie disipata – seism x
Energie disipata - seism y
Perete ax 1 – energie disipata – seism x
Perete ax 2 – energie disipata – seism x
Perete ax 3 – energie disipata – seism x
Perete ax 4 – energie disipata – seism x
Perete ax 1 – energie disipata – seism y
Perete ax 2 – energie disipata – seism y
Perete ax 3 – energie disipata – seism y
Perete ax 4 – energie disipata – seism y
Perete ax A – energie disipata – seism x
Perete ax B – energie disipata – seism x
Perete ax C – energie disipata – seism x
Perete ax D – energie disipata – seism x
Perete ax A – energie disipata – seism y
Perete ax B – energie disipata – seism y
Perete ax C – energie disipata – seism y
Perete ax D – energie disipata – seism y
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 9
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 8
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 7
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 6
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – infasuratoare – nivel 1
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 9
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 8
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 7
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 6
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism x – nivel 1
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 9
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 8
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 7
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 6
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 5
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 4
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 3
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 2
Eforturi sectionale la interfata diafragme orizontale pereti – seism y – nivel 1
Diagrame deplasari absolute
Diagrame rotiri relative de nivel
Diagrame forte taietoare de nivel
Diagrame momente de rasturnare de nivel
Diagrame rigiditati relative de nivel
Infasuratoare de eforturi principale S11 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S12 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S13 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S22 pe peretii structurali
Infasuratoare de eforturi principale S23 pe peretii structurali
Infasuratoarea de momente incovoietoare M11 pe planseul de nivel curent
Infasuratoarea de momente incovoietoare M22 pe planseul de nivel curent
CAPITOLUL 5
STUDII DE CAZ PRIVIND COMPORTAREA CLADIRILOR CU CADRE
PREFABRICATE DIN BETON ARMAT, AMPLASATE IN ZONE SEISMICE
5.1. Aspecte generale
Una dintre problemele cele mai importante, atat la proiectarea cat si la expertizarea
cladirilor cu structura prefabricata din beton armat se refera in mod primordial la modelarea
cat mai convenabila a conexiunilor dintre elementele prefabricate. In timp ce elementele
prefabricate sunt realizate sub control strict, in conditii industrializate, imbinarile dintre acestea
sunt realizate in conditii tipice valabile pe santiere.
In literatura de specialitate sunt prezentate tipuri variate de conexiuni si interpretari:
Fig. 1 – Tipuri diferite de conexiuni
Fig. 2 – Cadre prefabricate Fig.3 – Cadre monolite Fig.4 – Cadre prefabricate
Fortele taietoare se pot transfera intre elementele aflate in conexiune, prin adeziune si
frecare si prin intermediul dispozitivelor existente in imbinare: elemente de forfecare, dornuri,
bare de otel, buloane, articulatii, etc.
Fig. 5 – Transferul fortei taietoare prin frecare este posibil atunci cand fetele de imbinare sunt
rugoase iar compresiunea transversala este prezenta – a) compresiune externa in nod; b) si; c)
compresiune generata de barele transversale care traverseaza nodul
Fig. 6 – Conexiunea intre elementele prefabricate verticale de tip pereti – a) fata unui
element; b) armatura de legatura orizontala de la capetele peretelui; c) bucle suprapuse
dispuse in lungul imbinarii.
Fig. 7 – Moduri tipice de cedare la imbinarile dintre elemente
Fig. 8 – Transferul de forta taietoare prin efectul de dorn – a) dorn cu fixare simpla sau dubla;
b) mod de cedare comun, cu formarea de articulatii plastice in dorn si zdrobirea locala a
betonului
Fig. 9 – Tipuri generice de imbinari
Fig. 10 – Moduri alternative de prefabricare/imbinare
5.2. Descrierea studiilor de caz alese in scopul determinarii vulnerabilitatilor seismice
structurale
Avand in vedere cele prezentate anterior, s-au realizat in paralel patru studii de caz,
pentru acelasi tip de structura, avand 6 deschideri de cate 6 m si 6 travei de cate 5 m respectiv
5 niveluri de 3.00 m inaltime.
Pentru beton s-a considerat clasa C25/32 iar armaturile au fost considerate de tip PC52
si OB37. Stalpii au fost armati cu 1220 iar grinzile cu 320 sus si 316 jos.
In cazul structurii monolite imbinarile stalpi/grinzi au fost considerat perfect rigide (M)
in timp ce pentru grinzile prefabricate s-au considerat articulatii la capetele grinzilor.
Pentru grinzi au fost socotite trei tipuri de modele:
grinzi cu lungimea pana la stalpi articulate in noduri (V1)
grinzi articulate la mijlocul deschiderilor (V2)
o varianta cu zone de console prevazute la capetele stalpilor iar grinzile
articulate in acele zone de consola, in scopul indepartarii articulatiilor de
nodurile stalpilor. (V3)
Incarcarile permanente si utile au fost determinate in concordanta cu codurile in vigoare
la aceasta data. Pentru actiunea orizontala, pentru calculul static echivalent s-a considerat
structura amplasata in Bucuresti, cu ag=0.30g si Tc=1.60 sec.
S-au realizat calcule static biografice precum si calcule dinamice de tip Time History
(TH) cu accelerogramele:
Vrancea NS 1977 - scalata pentru ag=0.25g (1)
El Centro 1940 - scalata pentru ag=0.35g (2)
Titulescu 1986 - scalata pentru ag=0.20g (3)
Tren (lant) de accelerograme (1) + (2) + (3) =(4)
In urma analizelor realizate au rezultat urmatoarele raspunsuri structurale de sistem cu
caracter de generalitate:
Raspunsurile au fost prezentate in subcapitolul 5.5.
5.3. Comparatiile realizate intre modelele V1, V2, V3 cu M.
Comparatii M-V1:
Tabel 1 - Perioade de vibratie
Cladire monolita M Cladire prefabricata V1
Mod Perioada UX UY RZ Mod Perioada UX UY RZ
1 0.61 0.00 75.22 0.00 1 2.11 63.80 0.00 0.00
2 0.54 76.57 0.00 0.00 2 2.11 0.00 63.80 0.00
3 0.53 0.00 0.00 75.65 3 1.80 0.00 0.00 64.86
4 0.19 0.00 14.69 0.00 4 0.34 22.43 0.00 0.00
5 0.17 14.27 0.00 0.00 5 0.34 0.00 22.43 0.00
6 0.16 0.00 0.00 14.67 6 0.32 0.00 0.00 21.69
Se constata ca:
- Raportul mediu intre perioade: 3.0
- Raportul mediu intre factorii de participare masica: 0.85
- Din punct de vedere al calculelor statice echivalente rezulta ca drifturile sunt de circa
15 ori mai mari pentru varianta prefabricata fata de cea monolita:
Monolit Prefabricat
Etaj Rotire x Rotire y Etaj Rotire x Rotire y
5 1.3 1.9 5 51.0 51.0
4 2.1 2.8 4 48.5 48.5
3 2.7 3.5 3 42.0 42.0
2 2.9 3.6 2 30.0 30.0
1 1.7 2.0 1 11.6 11.6
- Din calcule dinamice neliniare, cu tren de accelaratii, rezulta ca raportul intre rotirile
relative de nivel prefabricat/monolit este in medie de 6.0:
Etaj Monolit Prefabricat
Rotire x Rotire y Rotire x Rotire y
5 4.295 4.255 53.09 53.09
4 6.68 6.582 50.065 50.065
3 8.231 8.43 42.721 42.721
2 8.138 8.487 30.153 30.153
1 4.67 5.111 11.631 11.631
- Se observa ca si in cazul cladirii considerata in varianta monolita, fata de calculele
statice echivalente (in care rotirile relative de nivel sunt sub 5‰ rezulta rotiri relative
de nivel de 8.24‰, adica 1.65 ori mai mari decat cele admisibile.
- Din calculele statice biografice rezulta:
o Pentru structura in varianta monolita:
Articulatiile plastice (AP) apar in pasii initiali la bazele stalpilor si la
capetele grinzilor. In final apar local la partile superioare ale unor stalpi;
o Pentru structura in varianta prefabricata:
Articulatiile plastice (AP) apar numai la bazele stalpilor. In rest stalpii
au tendinta sa lucreze in domeniul elastic.
Comparatii M-V2:
Tabel 2 - Perioade de vibratie
Cladire monolita M Cladire prefabricata V2
Mod Perioada UX UY RZ Mod Perioada UX UY RZ
1 0.61 0.00 75.22 0.00 1 0.61 0.00 75.22 0.00
2 0.54 76.57 0.00 0.00 2 0.54 76.57 0.00 0.00
3 0.53 0.00 0.00 75.65 3 0.53 0.00 0.00 75.64
4 0.19 0.00 14.69 0.00 4 0.19 0.00 14.69 0.00
5 0.17 14.27 0.00 0.00 5 0.17 14.27 0.00 0.00
6 0.16 0.00 0.00 14.67 6 0.16 0.00 0.00 14.67
Se constata ca:
- Raportul mediu intre perioade: 1
- Raportul mediu intre factorii de participare masica: 1
- Din punct de vedere al calculelor statice echivalente rezulta ca drifturile practic egale
cu cele corespunzatoare cazului M
Monolit Prefabricat
Etaj Rotire x Rotire y Etaj Rotire x Rotire y
5 1.3 1.9 5 1.31 1.86
4 2.1 2.8 4 2.09 2.81
3 2.7 3.5 3 2.71 3.55
2 2.9 3.6 2 2.85 3.61
1 1.7 2.0 1 1.71 2.03
- Din calcule dinamice neliniare, cu tren de accelaratii, rezulta ca raportul intre rotirile
relative de nivel prefabricat/monolit este in medie 1:
Etaj Monolit Prefabricat
Rotire x Rotire y Rotire x Rotire y
5 4.295 4.255 4.298 4.256
4 6.68 6.582 6.68 6.582
3 8.231 8.43 8.23 8.431
2 8.138 8.487 8.138 8.487
1 4.67 5.111 4.671 5.112
- Din calculele statice biografice rezulta:
o Pentru structura in varianta monolita:
Articulatiile plastice (AP) apar in pasii initiali la bazele stalpilor si la
capetele grinzilor. In final apar local la partile superioare ale unor stalpi;
o Pentru structura in varianta prefabricata:
Articulatiile plastice (AP) apar in pasii initiali la bazele stalpilor si la
capetele grinzilor. In final apar local la partile superioare ale unor stalpi.
Comparatii M-V3:
Tabel 3 - Perioade de vibratie
Cladire monolita M Cladire prefabricata V2
Mod Perioada UX UY RZ Mod Perioada UX UY RZ
1 0.61 0.00 75.22 0.00 1 2.01 62.60 0.00 0.00
2 0.54 76.57 0.00 0.00 2 2.01 0.00 62.60 0.00
3 0.53 0.00 0.00 75.65 3 1.59 0.00 0.00 63.11
4 0.19 0.00 14.69 0.00 4 0.32 22.99 0.00 0.00
5 0.17 14.27 0.00 0.00 5 0.32 0.00 22.99 0.00
6 0.16 0.00 0.00 14.67 6 0.29 0.00 0.00 22.41
Se constata ca:
- Raportul mediu intre perioade: 2.5
- Raportul mediu intre factorii de participare masica: 0.83
- Din punct de vedere al calculelor statice echivalente rezulta ca drifturile sunt de circa
15 ori mai mari pentru varianta prefabricata fata de cea monolita:
Monolit Prefabricat
Etaj Rotire x Rotire y Etaj Rotire x Rotire y
5 1.3 1.9 5 47.10 47.10
4 2.1 2.8 4 44.82 44.82
3 2.7 3.5 3 38.82 38.82
2 2.9 3.6 2 27.77 27.77
1 1.7 2.0 1 10.75 10.75
- Din calcule dinamice neliniare, cu tren de accelaratii, rezulta ca raportul intre rotirile
relative de nivel prefabricat/monolit este in medie de 6.0:
Etaj Monolit Prefabricat
Rotire x Rotire y Rotire x Rotire y
5 4.295 4.255 52.421 52.421
4 6.68 6.582 49.773 49.773
3 8.231 8.43 42.957 42.957
2 8.138 8.487 30.596 30.596
1 4.67 5.111 11.803 11.804
- Din calculele statice biografice rezulta:
o Pentru structura in varianta monolita:
Articulatiile plastice (AP) apar in pasii initiali la bazele stalpilor si la
capetele grinzilor. In final apar local la partile superioare ale unor stalpi;
o Pentru structura in varianta prefabricata:
Articulatiile plastice (AP) apar numai la bazele stalpilor. In rest stalpii
au tendinta sa lucreze in domeniul elastic.
5.4. Concluzii
Se constata ca dintre variantele studiate, cea mai apropiata de varianta monolita este
aceea in care se considera ca imbinarea/plastificarea se realizeaza la mijlocul campurilor
grinzilor.
Variantele cu grinzile articulate la ambele capete, fie direct in stalpi fie pe niste console
prevazute din stalpi sunt destul de apropiate ca raspunsuri, iar acestea sunt relativ
neconvenabile. Structurile sunt flexibile si inevitabil apar rotiri relative de nivel mai mari decat
pentru cladirile cu solutie monolita.
Este foarte clar ca in realitate situatia nu este atat de dificila si ca modelarea cu articulatii
desi simplista este acoperitoare pe de o parte si ofera indicii privind modul de comportare al
caldirilor cu structura de rezistenta prefabricata.
In studiile ulterioare s-ar putea incerca modelarea conexiunilor intre elementele
prefabricate prin utilizarea unor elemente finite de tip LINK care sa introduca diverse tipuri de
amortizare.
In studiile efectuate pe plan international, onclusiv pentru punerea in siguranta
structurala a cladirilor existente se propune utilizarea unor dispozitive locale de amortizare.
Fig. 11 – Cladire prefabricata cu amortizori Fig. 12 – Schema pentru testare
Fig. 13 - Prototip de amortizor
pentru consolidarea cladirilor
prefabricate:
a) Nod grinda/stalp;
b) Amortizor;
c) Componente amortizor
5.5. Raspunsuri structurale de sistem – comparatii cladiri monolite/prefabricate cu
structura in cadre din b.a.
Cladire cu cadre in varianta monolita Cladire cu cadre in varianta prefabricata
Model de calcul structural – vedere 1
Model de calcul structural – vedere 2
Modul de vibratie 1
Modul de vibratie 2
Modul de vibratie 3
Modul de vibratie 4
Modul de vibratie 5
Modul de vibratie 6
Modul de vibratie 7
Modul de vibratie 8
Modul de vibratie 9
Modul de vibratie 10
Modul de vibratie 11
Modul de vibratie 12
Calcul de tip Time History cu tren de accelerograme - Energii
Calcul de tip Time History cu tren de accelerograme – Forta taietoare de baza
Calcul de tip Time History cu tren de accelerograme – deplasari absolute nivel 5
Calcul de tip static neliniar – spectre x
Calcul de tip static neliniar – spectre y
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 1
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 2
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 3
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 4
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 5
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 6
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 7
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 8
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 9
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 10
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 11
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 12
Analiza statica neliniara – ax central – pasul 13
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 1
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 2
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 3
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 4
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 5
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 6
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 7
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 8
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 9
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 10
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 11
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 12
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 13
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 14
Time History deplasare absoluta – ax central – pasul 15
Energie disipata – ax central – seism x
Infasuratoare forte axiale – ax central
Infasuratoare momente incovoietoare ax central
Infasuratoare forte taietoare ax central
Seplasari absolute de nivel ne-normalizate
Rotiri relative de nivel ne-normalizate
Forte taietoare de nivel
Momente de rasturnare
Accelerograma Vrancea NS 1977 Accelerograma El Centro 1940
Accelerograma Titulescu 1986 Tren de accelerograme
-3
-2
-1
0
1
2
0 10 20 30 40 50
-4
-2
0
2
4
0 10 20 30 40
-1
-0.5
0
0.5
1
0 5 10 15 20 25
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 20 40 60 80 100
5.6. Aspecte privind vulnerabilitatea seismica a diferitelor tipuri de structuri de rezistenta
dupa seismul din 2011
Fig. 14 - Distributia evaluarii sigurantei seismice a tuturor cladirilor din Cgristchurch – Noua
Zeelanda dupa cutremurul din 2011. Datele sunt aranjate dupa varsta cladirii, sistemul
structural adoptat. Verde – foarte sigure, galben – inca sigure, rosu – vulnerabile
Se constata urmatoarele:
- Din totalul de 2723 de cladiri, 52% sunt foarte sigure, 24% sunt sigure si 24% sunt
nesigure;
- Raportand cladirile vulnerabile pe total perioade se observa ca cele mai multe cladiri
vulnerabile sunt cele din zidarie nearmata – 12.63%;
- Raportand cladirile sigure pe total perioade se observa ca cele mai multe cladiri foarte
sigure sunt cele cu structura din lemn – 24.72%;
- Se constata ca pe tip de structuri, in ordine, cele mai putin afectate au fost cladirile cu
structura din otel apoi pe locul imediat urmator cladirile cu structura prafabricata.
Asadar cladirile cu structura de rezistenta prefabricata au raspuns bine la seism.
Tabelul 4
Tip
structura Siguranta
Inainte de
1970 Anii 80 1990-2010 Necunoscuta Total
Cadre din
b.a.
FS 50 28 26 75 179
S 37 20 11 34 102
NS 29 20 9 18 76
Pereti din
b.a.
FS 11 11 14 8 44
S 12 6 6 5 29
NS 4 2 8 4 18
Cadre b.a.
cu pereti de
umplutura
FS 51 2 4 41 98
S 50 3 3 30 86
NS 11 3 0 11 25
Prefabricate
FS 13 14 68 25 120
S 5 2 18 5 30
NS 2 4 6 4 16
Zidarie
nearmata
FS 30 0 2 19 51
S 72 8 1 31 112
NS 223 9 5 107 344
Lemn
FS 358 51 192 72 673
S 135 5 4 64 208
NS 107 5 5 30 147
Zidarie
armata
FS 69 23 24 31 147
S 21 5 3 18 47
NS 19 7 0 7 33
Otel
FS 43 9 12 36 100
S 9 3 9 11 32
NS 3 1 0 2 6
Tabelul 5
Tip
structura Siguranta Total
Total
structura
Procent
structura
Cadre din
b.a.
FS 179
357
50%
S 102 29%
NS 76 21%
Pereti din
b.a.
FS 44
91
48%
S 29 32%
NS 18 20%
Cadre b.a.
cu pereti de
umplutura
FS 98
209
47%
S 86 41%
NS 25 12%
Prefabricate
FS 120
166
72%
S 30 18%
NS 16 10%
Zidarie
nearmata
FS 51
507
10%
S 112 22%
NS 344 68%
Lemn
FS 673
1028
65%
S 208 20%
NS 147 14%
Zidarie
armata
FS 147
227
65%
S 47 21%
NS 33 15%
Otel
FS 100
138
72%
S 32 23%
NS 6 4%
2723 2723
FS 1412 52% 76%
S 646 24%
NS 665 24% 24%
Tabelul 6
Tip
structura
Inainte de
1970 Anii 80 1990-2010 Necunoscuta
Procent
total
Cadre din
b.a.
1.84% 1.03% 0.95% 2.75% 6.57%
1.36% 0.73% 0.40% 1.25% 3.75%
1.07% 0.73% 0.33% 0.66% 2.79%
Pereti din
b.a.
0.40% 0.40% 0.51% 0.29% 1.62%
0.44% 0.22% 0.22% 0.18% 1.07%
0.15% 0.07% 0.29% 0.15% 0.66%
Cadre b.a.
cu pereti de
umplutura
1.87% 0.07% 0.15% 1.51% 3.60%
1.84% 0.11% 0.11% 1.10% 3.16%
0.40% 0.11% 0.00% 0.40% 0.92%
Prefabricate
0.48% 0.51% 2.50% 0.92% 4.41%
0.18% 0.07% 0.66% 0.18% 1.10%
0.07% 0.15% 0.22% 0.15% 0.59%
Zidarie
nearmata
1.10% 0.00% 0.07% 0.70% 1.87%
2.64% 0.29% 0.04% 1.14% 4.11%
8.19% 0.33% 0.18% 3.93% 12.63%
Lemn
13.15% 1.87% 7.05% 2.64% 24.72%
4.96% 0.18% 0.15% 2.35% 7.64%
3.93% 0.18% 0.18% 1.10% 5.40%
Zidarie
armata
2.53% 0.84% 0.88% 1.14% 5.40%
0.77% 0.18% 0.11% 0.66% 1.73%
0.70% 0.26% 0.00% 0.26% 1.21%
Otel
1.58% 0.33% 0.44% 1.32% 3.67%
0.33% 0.11% 0.33% 0.40% 1.18%
0.11% 0.04% 0.00% 0.07% 0.22%
CAPITOLUL 6
CONCLUZII SI CONTRIBUTII PERSONALE
Pe parcursul realizarii capitolelor precedente, din cercetarea documntara precum si prin
contributiile personale au rezultat o serie de concluzii, expuse la sfarsitul acestora.
In prezentul capitol sunt prezentate toate aceste concluzii, intr-un mod unitar, pentru a
putea fi o cale de alegere a solutiei de proiectare si realizare a cladirilor cu structura prefabricata
din beton armat, inclusiv in Iraq si poate si in alte tari din regiune.
6.1. Concluzii documentare din capitolul 1
6.1.1. Cu privire la partea structurala
O caracterizare general valabila a istoricului acestor sisteme structurale este greu de
realizat, intrucat prefabricarea si industralizarea in constructii au cunoscut etape de
dezvoltare diferite in lume, dezvoltare care nu a progresat continuu ci in salturi. Ceea ce se
poate defini sunt un numar de directii comune situatiilor din diferite tari ale lumii.
Prima directie (caracterizand tari ca SUA, Noua Zeelanda, Marea Britanie, parte din tarile
Europei Occidentale), duce catre obtinerea de performante deosebite dupa o perioada de
stagnare a utilizarii solutiilor prefabricate. In momentul dezvoltarii economice si al
progresului in cercetare, aplicarea unor programe de testare performante a permis largirea
orizontului informational privitor la comportarea structurilor prefabricate. In urma testarii
si a programelor experimentale s-a trecut la elaborarea de material teoretic, de normative
oficiale pentru proiectarea si detalierea diferitelor solutii industrializate. Procesul este inca
in desfasurare iar progresul este considerabil. Se merge pe ideea de privatizare deschisa
care sa inlesneasca un grad cat mai ridicat de flexibilitate functionala, deci sa permita
utilzarea de partiuri cat mai variata. O asemenea abordare are insa un mare dezavantaj,
costul experimentarii este ridicat, mai ales cand se investeste in solutii cu rezultate teoretice
satisfacatoare dar cu aplicabilitate redusa in executie.
A doua directie, caracteristica in cel mai mare procent Japoniei, duce la obtinerea de
progrese in utilizarea solutiilor prefabricate prin dezvoltarea de sisteme proprii fiecarui
producator. Companiile producatoare de prefabricate aveau puse la punct si propriile detalii
de proiectare mai ales in ceea ce priveste proiectarea antiseismica. Aceasta procedura a
ramas tributara unor teorii si principii invechite, dar acum cercetarea si productia incearca
sa puna bazele unor noi reglementari.
Situatia in Estul Europei, cat si in fostele state URSS este intr-un regres considerabil. In
tara noastra industrializarea sistemelor structurale a inceput in masa in anii ‛60, a cunoscut
apogeul in anii ‛70 -‛80, urmand ca dupa 1990 ideea utilizarii solutiilor prefabricate sa se
restranga considerabil, solutiile de plansee mixte ramanand cele mai intalnite. Problema de
baza nu este calitatea produselor sau a executiei, ci aplicarea unei tipizari in masa, cu
partiuri inghetate care nu mai corespund exigentelor actuale ale utilizatorilor. In momentul
de fata nici situatia economica nu mai permite investitiile necesare aplicarii unor astfel de
solutii structurale.
Concluzia generala in urma analizei facute este ca solutia sistemelor structurale cu grad
ridicat de industrializare este si ramane o alternativa viabila a sistemelor structurale
monolite. Pentru ca sa se poata beneficia la maxim de avantajele prefabricarii si sa se
diminueze din aspectele ei negative, trebuie folosita insa o prefabricare deschisa care sa
poata mari aplicabilitatea acestor solutii pentru variate cerinte si destinatii. O alegere
oportuna este aceea in concordanta cu destinatia cladirii, exigentele functionale,
caracteristicile amplasamentului, posibilitatile producatorului si executantul si care
echilibreaza investitia initiala si costul lucrarilor cu investitia pe termen lung.
Criteriile reducerii termenelor de executie, a consumului de mana de lucru si de materiale
nu justifica singure alegerea solutiei structurale prefabricate.
6.1.2. Cu privire la problemele higrotermice
Influenta puntilor termice, la cladirile din panouri mari, izolate termic bine în câmp curent,
face ca rezistentele termice corectate sa scada mult fata de cele unidirectionale atât în
situatia existenta cât si în cea modernizata. Astfel:
- La peretii exteriori, pentru cladirea existenta, de la R=1,844m2K/W la
R’=0,575m2K/W (r=0,312), iar pentru cladirea modernizata de la R=4,384m2K/W
la R’=1,090m2K/W (r=0,439),
- La terasa, pentru cladirea existenta, de la R=1,140m2K/W la R’=1,003m2K/W
(r=0,880), iar pentru cladirea modernizata de la R=4,669m2K/W la
R’=3,320m2K/W (r=0,711),
- La planseul peste subsol, pentru cladirea existenta, de la R=0,378m2K/W la
R’=0,368m2K/W (r=0,973), iar pentru cladirea modernizata de la R=3,045m2K/W
la R’=2,004 m2K/W (r=0,658),
- Pe ansamblul anvelopei cladirii, rezistenta medie corectata scade, pentru cladirea
existenta – de la R’=0,763m2K/W la R’=0,524m2K/W (r=0,687), iar pentru cladirea
modernizata – de la R’=2,208m2K/W la R’=1,566m2K/W (r=0,709).
La cladirile din panouri mari este necesara si evaluarea riscului de aparitie a condensului
pe suprafata interioara precum, în unele cazuri a condensului interstitial.
Calculul coeficientului global de izolare termica G reprezinta un instrument pretios,
singurul cu care se pot identifica, înca din fazele preliminare de evaluare, suprafetele prin
care se disipeaza fluxurile termice majore si cu care se pot stabili grosimile straturilor
suplimentare de termoizolatie care conduc la obtinerea unor performante cât mai apropiate
de cele ale cladirii de referinta.
Aplicarea metodei termografice pentru investigarea fatadelor cladirilor din panouri mari
existente este deosebit de utila pentru aprecierea procentului de punti termice care trebuie
corectate dar utilizarea acestei metode nu trebuie facuta la întâmplare ci pe baza unor
cunostinte dobândite prin specializare si studiu, iar interpretarea imaginilor termografice
trebuie facuta cu grija si cu stiinta pentru a nu conduce la concluzii eronate.
Cladirile de locuit din panouri mari prezinta o mare diversitate din punct de vedere al
alcatuirii panourilor de fatada, functie de perioada în care au fost construite, caracterizata
printr-o anumita etapa în evolutia acestui sistem constructiv.
Cladirile din panouri mari, pe lânga puntile termice din dreptul îmbinarilor, au un procent
mare de punti termice în interiorul panourilor prefabricate care nu pot fi corect apreciate
decât printr-o cunoastere aprofundata a principiilor de proiectare, alcatuire si executie a
acestora.
Documentatia existenta nu ofera informatiile necesare pentru o analiza higrotermica a
anvelopei în conformitate cu realitatea, multe aspecte esentiale ramânând la aprecierea
auditorului energetic. Aceasta poate conduce la diferente semnificative între performanta
energetica a unor apartamente sau cladiri similare, daca evaluarea a fost facuta de persoane
diferite.
Termografia IR aduce un plus de precizie relativ la ponderea puntilor termice, dar nu poate
fi utilizata pentru fiecare certificat de apartament, daca luam în considerare numai faptul ca
ar trebui sa creasca semnificativ preturile corespunzatoare acestei activitati (actualmente
foarte scazute).
Elaborarea unui material unitar, sub forma unui „ghid” sau „îndrumator” care sa ofere o
serie de criterii precise si usor de apreciat, pe baza carora sa poata fi identificat proiectul
tip dupa care a fost realizata cladirea si implicit structura panourilor de fatada, ar conduce
la eliminarea discrepantelor în evaluarea performantei energetice a apartamentelor si
blocurior de locuinte similare, constituind un instrument deosebit de util în special
auditorilor energetici care nu sunt arhitecti sau ingineri constructori.
Materialul ar trebui sa contina valorile coeficientilor de transfer termic liniar corespunzatori
celor mai semnificative tipuri de punti termice identificate la proiectele de cladiri tip din
panouri mari de diverse generatii.
6.1.3. Cu privire la problemele termo-energetice
Consumul de căldură anual specific pentru
încălzire qinc pentru clădirea certificată şi
reabilitată pentru S+P+8E
Consumul de căldură anual specific pentru
încălzire qinc pentru clădirea certificată şi
reabilitată pentru S+P+4E
6.2. Concluzii documentare din capitolul 2
Cladirile de locuit integral prefabricate, din panouri mari, s-au comportat relativ bine la
actiunea cutremurelor din 1977, 1986 si 1990, nesemnalandu-se avarii la elementele
structurale, care sa afecteze siguranta gravitationala sau seismica, comportare explicabila
printr-o rigiditate ridicata datorata peretilor desi din beton armat.
Avariile evidentiate constau in fisuri in zonele de imbinari dintre panouri (mai ales la cele
cu imbinari la colturi), la intersectiile peretilor, ca si la rosturile de rezemare a panourilor
de planseu pe cele de pereti. De asemenea in riglele de cuplare s-au semnalat fisuri la 45.
Natura imbinarilor dintre panourile mari, cu profilaturi pentru transmiterea compresiunilor
si cu armaturi pentru preluarea intinderilor, a facut ca acestea sa lucreze ca disipatori de
energie si sa asigure conlucrarea structurala a ansamblului.
6.3. Concluzii documentarea si calculele realizate la capitolul 3
Predalele se pot realiza fie in sistem industrializat fie pe santier;
In primul caz dimensiunile predalelor sunt corelate cu posibilitatile de transport de la
fabrica la santier, pe trailer sau alte mijloace de transport;
In cel de-al doilea caz predalele pot avea dimensiuni maxime de 6.0 m x 6.0 m;
Grosimile predalelor, 5-8 cm, sunt corelate cu suprafetele de placa si incarcarile pe aceasta.
Grosimea betonului din suprabetonare este de 8 –10 cm. Clasa betonului din predala este
C25/30, iar in suprabetonare C20/25.
Predala contine toata armatura de la partea inferioara a placii; aceasta este calculata pentru
incarcarile corespunzatoare fazei de exploatare si considerarii placiii in ansamblu; armatura
de la partea superioara, pe reazeme este pozitionata in suprabetonare. Armatura poate fi din
otel OB37, PC52 sau plase sudate din sarme STNB
Legatura intre cele doua straturi de beton turnate in etape diferite se realizeaza cu conectori,
de tip bucle sau de tip ferme (trigoane), din otel OB37 sau PC52. Acestia au rolul de a
prelua efortul de lunecare de la suprafata de separatie dintre cele doua straturi de beton.
Pentru suprafete de placi curente, in jur de 25 mp si incarcari curente de cladiri civile,
conectorii pot fi de tip bucle; pentru suprafete mai mari, cu valori ridicate de forta taietoare
care conduc la eforturi unitare tangentiale τ ridicate, conectorii pot fi de tip ferme .
In faza de montaj, predalele reazema pe grinzi extensibile si popi telescopici.
Manipularea predalelor se realizeaza cu ajutorul unui sistem de ridicare prevazut cu mai
multe carlige, care se agata de tevi, care trec prin cele doua siruri de conectori marginali;
Prin conceptie, calcul si mod de realizare, predalele asigura impreuna cu suprabetonarea un
planseu similar din punct de vedere al comportarii cu cele monolite.
Prin faptul ca asigura in acelasi timp si rolul de cofraj continand tot odata si armatura din
camp, ofera o reducere semnificativa a manoperei pe santier.
O mare atentie trebuie acordata atat calculului conectorilor cat si a asigurarii decofrarii si
transportului, fara a fisura sau rupe placa (cu grosimi reduse).
6.4. Concluzii din documentarea si calculele realizate in capitolul 4
Asa cum s-a mentionat cladirile nu necesita luarea unor masuri de consolidare
structurala intrucat gradul de asigurare structurala seismica rezultat din calcul este superior
valorii minime impusa de P100-3/2008 (0,65 - valoare minima prevazuta pentru sursa seismica
Vrancea pentru ca o cladire sa nu necesite interventie structurala). Se considera ca in
circumstantele actuale, avand in vedere cele prezentate in capitolul 1, este necesara reabilitarea
termica a acestor cladiri.
Principalele lucrări de intervenţie pentru reabilitarea termica, stabilite prin ordonanta
de urgenta nr. 18/2009 aprobata cu modificari si completari de Legea nr. 158/2011, care
urmeaza a se efectua in cazul blocurilor de locuinte sunt:
izolarea termica a peretilor exteriori;
înlocuirea ferestrelor si usilor exterioare existente, inclusiv a tamplariei aferente
accesului in blocul de locuinte, cu tamplarie performanta energetic;
inchiderea balcoanelor/loggiilor cu tamplarie performanta energetic;
termo - hidroizolarea terasei/ termoizolarea planseului peste ultimul nivel in cazul
existentei sarpante. Aceasta se va face cu desfacerea partiala a straturilor existente,
inlocuirea si completarea lor cu straturi suplimentare, dar astfel incat sa nu fie
depasita greutatea initiala a straturilor;
izolarea termica a planseului peste subsol, în cazul în care prin proiectarea blocului
sunt prevazute apartamente la parter ( este cazul cladirii care se analizeaza)
lucrari de demontare instalatii si echipamente montate aparent pe fatadele/terasa
blocului de locuinte, precum si remontarea acestora dupa efectuarea lucrarilor de
izolare termica ;
lucrari de refacere a finisajelor anvelopei;
O data cu efectuarea lucrarilor prevazute mai sus se pot executa si urmatoarele lucrari
de interventie, justificate din punct de vedere tehnic in expertiza tehnica si/sau in auditul
energetic:
lucrari de reparatii la elementele de constructie care prezinta potential pericol de
desprindere si/sau afecteaza functionalitatea blocului de locuinte, inclusiv de
refacere în zonele de interventie;
lucrari de interventie la instalatia de distributie a agentului termic pentru incalzire
aferenta partilor comune ale blocurilor de locuinte.
In cadrul operatiilor de reparatie a fatadei pot interveni urmatoarele lucrari care implica
interventii structurale:
Reparatia degradarilor aparute in placile loggiilor, balcoanelor si copertinelor
Pentru degradarile constatate la placile loggiilor, balcoanelor si copertinelor se vor
aplica procedurile din C 149/87. Conform C 149-87 – “Instructiuni tehnice privind procedee
de remediere a defectelor pentru elementele din beton si beton armat” repararea fisurilor in
placi se va derula astfel:
pentru fisuri in placi cu deschideri < 1 mm se va curata suprafata si se va chitui cu
pasta de ciment. Pentru fisuri cu deschideri > 1 mm. acestea se injecteaza cu rasina
epoxidica;
pentru protectia armaturilor aparente : se curata suprafata de beton, se perie cu peria de
sarma si se aplica matare cu mortar de tip SOLARON, SIKA, sau similar folosite in
medii umede.
Parapetii loggiilor si balcoanelor
Blocurile date in folosinta in 1981 au parapetii realizati din schelet metalic cu sticla
armata. Functie de tipul si starea in care se gasesc parapetii si prinderea acestora de placa
balconului, in cazul in care se doreste termoizolarea se propune:
desfacerea parapetilor din schelet metalic cu sticla armata si inlocuirea acestora cu
tamplarie din PVC (cu parapet din panouri Weiss), montata din placa in placa,
conform detaliilor prevazute in proiect si ale societatii care furnizeaza si monteaza
tamplaria; prinderea tamplariei de placile de beton se va face in asa fel incat,
aceasta sa asigure rezistenta si stabilitatea necesara unui parapet;
desfacerea parapetilor din schelet metalic cu sticla armata si inlocuirea acestora cu
un nou cadru metalic (structura metalica) placat cu o placa OSB, la interior si o
placa placocem la exterior ; peste placa de placocem de la exterior aplicandu-se
termosistemul cu polistiren expandat ignifugat si tencuiala decorativa ; peste acest
noul cadru se va monta tamplaria de inchidere a balconului, conform detaliilor
prevazute in proiectul de arhitectura;
Solutia adoptata are in vedere amplasamentul blocului (artera principala sau secundara)
si este stabilita in cadrul proiectului de arhitectura.
La deschiderea santierului, dupa inspectia in toate apartamentele, constructorul va
sesiza proiectantul in cazul in care parapetii prezinta un grad avansat de deteriorare manifestat
prin desprinderea acoperirii cu beton si coroziunea armaturii pentru ca proiectantul sa decida
masuri de refacere a capacitatii.
Interventii locale structurale pe fatada.
Constructorul care efectueaza lucrarile de termoizolare a fatadei are obligatia de a
sesiza inspectorul de santier si proiectantul in cazul in care, lapregătirea faţadei in scopul
montării termosistemului, se constata avarii in elementele structurale ale cladirii, vizibile pe
fatada, constand in fisuri, crapaturi, segregari,etc. Remedierea degradarilor se va face pe baza
unei comunicari date de proiectant vizata de verificatorul proiectului.
Interventii la invelitoare
Lucrarile de hidroizolarea terasei/ termoizolarea planseului peste ultimul nivel se vor
face cu mentinerea unora dintre straturile initiale, inlocuirea si completarea lor cu straturi
suplimentare. Greutatea totala a straturilor care se pastreaza si se adauga, nu va depasi
greutatea initiala a straturilor de terasa. Inainte de inceperea lucrarilor la terasa, se va
investiga starea planseului suport, pe la partea inferioara a acestuia – in cazul in care se constata
degradari (fisuri, avarii, deformatii excesive) constructorul care va executa lucrarile are
obligatia de a informa proiectantul pentru stabilirea masurilor care se impun.La desfacerea
straturilor (ex. dalele pentru terasa circulabila) se interzice depozitarea in gramezi a acestora
pe planseul de terasa.
6.5. Concluzii din documentarea si calculele realizate in capitolul 5
Se constata ca dintre variantele studiate, cea maia propiata de varianta monolita este aceea
in care se considera ca imbinarea/plastificarea se realizeaza la mijlocul campurilor
grinzilor.
Variantele cu grinzile articulate la ambele capete, fie direct in stalpi fie pe niste console
prevazute din stalpi sunt destul de apropiate ca raspunsuri, iar acestea sunt relativ
neconvenabile. Structurile sunt flexibile si inevitabil apar rotiri relative de nivel mai mari
decat pentru cladirile cu solutie monolita.
Este foarte clar ca in realitate situatia nu este atat de dificila si ca modelarea cu articulatii
desi simplista este acoperitoare pe de o parte si ofera indicii privind modul de comportare
al caldirilor cu structura de rezistenta prefabricata.
In studiile ulterioare s-ar putea incerca modelarea conexiunilor intre elementele
prefabricate prin utilizarea unor elemente finite de tip LINK care sa introduca diverse tipuri
de amortizare.
In studiile efectuate pe plan international, onclusiv pentru punerea in siguranta structurala
a cladirilor existente se propune utilizarea unor dispozitive locale de amortizare.
6.6. Contributii personale
Cercetare documentara legata de problematica cladirilor cu structura din elemente
prefabricate din beton armat, atat pentru cladirile existente cat si pentru cladirile noi;
Realizarea unor nomograme pentru calculul simplificat al elementelor prefabricate de
planseu de tip predala cu suprabetonare;
Realizarea de modele si analize pentru cladiri de locuit existente cu structura avand
pereti prefabricati din beton armat, in comparatie cu structuri similare monolite, tinand
seama de comportarea imbinarilor intre elementele structurale;
Realizarea de modele si analize pentru cladiri de locuit noi cu structura din cadre de
beton armat prefabricate, in comparatie cu structuri similare monolite, tinand seama de
comportarea imbinarilor dintre elementele structurale. Realizarea de calcule static
biografice. Realizarea de calcule dinamice de tip Time History (TH) cu utilizarea unor
accelerograme naturale (Vrancea NS 1977, El Centro 1940 si Titulescu 1986) precum
si a unui tren (lant) format din cele trei accelerograme.
6.7. Directii viitoare de cercetare
Avand in vedere ca dupa terminarea facultatii un absolvent are o idee despre totul si
despre nimic, cu ocazia mai intai a masteratului si apoi a doctoratului incepe sa inteleaga din
ce in ce mai multe si orizontul devine din ce in ce mai clar.
Lucrarea de doctorat este importanta, dar in acelasi timp ar trebui sa nu fie lucrarea de
capatai a unui absolvent.
Deoarece toata cercetarea documentara si practica inteprinsa pe decursul elaborarii
lucrarii de doctorat mi-a desvaluit o multitudine de „secrete” ingineresti, ma gandesc ca pe
viitor sa incerc sa ma ocup, de aceasta data mai putin stresat, de urmatoarele aspecte:
- Noi tipuri de imbinari intre elementele prefabricate din beton armat (avand in
vedere ca totusi dupa cutremurul puternic din Noua Zeelanda au fost cladiri destul
de putin avariate;
- Modelarea imbinarilor dintre elementele prefabricate:
o Pe modele mai mici, cu programe mai performante;
o Pe intreg modelul structural, cu programe mai performante
o Folosind programe de proiectare curente (ETABS, SAP, SAFE) sa incerc o
modelare corespunzatoare unui inginer proiectant si nu a unui cercetator.
BIBLIOGRAFIE
1. Restrepo, J. I., R. Park, and A. H. Buchanan. 1995. Tests on Connections of Earthquake
Resisting Precast Reinforced Concrete Perimeter Frames of Buildings. PCI Journal, V. 40,
No. 4, (July–August): pp. 44–61.
2. Alcocer, S. M., R. Carranza, D. Perez-Navaratte, and R. Martinez. 2002. Seismic Tests of
Beam to Column Connections in a Precast Concrete Frame. PCI Journal, V. 47, No. 3
(May–June): pp. 70–89.
3. Rodriguez, M. E., and J. J. Blandon. 2005. Tests on Half-Scale Two-Story Seismic-
Resisting Precast Concrete Building. PCI Journal, V. 50, No. 1 (January–February): pp.
94–114.
4. Blandon, J. J., and M. E. Rodriguez. 2005. Behavior of Connections and Floor Diaphragms
in Seismic-Resisting Precast Concrete Buildings. PCI Journal, V. 50, No. 2 (March–April):
pp. 56–75.
5. Soubra, K. S., J. K. Wight, and A. E. Naaman. 1993. Cyclic Response of Fibrous Cast-in-
Place Connections in Precast Beam-Column Subassemblages. ACI Structural Journal, V.
90, No. 3 (May–June): pp. 316–323.
6. Vasconez, R.M., A. E. Naaman, and J. K. Wight. 1998. Behavior of HPFRC Connections
for Precast Concrete Frames Under Reversed Cyclic Loading. PCI Journal, V. 43, No. 6
(November–December): pp. 58–71.
7. Bhatt, P., and D. W. Kirk. 1985. Test on an Improved Beam Column Connection for Precast
Concrete. ACI Journal, V. 82, No. 6 (November–December): pp. 834–843.
8. Seckin, M., and H. C. Fu. 1990. Beam-Column Connections in Precast Reinforced Concrete
Construction. ACI Structural Journal, V. 87, No. 3 (May–June): pp. 252–261.
9. Ochs, J. E., and M. R. Ehsani. 1993. Moment Resistant Connections in Precast Concrete
Frames for Seismic Regions. PCI Journal, V. 38, No. 5 (September–October): pp. 64–75.
10. Stanton, J. F., N. M. Hawkins, and T. R. Hicks. 1991. PRESSS Project 1.3: Connection
Classification and Evaluation. PCI Journal, V. 36, No. 5 (September–October): pp. 62–71.
11. Yee, A.A. 1991. Design Considerations for Precast Prestressed Concrete Building
Structures in Seismic Areas. PCI Journal, V. 36, No. 3 (May–June): pp. 40–55. 12. Mast,
R. F. 1992. A Precast Concrete Frame System for Seismic Zone Four. PCI Journal, V. 37,
No. 1 (January–February): pp. 50–64.
12. French, C. W., O. Amu, and C. Tarzikhan. 1989. Connections between Precast Elements—
Failure Outside Connection Region. Journal of Structural Engineering, V. 115, No. 2: pp.
316–340.
13. French, C. W., M. Hafner, and V. Jayashankar. 1989. Connection between Precast
Elements—Failure within Connection Region. Journal of Structural Engineering, V. 115,
No. 12: pp. 3171–3192.
14. Priestley, M. J. N. 1996. The PRESSS Program—Current Status and Proposed Plans for
Phase III. PCI Journal, V. 41, No. 2 (March–April): pp. 22–40.
15. Ghosh, S. K., S. D. Nakaki, and K. Krishan. 1997. Precast Structures in Region of High
Seismicity: 1997 UBC Design Provision. PCI Journal, V. 42, No. 6 (November–
December): pp. 76–93.
16. Hawkins, N. M., and S. K. Ghosh. 2000. Proposed Revisions to 1997 NEHRP
Recommended Provisions for Seismic Regulations for Precast Concrete Structures Part 2—
Seismic-Force- Resisting Systems. PCI Journal, V. 45, No. 5 (September–October): pp.
34–44.
17. Nakaki, S.D., R. E. Englekirk, and J. L. Plaehn. 1994. Ductile Connectors for a Precast
Concrete Frame. PCI Journal, V. 39, No. 5 (September–October): pp. 46–59.
18. Elliot, K.S., G. Davies, H. Gorgun, A. Mohammad Reza, 1998.“The Stability of Precast
Concrete Skeletal Structures.“ PCI Journal, 43(2): 42-61.
19. Richardson, J.G., 1991. Quality in Precast Concrete. New York : John Wiley & Sons.
20. Seckin, M. and H.C. Fu, 1990. Beam-Column Connections in Precast Reinforced Concrete
Construction.ACI Structural Journal, 87(3): 252-261.
21. ACI 550.1R-01. 2001, Emulating Cast-in-Place Detailing in Precast Concrete Structures,
ACI Manual of Concrete Practice 2002, 16 p
22. CAE. 1999, Guidelines for The Use of Structural Precast Concrete in Buildings, Report of
a Study Group of the NZCS and NZSEE, Centre for Advanced Engineering, University of
Canterbury, New Zealand, 144 p
23. FIB. 2004, Seismic Design of Precast Concrete Building Structures, State-of-art report,
ISBN 2-88394-067-3, January 2004, 262 p
24. Ghosh, S.K., Nakaki, S.D. & Krishnan K 1997, Precast Structures in Regions of High
Seismicity: 1997 UBC
25. Park, R. 1995, The Use of Precast Concrete in Earthquake Regions, PCI-Journal, Vol. 40,
No. 3, May – June 1995, pp 40 – 60
26. Paulson, C. and Hanson, J.M. 1991, Fatigue Behaviour of Welded And Mechanical Splices
in Reinforcing Steel, Final Report, Prepared for National Cooperative Highway Research
Program Transportation Research Board & National Research Board, Dec – 1991
27. PCI. 2004, PCI Design Handbook - Precast and Prestressed Concrete, 6th Edition, PCI –
Chicago
28. Simanjutak, J.H. et all 2001, Precast Concrete System in Indonesia, Trend Teknik Sipil Era
Milenium Baru, 1st edition, Yayasan John Hi-Tech Idetama, UI Press, pp 351 – 473
29. Yee, A. A. 1991, Design Considerations for Precast Prestressed Concrete Building
Structures in Seismic Areas, PCI-Journal, Vol. 36, No. 3, May - June 1991, 5 p
30. Yee, A. A. 2000, Precast Design and Construction Solutions, CONSPECTUS Technical
Journal 2000, Singapore Housing and Development Board, Singapore pp 1 – 12
31. Carmo, R.N.F., Lopes, S.M.: Influence of the Shear Force and Transverse Reinforcement
Ratio on Plastic Rotation Capacity, Structural Concrete No.3, 2005.
32. CIB Report: Draft guide for the design of precast wall connections, Rotterdam, June 1985.
Comite Euro-International Du Beton (CEB): CEB-FIP Model Code 1990, Thomas Telford,
London 1991.
33. Elliott, K.S., Davies, G., Ferriera, M., Gorgun, H., Mahdi, A.A.: Can precast concrete
structures be designed as semi-rigid frames? Part 1: The experimental evidence, The
Structural Engineer, Vol. 81, No. 16, August 2003., pp. 14-27
34. Elliott, K.S., Davies, G., Ferreira, M., Gorgun, H., Mahdi, A.A.: Can precast concrete
structures be designed as semi-rigid frames? Part 2: Analytical equations and column
efective length factors, The Structural Engineer, Vol. 81, No. 16, August 2003., pp. 28-37
35. Englekirk, R.E.: Seismic design of reinforced and precast concrete buildings, John Wiley
& Sons Inc., 2003.
36. Gdoutos, E.E.: Fracture Mechanics, An Introduction, Springer, 2005.
37. Gribniak, V., Kaklauskas, G., Sokolovas, A., Logunov, A.: Finite Element Size Effect on
Post-Cracking Behaviour of Reinforced Concrete Members, The 9th international
conference "Modern building materials, structures and techniques", May 16-18, 2007
Vilnius, Lithuania, pp. 563-570
38. Guillaud, F., Morlier, P.: Transmission des efforts dans les assemblages d’elements
prefabriques en beton arme, An. de l’Inst. Tech. du Batim et des Traveaux Public, No. 373,
1979., pp. 127–140.
39. Hegger, J., Sherif, A., Roeser, W.: Nonseismic Design of Beam-Column Joints, ACI
Structural Journal, Vol.36, No. 5, September/October 2003., pp. 654-664
40. Iqbal, M., Fintel, M.: Wall-Floor Connections in Large-Panels Buildings, The RILEM-
CEB-CIB Symposium Mechanical&Insulating Properties of Joints of Precast Reinforced
Concrete Elements, Athens, 1978.
41. Jirasek, M.: Analytical and Numerical Solutions for Frames with Softening Hinges, Journal
of Engineering Mechanics, January 1997., pp. 8-14
42. Kalouskova, M., Novotna, E., Šejnoha, J.: Reliability – Based Design of Precast Buildings,
Czech Technical University Publishing House, Acta Polytechnica Vol.41 No.2/2001., pp.
20-25
43. Krolo, J.: Definition of parameter in structure mechanics of concrete (in Croatian),
Građevinar br.57 (2005) 12, pp. 967-976
44. MacRae, G.A., Gunasekaran, U.: A Concept for Consideration of Slab Effects on Building
Seismic Performance, NZSEE Conference, New Zealand, 2006., Paper No. 22
45. Mehlhorn, G., Schwing, H.: Tragvehalten von aus Fertigteilen zusammengesetzten
Scheiben, Wilhelm Ernst&Sohn, Berlin 1977.
46. Noguchi, H., Watanabe, K.: Analytical Study on Shear Resistance Mechanisms of RC
Beam-Column Joints Subjected to Seismic Forces, Departmen of Architectural
Engineering, Chiba University, 9-2 1987., pp. 717-722
47. Pampanin, S., Calvi, G.M., Moratti, M.: Seismic Behaviour of RC Beam-Column Joints
Designed for Gravity Loads, 12th European Conference on Earthquake Engineering Paper
Reference 726, London, 2002.
48. Pampanin, S., Magenes, G., Carr, A.: Modelling of Shear Hinge-Mechanism in Poorly
Detailed RC Beam- Column Joints, Proceedings of the FIB 2003 Symposium, May 6-8,
Athens, Greece, Technical Chamber of Greece, Paper No. 170
49. Park, R., Paulay, T.: Reinforced concrete structures, Wiley, New York, 1975.
50. Paulay, T.: Equilibrium Criteria for Reinforced Concrete Beam-Column Joints, ACI
Structural Journal, Vol.86, No.6, November/December 1989., pp 635-643
51. Ramm, E., Kompfner, T.A.: Reinforced concrete shell analysis using an inelastic large
deformation finite element formulation, Proceedings of the International Conference, Split,
1984., pp. 581-597
52. Spieth, H.A., Carr, A.J., Murahidy, A.G., Arnolds, D., Davies, M., Mander, J.B.: Modelling
of Post-tensioned Precast reinforced Concrete Frame Structures with Rocking Beam-
Column Connections, 2004 NZSEE Conference, Paper No. 32
53. Taqieddin, Z.N.: Elasto-Plastic and Damage Modeling of Reinforced Concrete, A
Dissertation, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana, August 2008.
54. Tassios, T.P., Tsoukantas, S.: Serviceability and Ultimate Limit-States of Large-Panels’
Connections under Static and Dynamic Loading, The RILEM-CEB-CIB Symposium
"Mechanical&Insulating Properties of Joints of Precast Reinforced Concrete Elements,
Athens, 28-30 September 1978., pp. 241-258
55. Tsoukantas, S.G.: Seismic response of precast concrete structures, Earthquake Engineering
, Balkema, Rutenberg (ed.), Balkema, Rotterdam, 1994., pp. 207–230.
56. Uma, S.R., Jain, S.K.: Seismic design of beam-column joints in RC moment resisting
frames – Review of codes, Structural Engineering and Mechanics, Vol. 23, No. 5, 2006.,
pp. 579-597
57. Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1: General rules – Structural fire design;
prEN 1992 – 2 (1st draft, October 2000)
58. CEB Bulletin N° 208 - Fire design of concrete structures Comité Euro-International du
Béton, July 1991 [3] Eurocode 0: Basis of structural design - EN 1990 CEN, rue de Stassard
36 B-1050 Brussels
59. Shear resistance of prestressed hollow core floors exposed to fire - Ir. Arnold Van Acker -
journal of the fib Structural Concrete,
60. CEN Standard Precast concrete products - Hollow core slabs for floors; prEN 1168
61. George G. Penelis and Andreas J. Kappos. Earthquake resistant concrete structure
62. Edmund Booth, Richard Fenwick. Concrete structures in earthquake regions
63. Thomas Paulay, Hugo Bachmann, Konrad Moser. Erdbebenbemessung von
stahlbetonhochbauten
64. Ir.J.A.den Uijl. Seismisch ontwerpen van betonconstructies.
65. Prof, Dip. -Ing.J.N.J.A.Vambersky / Prof.dr.ir.J.C.Walraven / Ing.J.P.Straman. Designing
and understanding precast concrete structures in building.
66. Kim S. Elliott. Precast Concrete Structures
67. CEB, Bulletin D information No 220 and No 210. Volume1: General models, volume 2
Frame Members. Behaviour and analyses of reinforced concrete structures under alternate
actions including inelastic response
68. Hajime Umemura, Haruo Takizawa. Dynamic response of reinforced concrete buildings.
69. Anil K. Chopra. Dynamics of structures, theory and applications to earthquake
engineering.
70. A Ghali, R Favre and M Elbadry. Concrete Structures, Stresses and deformation.
71. Priestly. MJN, Stiharan.S. Conley, J.R. and Pampanin, S: Preliminary results and
conclusions from the PRESS five story precast concrete test building. Journal of the precast/
Prestressed concrete Institute. Vol 44.No . 6, pp. 42-67, 1999.
72. Zahn, F.A., Park, R. and Priestley, MJN. Design of reinforced concrete bridge columns for
strength and ductility, Research report 86-7, Department of Civil Engineering, University
of Canterbury, March 1986, 330 pp.
73. Park, R. Some considerations in the seismic design of reinforced concrete interior beam-
column joints of moment resisting frames, Journal of the Structural Engineering Society of
New Zealand, Vol. 15, No. 2, September 2002, pp. 53-64.
74. Park, R. and Paulay, T. Reinforced concrete structures. John Wiley and Sons, New York,
1975,769 pp.
75. Mander, J.B., Priestley, MJN and Park, R.: Theoretical stress-strain model for confined
concrete. Journal of Structural Engineering of the American Society for Civil Engineers,
Vol. 114, No. 8, August 1988, pp. 1804-1826.
76. Dabija, F.E.: Structuri pentru cladiri prefabricate - Curs
77. Watson, S., Zahn, F.A., and Park, R. Confining reinforcement for concrete columns.
Journal of Structural Engineering of American Society of Civil Engineers, Vol. 120, No. 6,
June 1994, pp.1798-1824.
78. European Committee for Standardization. Design provisions for earthquake resistance of
structures EC 8 (Drafts), Brussels, 1994-2003.
79. Booth, E.D., Kappos, A.J., Park, R., Moehle, J.P. and Hikone, S. Seismic design of concrete
frame structures: A comparison of Eurocode 8 with other international practice,
Proceedings of the 6th Conference of the Society for Earthquake and Civil Engineering
Dynamics, Oxford, United Kingdom, March 1998, pp. 481-492.
80. Stoica N.D.: Constructii civile - Curs
81. D.E. Beskos, S.A. Anagnostopoulos. Computer Analysis and Design of earthquake
resistant structures, handbook
82. Campilo, M., Gariel, J.C. Aki,K &Sanchez-Sesma, F.J. Destructive strong ground motion
in Mexico City. source, path and site effects during the great 1985 Michoacan earthquake,
Bull. Seism, Soc.
83. Voiculescu M.: Constructii civile - Curs
84. S.(sri) Sriharan, M.J.Nigel Priestley, Frieder Seible and Akira Igarachi (12 WCEE 2000).
A five-storey Precast concrete test building for seismic conditions and overview
85. Anderson, J.C. and Bertero, V, V. Seismic performance of instrumental six story steel
building, Report No. UCB/ EERC-91/111,Earthquake Engineering Research Center,
University of California at Berkely, Berkely, California, 1991.
86. T. Paulay, M.J.N. Priestley. Seismic design of reinforced of reinforced concrete and
masonry buildings.
87. Robert E. Englekirk. Seismic design of reinforced and precast concrete building
88. EATBS – CSI – Program de calcul structural – Departamentul de Constructii Civile,
Inginerie Urbana si Tehnologie UTCB
