CURS 6 - Constructii Metalice Si Din Beton

8/18/2019 CURS 6 - Constructii Metalice Si Din Beton

1/15

1

CURS 6

CONSTRUCŢII ŞI ELEMENTE DE CONSTRUCŢII METALICE, DINBETON ŞI BETON ARMAT

1. CONSTRUCŢII METALICE

1.1. Metale utilizate ca materiale de construcţii În construcţii se folosesc în mod deosebit metalele feroase, sub formă de oţel şi fontă.

metalele neferoase cele mai utilizate sunt aluminiul, cuprul şi zincul. FontaFonta este un aliaj fier-carbon, cu un conţinut de carbon de peste 1,7% , de obicei cuprins

2...4%.Conţinutul în carbon intensifică grafitizarea îmbunătăţeşte proprietăţile de turnare, dar

micşorează proprietăţile mecanice. Fonta este lipsită de plasticitate, este dură, casantă, neprelucrabilă prin deformare (lam

forjare) nici la rece nici la cald, dar se toarnă uşor (punct de topire 1 050-1 250°C), piesele obţinut

putând rămâne neprelucrate sau putând fi prelucrate ulterior. Avind in vedere ca se prelucreazfonta este puţin folosita in construcţii, şi anume, numai sub forma de piese turnate care lucrcompresiune (stâlpi, coloane, tubinguri pentru tuneluri, tuburi pentru reţele de alimentare cu ap pentru canalizare etc.), elemente de instalaţii (radiatoare, căzi de baie, bucătărie, sifoane de ptuburi şi piese de legătură, capace de cămine de vizitare, etc.

Oţelul Oţelul este materialul cel mai utilizat pentru execuţia construcţiilor cu structură meta

construcţii se mai utilizează şi sub forma barelor de armătură în structurile din beton armat. Există următoarele categorii de oţeluri, mai des folosite: oţeluri de uz general pentru construcţii oţeluri cu rezistenţă mărită la coroziunea atmosferică

oţeluri cu granulaţie fină pentru construcţii sudate oţeluri cu rezistenţă la rupere fragilă la temperaturi joase (criogenice) Din categoria oţelurilor de uz general pentru construcţii, oţelul notat OL 37 are răspândi

mai largă deoarece satisface în cea mai mare măsură condiţiile cerute de tehnica actconstrucţiilor.

Denumirea de OL 37 are semnificaţia următoare: oţel laminat cu rezistenţa minimă dede 37 daN/mm2. Un alt tip de oţel de uz general des utilizat în construcţii este OL52, care, a proprietăţi mecanice superioare, se recomandă pentru elementele de construcţii puternic solicita

Principalele avantaje pe care le prezintă utilizarea oţelului în construcţii sunt următoarele: siguranţă mare în exploatare a structurilor, datorită omogenităţii materialului rezistenţe mecanice mari, pentru toate tipurile de solicitări, inclusiv vibraţii

greutate specifică redusă a structurii timp de execuţie redus, putând fi realizat în orice anotimp posibilitatea recuperării integrale a materialului la demolarea construcţiei se pretează la executarea construcţiilor cu înălţime foarte mare de tip turn structurile metalice se pot realiza cu deschideri foarte mari; astfel se elimină stâlpii

intermediari, răspunzând cerinţelor impuse la diverse hale industriale, săli de sport, etc Principalele dezavantaje, care limitează utilizarea oţelului în construcţii sunt: oţelul se corodează, tinzând să revină la starea iniţială în care se af la ca minereu necesită operaţiuni de întreţinere periodică prin vopsire


2/15

2

are comportare slabă la temperaturi ridicate; astfel, la 500°C, capacitatea portantă se cu peste 50%

preţ de cost relativ ridicat Cele mai importante produse laminate din oţel fabricate în România şi folosite în mod

pentru execuţia construcţiilor cu structură metalică:

oţel I oţel I economic oţel U oţel U economic oţel cornier cu aripi egale oţel cornier cu aripi neegale oţel T oţel pătrat oţel rotund ţevi din oţel fără sudură, laminate la cald şuruburi de înaltă rezistenţă ţevi profilate din oţel fără sudură, dreptunghiulare bandă din oţel oţel lat platbandă ţevi pătrate profilate din oţel fără sudură tablă striată tablă ondulată

Îmbinările elementelor de construcţie din oţel se pot realiza în trei moduri: cu nituri cu şuruburi prin sudură

Din punct de vedere chimic metalele sunt solide policristaline la temperatura normaexcepţia mercurului care este lichid. Proprietăţile specifice ale metalelor sunt următoarele:

conductibilitate foarte mare pentru căldură şi electricitate opacitate aproape totală luciu caracteristic maleabilitate şi ductilitate

În scoarţa terestră metalele se găsesc în minereuri, din care, prin diferite procedeemetalurgice,se obţine metalele tehnice, care conţin diverse impurităţi, în procente stabilite prin standarde.

Proprietăţile metalelor depind atât de compoziţia chimică cât şi de structura lor. Sub acţiunea unor agenţi din atmosferă, în procesul de coroziune, metalele au tendinţa

oxida, revenind la starea în care se găseau iniţial în natură. Turnarea, deformarea plastică la cald sau la rece şi sudarea sunt prelucrări care au

importante asupra structurii.Prelucrările prin deformare plastică la cald sunt următoarele: laminarea forjarea presarea extrudarea

Aceste prelucrări constau în deformări succesive sub efort, executate la temperaturi supcelei de recristalizare.

Prelucrările prin deformare plastică la rece sunt: laminarea presarea


3/15

3

ambutisarea trefilarea

Acestea constau în deformări succesive sub efort, executate la temperaturi inferecristalizării, de obicei la temperatură normală.

Tratamentele termice

Tratamentele termice se caracterizează prin viteza de încălzire, temperatura maximă, pde timp cât aceasta este menţinută şi viteza de răcire.

Principalele tratamente termice sunt următoarele: recoacerea călirea revenirea

Recoacerea, este un tratament termic, care constă în încălzirea la diferite temperaturi, de scopul urmărit, după care se face o răcire lentă. Se aplică pieselor metalice, în special celor cu scopurile următoare:

omogenizare chimică (recoacere de omogenizare) înlăturării efectului ecruisării (recoacere de recristalizare) înlăturării tensiunilor interne (recoacere de detensionare) obţinerea unor structuri cu cristalite fine (recoacere de normalizare)

Călirea se caracterizează prin răcirea bruscă a piesei încălzite şi conduce la structuri cu tinterne mari, ca urmare a menţinerii la temperatura normală.

Revenirea este un tratament care se aplică pieselor călite pentru atenuarea efectelor căltendinţa de a reface echilibrul fizico-chimic şi structural.

Convenţional, metalele se clasifică în: feroase (Fe, Co, Ni) neferoase

Îmbinări nituite Niturile sunt elemente de îmbinare care odată realizate nu mai pot fi dezmembrate şi asa

din nou. Sunt alcătuite dintr -o tijă cilindrică şi un cap iniţial numit cap de aşezare. Cel de-al doilea capse formează în procesul de nituire şi se numeşte cap de închidere.

Atât capul de aşezare cât şi cel de închidere pot avea diferite forme, aşa cum se arată înde mai jos.

Fig. 1 – Diferite tipuri de nituri:a) semirotund; b) bombat;c) înecat;

d) semiînnecat;e) seminînecat mic;f) tronconic

Diametrele niturilor sunt standardizate şi sunt mai mici ddiametrul găurilor în care se introduc deoarece prin batere gauraumplută.


4/15

4

Operaţia de batere se numeşte nituire. Tehnologia nituirii la cald cuprinde operaţiile urm găurirea pieselor de îmbinat încălzirea nitului la 1050...1150°C baterea nitului

Baterea nitului şi formarea capului de închidere se face cu presa pneumatică prevăzută cu buterolă (la capul de închidere) şicontrabuterolă (la capul de aşezare).

Fig. 2 - Realizarea prinderilor nituite:1 - buterolă; 2 - contrabuterolă;3 - bară;4 - guseu.

Îmbinările cu şuruburi Şuruburile sunt elemente de îmbinare demontabilă, alcătuite dintr -o tijă cilindrică, care l

extremitate au un cap cu diferite forme, iar la cealaltă este filetat, pe o anumită lungime. În mula fel ca şi în România se folosesc filete metrice notate cu M. În construcţiile metalice se f

şuruburi cu cap hexagonal.

Strângerea pieselorcare se îmbină se realizează cu ajutorul unei piuliţe cu cap hexagonal. piuliţă şi piese se aşează o şaibă, pentru a evita ca zona filetată să pătrundă în grosimea pieseloîmbină

Fig. 3 – Îmbinarea cu şuruburi:1 - piesele care se îmbină; 2 - şurub;3 - piuliţă;4 - şaibă;

Există şi alt tip de şuruburi, numite de înaltărezistenţă. Şuruburile obişnuite pot fi păsuite sau brute. Cele păsuite se introduc forţat în găuri alezacare au diametrul mai mare cu 0,3mm decât al

şurubului. În acest caz diametrul tijei şurubului trebuie prelucrat cu precizie mare. La şuruburile brute găurile pieselor sunt cu 1...2 mm mai mari.

Îmbinări sudate Sudarea este un procedeu de îmbinare nedemontabilă a pieselor din metal, la o an

temperatură şi presiune, cu sau fără folosirea unui material de adaos. Sudarea se realizealegătura metalică şi formarea unor cristale comune între piesele care se sudează, sub form

cordoane sau puncte de sudură.

Fig. 4 – Cordon de sudură:1-metal de bază; 2-cordon de sudură; 3-rădăcină; 4-zona influenţei termice;


5/15

5

Sudarea prin topire se poate face manual sau automat, cu ajutorul unei surse de călduunui metal de adaus. În zona sudurii piesele şi sârma se topesc într -o baie metalică, care prin răcirformează apoi cordonul de sudură. Pe măsură ce sârma se topeşte şi cordonul se formeaznecesare două mişcări ale sârmei: de apropiere faţă de piese şi de înaintare în lungul îmbinării.

La sudura electrică topirea se realizează cu ajutorul arcului electric format între sârmă şi

Fig. 5 – Schema sudării: a) manuală cu electrod metalic:1- electrod; 2-cleşte portelectrod; 3- piese care se sudează; 4- cordonul de sudură;

b) automată sub flux:1- buncăr de flux; 2-flux; 3-sârmă desudat; 4- piesele care se sudează; 5- cordon de sudură

AluminiulAluminiul se găseşte în natură sub forma unor compuşi care reprezintă circa 8% din

terestră. Rezervele de aluminiu se apreciază la mai mult de dublu faţă de cele de fier, de acesteconsiderat metalul viitorului.

Aluminiul tehnic, se poate obţine cu o puritate de 99,5% şi are culoarea albă-argintie, lucioasăEste maleabil, ductil, bun conducător de căldură şi electricitate. Principalele caracteristici care fac să fie folosit aluminiul în construcţii, şi să înlocui

unele cazuri oţelul, sunt următoarele: greutate specifică mică în raport cu rezistenţa; rezistenţă ridicată la coroziune; oxidul de aluminiu format la suprafaţa elementel

aluminiu împiedică avansarea procesului de coroziune spre interior durabilitate mare oferă largi posibilităţi de industrializare şi prefabricare elementele din aluminiu se îmbină şi se montează uşor pe şantier are un aspect plăcut, suprafeţele fiind netede, cu posibilităţi variate definisare

are o comportare bună la temperaturi foarte scăzute o Dezavantajele care duc la limitarea utilizării aluminiului sunt următoarele: rezistenţă scăzută la temperaturi mari; la 300°C rezistenţa scade până la 20% din rez

la temperatură normală este foarte deformabil preţul de cost este ridicat, datorită consumului mare de energie la fabricaţie

Produsele din aluminiu care sunt cel mai des utilizate în construcţii sunt cele laminextrudate.Extrudarea este un procedeu de obţinere a unor bare cu secţiuni de forme variate prideformarea plastică a materialului.


6/15

6

1.2. Construcţii industriale cu structură metalică În domeniul construcţiilor industriale, structurile metalice au cea mai largă aplicabilit

toate ţările lumii. Halele industrialecare adăpostesc diverse procese tehnologice au forme simple şi înă

redusă, în mod obişnuit realizându-se cu un singur nivel. Pe lângă rolul de adăpostire a oamenmaşinilor, instalaţiilor şi materialelor, halele mai au şi rolul de a susţine diverse utilaje şi in

care funcţionează în interior, aşa cum sunt podurile rulante. Aceste hale au forme simple în plandreptunghi, L, U, T, E sau contur închis, în funcţie de succesiunea operaţiilor industriale desfăşoară în interior.

Forma dreptunghiulară este cea mai simplă şi se utilizează atunci când operaţiile se desfîn serie, de-a lungul halei. Dezavantajul acestei forme este acela că rezultă pereţi longitudinsuprafaţă specifică mare raportată la metrul pătrat de suprafaţă utilă a halei.

Formele în L şi U sunt utilizate atunci când fluxul procesului de producţie necesită o lumai mare decât a terenului disponibil pentru construcţia halei.

Forma în T este utilizată atunci când în interior trebuie să se desfăşoare douăfluxuri de producţie în acelaşi timp, sau când o parte a halei trebuie să adăpostească utilaje grele de ridica

Forma în H şi E este folosită pentru realizarea unor spaţii de depozitare în apropiereatehnologice, sau pentru adăpostirea mai multor fluxuri tehnologice care trebuie să se desfăşoconcomitent.

Fig. 6 – Formele uzuale pentru halele metalice industrialeForma pătrată (contur închis) se utilizează atunci când nu este necesară izolarea unor

tehnologice faţă de altele care se desfăşoară simultan. Atunci când este necesar aceste forme de bază se pot combina, pentru optimizarea desfă

unor procese tehnologice complexe.Caracteristicile construcţiilor industriale cu structură metalică O hală industrială de tip parter, sau cu mai multe niveluri, este caracterizată în principal

următoarele mărimi: mărimea deschiderilor – distanţa transversală dintre stâlpii de susţinere mărimea traveelor- distanţa longitudinală dintre stâlpii de susţinere

Fig. 7 – Deschiderile şitraveilehalelor industriale


7/15

7

Stâlpii de susţinere a acoperişului şi a căilor de rulare a podurilor rulante, se pot amplasa pe conturul exterior, atunci când deschiderile sunt mai mici de 30...36 m (fig. 8). Pentru lăţimari sunt necesari stâlpi interiori, intermediari, rezultând hale cu mai multe deschideri (fig. 9).

Fig. 8 – Hală industrialăcu o singură deschidere

Fig. 9 – Halăindustrială cu

deschideri multiple

Halele industriale cu structură metalică în funcţie de destinaţia lor şi de capacitatea de ra podurilor rulante care funcţionează în interior se pot împărţi în trei grupe:

1. hale industriale uşoare – adăpostesc procese tehnologice care necesită instalaţii de ridide capacitate redusă; se întâlnesc în industria bunurilor de larg consum electronelectrocasnice, în industria uşoară şi alimentară, comerţ en-gros şi en-detail, etc.;


8/15

8

2. hale industriale medii – adăpostesc procese tehnologice de amploare medie, în intericărora funcţionează poduri rulante având capacitatea cuprinsă între 20 şi 100 tonedestinate pentru fabrici de locomotive, de vagoane, de autocamioane; deschiderile ahale variază între 15 şi 30 m;

3. hale industriale grele – folosite în industria siderurgică şi metalurgică, precum şi la centratermo, hidro sau atomoelectrice; acestea au deschideri de 24...36 m, şi înălţimi cadepăşi 30 m; sunt prevăzute cu poduri rulante cu sarcini mai mari de 100 tone.

Elementele componente ale halelor industriale sunt: acoperişul – asigură închiderea la partea superioară a halei, protejând de intem procesul tehnologic, oamenii, utilajele; este format la rândul lui din învelitoare, luminatoare şi ferme; fermele pot fi înlocuite uneori de grinzi sau arce;

grin zile căilor de rulare – sunt dispuse în sens longitudinal şi se reazemă pe stâlpi; au rde a susţine podurile rulante care funcţionează în hală şi de a asigura posibilitamişcare a acestora;

cadrul transversal al halei – este elementul principalde rezistenţă, asigurând rigiditatetransversală a structurii; preia toate încărcările care acţionează asupra halei şi le transfundaţii; cadrul transversal este format la rândul lui din stâlpi şi grindă (sau riglă);

contravântuirile - au rolul dea asigura rigiditatea longitudinală a halei; sunt dispuse atâ planul acoperişului cât şi în planul vertical al pereţilor halei;

pereţii halelor – asigură închiderea laterală şi frontală a halei delimitând spaţiul des producţiei;

fundaţiile – se execută din beton armat sau beton simplu şi au rolul de a susţine scadrului transversal;

elementele auxiliare ale halelor – acestea au rolul de a deservi procesul de producţie hală, asigurând circulaţia (scări de acces, platforme de circulaţie, etc).

2. CONSTRUCŢII DIN BETON ŞI BETON ARMAT

2.1.

Betonul ca material de construcţie Betonul este cel mai răspândit material produs de mâna omului, datele statistice arătânlume se produc aprox. 6 miliarde de tone de beton în fiecare an, ceea ceînseamnă în medie o tonă pcap de locuitor. Este un material durabil, relativ ieftin şi folosit în toate tipurile de construcţiindustriale şi agricole, precum şi la construcţiile inginereşti.

Romanii au utilizat pentru prima dată un liant hidraulic pe care l-au obţinut prin amestecarevarului gras cu cenuşa vulcanică de la poalele Vezuviului. Cu acest material de construcţii acconstruit structurile monumentale păstrate până în ziua de astăzi: podul lui Apollodor din Damcărui pile sunt vizibile la Drobeta Turnu Severin) amfiteatrele din Pozzuoli şi din Verona, Pandin Roma, etc.

Inventatorul betonului armat este considerat Joseph Monier, un grădinar francez care a r

vase de flori prin îmbrăcarea unor schelete de sârmă cu un mortar de ciment. În perioada anilorMonier a obţinut o serie de brevete pentru grinzi, bolţi, plăci, planşee, podeţe. Oţelul s-a folosit încădin antichitate pentru ancoraje între blocuri masive de piatră, pentru ancorarea arcelor şi bolţilor.

Abia la începutul secolului XX au fost puse bazele calculului elementelor structurale dinarmat, prin publicarea primelor norme în Germania, Elveţia şi Franţa.

La execuţia elementelor de construcţii betonul poate fi utilizat sub formă de: beton simplu beton armat beton precomprimat.


9/15

9

Betonul simplu este un material de construcţii care se obţine din amestecul de apă, ciagregate precum şi unele adaosuri menite sa îmbunătăţească proprietăţile produsului rezultaacestea amestecate în anumite proporţii. După hidratare şi hidroliză cimentul se întăreşte îngloagregatele rezultând un produs care după întărire devine o masă solidă de tipul pietrei. Avesenţial al betonului simplu este că în stare proaspătă poate fi turnat,din el putându-se modela teoretforme şi volume oricât de complicate, care, după perioada de întărire, devin rezistente şi durabi

Calitatea betonului simplu depinde de natura şi cantitatea constituienţilor săi precummodul de preparare şi de punere în operă. În proporţii de volum betonul simplu se compu60...80% agregate, 10...15% ciment, 15...20% apă, 2...3% aer.

Betonul simplu normal are densitatea aparentă în stare uscată cuprinsă între 2000 kg/m3 şi 2500kg/m3.

Cimentul influenţează calitatea betonului simplu prin fineţe, marcă şi dozaj. Agregatele influenţează prin formă, dimensiuni, rezistenţă mecanică şi compoziţie ch

Agregatele constau în general din materiale naturale inerte de tip granular – nisip, pietriş, piatră spartăLa prepararea betonului se folosesc mai multe sorturi de agregate care pot fi împărţite în fun provenienţa şi mărimea granulelor: nisip natural, pietriş, piatră mare, balast pentru betoane, nconcasare, piatră spartă, etc.

Apa de amestecare tre buie să fie limpede, fără miros şi să fie neutră din punct de vechimic.

Aditivii sunt produşi chimici care se adugă în cantităţi mici faţă de masa cimentului înaiîn timpul amestecării betonului, cu scopul de a modifica proprietăţile betonului atât în stare proaspătăcât şi întărită (de exemplu pentru reducerea cantităţii necesare de apă, pentru a accelera sau timpul de priză, pentru a îmbunătăţi caracteristicile de durabilitate a betonului, omogenitate, etc

Adaosurile sunt materiale anorganice fine cu proprietăţi active sau inerte, care se adugcantităţi de peste 5% substanţa uscată faţă de masa cimentului, în scopul îmbunătăţirii propri betonului cum ar fi: lucrabilitatea, gradul de impermeabilitate, rezistenţele mecanice, rezisacţiunea agenţilor chimici, etc. Dacă mărimea maximă a granulei de agregat este de 3 mm., matecare rezultă este denumit mortar.

Betonul simplu se utilizează în mod deosebit pentru realizarea fundaţiilor masiîmbrăcăminţi rutiere şi la unele construcţii hidrotehnice.

Betonul armat rezultă din dispunerea unor bare din oţel, denumite armături, în genersecţiunea circulară, în zonele întinse ale elemetelor de rezistenţă. Betonul preia în element eforcompresiune, iar armătura preia în special eforturile de întindere. În anumite cazuri, armătdispune şi în zonele comprimate pentru a mări rezistenţa elementelor şi la compresiune.

În acest fel elementele alcătuite din beton armat sunt capabile să preia toatetipurile desolicitări: întindere sau compresiune, încovoiere, torsiune ş.a.m.d.

Barele de oţel care se introduc în beton trebuiesc aşezate în zonele unde se produc efortîntindere şi se împart în funcţie de caracteristicile fizico-mecanice ale oţelului precum şi în funcţie modul de fabricare şi rolul pe care îl au în elementul de construcţie:

oţel-beton rotund neted OB, oţel-beton cu profil periodic PC, bare netede cu secţiuni pătrate sau dreptunghiuare, sârmă trefilară mată, plase sudate

Conlucrarea dintre cele două materiale pe de o parte betonul, pe de altă parte armătur posibilă deoarece la suprafaţa de contact dintre acestea se realizează o legătură cunoscută subde aderenţă care ia naştere în cursul procesului de întărire a betonului. Aderenţa este ceîmpiedecă lunecarea armăturii şi în acelaşi timp asigură caracterul monolit al elementului darmat, până la rupere. Chiar dacă betonul solicitat la întindere fisurează şi armătura lunecă în bo anumită porţiune în imediata vecinătate a fisurii, conlucrarea dintre cele două materiale contintervalul cuprins între fisuri.


10/15

10

Avantajele folosirii betonului armat sunt următoarele: a. durabilitatea este foarte bună atît în aer cât şi în apă necesitând lucrări minime de într

în lipsa agenţilor agresivi; b. rezistenţa la foc este mare – poate rezista circa 3 – 4 ore la temperaturi ridicate, protejân

armătura înglobată (oţelul neprotejat îşi pierde rezistenţa la temperatura de 600oC);c. se pot realiza elemente cu cele mai diverse forme arhitecturale, deoarece betonul proasp

cu uşurinţă forma cofrajului; d. preţul de cost este relativ scăzut comparativ cu cel al altor materiale, datorită fapt

agregatele reprezintă componenta preponderentăe. comportareasub acţiuni exterioare este bună fie datorită monolitismului, fie prin reali

corespunzătoare a îmbinărilor la structurile prefabricate;

Limitarea utilizării betonului armat este dictată de următoarele dezavantaje:

a. betonul este permeabil datorită structurii sale poroase; apa poate transporta agenţi agsau poate cauza cicluri de îngheţ-deszgheţ în masa betonului;

b. se poate produce coroziunea în medii agresive ca ape dulci, ape sulfatice, ape de marec. conductivitatea termică şi fonică este destul de ridicată; d. necesită cofraje şi eşafodaje – transformările ulterioare sau eventualele consolidări sunt

de executat şi pot avea unele rezultate negative asupra structurii; e. demolarea este costisitoare iar materialele rezultate nu pt fi reutilizate;f. fabricarea cimentului poate ridica unele probleme legate de protecţia mediului; g. rezistenţa redusă la întindere provoacă fisurarea zonei întinse şi pot apărea proble

corodare a armăturii în anumite condiţii; h. greutatea proprie este relativ mare în cazul betonului armat;

Măsurile pentru asigurarea unei durate de viaţă adecvate sunt alese în funcţie de condimediu şi de importanţa construcţiei. În general se estimează să se atingă cel puţin următoarelde viaţă:

- 10 ani – pentruconstrucţii de importanţă redusă; - 50 – 100 de ani pentru construcţii importante (blocuri de locuinţe, spitale, clădiri pu

etc.);- 100 – 120 de ani pentru poduri.Cauzele deteriorării structurilor de beton sunt inseparabile de condiţiile de exploatar

caracteristicile materialelor componente şi pot fi: - cauze externe (produse de mediu) de natură fizică, chimică, biochimică sau mecanic

ar fi acţiunea electrolitică, atacul unor substanţe solide agresive, care pătrund în temperaturi extreme, etc.

- cauze interne (procese chimice sau fizice în interiorul masei betonului) cum permeabilitatea betonului, reacţia dintre alcalii şi agregate, etc.

Betonul precomprimat se obţine prin crearea în beton a unei stări favorabile de tensiune,înainte de aplicarea solicitărilor exterioare prin întinderea prealabilă a armăturilor. Betonul precomprimat este de fapt o varietate a betonului armat, caracterizată printr -o stare iniţială de eforturişi deformaţii.

a. Efectele precomprimării Elementele din beton armat lucrează cu zona întinsă fisurată. Este o consecinţă a rezis

mai reduse a betonului la solicitarea de întindere, comparativ cu cea de compresiune. Acecreează o mulţime de dezavantaje:

betonul întins este utilizat ineficient, întrucât el nu este activ decât pe zonele dintre fis


11/15

11

în secţiunile fisurate se produc concentrări de eforturi în armături, care influenţează ncomportareaelementelor la solicitări alternante;

prezenţa fisurilor în zona întinsă de beton determină o reducere a impermeabilitdurabilităţii şi arigidităţii elementelor;

la realizarea betonului armat nu este posibilă utilizarea materialelor de calitate supedeoarecesporirea efortului unitar din armătură în stadiul de exploatare determină osporireexcesivă a deschideriifisurilor şi a deformaţiilor elementelor.

Soluţia de remediere a acestor neajunsuri constă în crearea unei stări artificiale de edecompresiune, operaţie denumită precomprimarea betonului. Aceasta se poate realiza prin:

prin intermediul unei armături pretensionate; prin intermediul unor procedee care nu necesită armătura, cum ar fi utilizarea p

hidraulice, preselor plate, a unor pene sau a cimenturilor expansive;

b. Avantajele şi dezavantajele precomprimării Avantajele betonului precomprimat sunt următoarele: a. secţiunea transversală de beton a elementelor este activă în întregime, fiind solicitată

lacompresiune; b. adoptarea unui traseu vizibil pentru armătura pretensionată asigură posibilitatea red

sau anulării eforturilor unitare principale de întindere şi permite reducerea grosimii secţiunii;

c. se elimină pericolul de fisurare a elementelor în exploatare cu consecinţe favoasupraimpermeabilităţii, durabilităţii, rigidităţii şi comportării la solicitări repetate;

d. la realizarea betonului precomprimat pot şi trebuie să se utilizeze materiale de csuperioară;

e. operaţia de precomprimare îndeplineşte rolul unei încărcări de probă, deoarece cemari eforturi auloc în momentul precomprimării elementelor;

f. precomprimarea poate fi utilizată ca mijloc de asamblare a elementelor realizate din b

Betonul precomprimat prezintă şi unele dezavantaje comparativ cu betonul armat deoarece: necesită un volum sporit de muncă de proiectare; reclamă un consum mai mare de manoperă şi de materiale ajutătoare; impune calificarea superioară a personalului şi execuţie riguroasă.

c. Materiale utilizate pentru realizarea elementelor din beton precomprimatMaterialele care se utilizează la realizarea elementelor şi construcţiilor din

precomprimatsunt: betonul, mortarul de injecţie, mortarul de matare, armătura pretensdispozitivele de blocare şiancorare a armăturii, armătura nepretensionată, mateauxiliare.Tehnologia realizării betonului precomprimat reclamă folosirea unor materiacalitatesuperioară, precum şi efectuarea unui control riguros de calitate în toate fazele tehnolorealizare.

d. BetonulBetonul destinat lucrărilor de beton precomprimat nu diferă în principiu de betonul d

calitateutilizat la lucrările de beton armat. Fiind solicitat de regulă la compresiune, este juscerinţarealizării unor betoane de rezistenţă ridicată.Betonul trebuie să aibă o rezistenţă spacţiunea agenţilor agresivi şi trebuie să asigureconcomitent o protecţie corespunzătoare a ar pretensionate la asemenea acţiuni, fiind mai sensibilădecât armătura din betonul armat.Cla betoane utilizate în mod curent la lucrările de beton precomprimat încep cu clasa Bc30.

e. MortarulLa realizarea elementelor din beton precomprimat se utilizează două categorii de m

mortarulde injecţie şi mortarul de matare.Mortarul de injecţie este destinat umplerii canalelorarmătura postîntinsă în scopulasigurării conlucrării ei cu betonul la preluarea eforturilor şi a pr


12/15

12

ei împotriva acţiunilor corosive.La asamblarea elementelor prefabricate, realizate din bolţari, urosturilor se face cu mortar introdus prin batere, mortar numit mortar de matare.

f. Armătura Oţelurile din care se realizează armăturile pretensionate definite ca armături active

săîndeplinească următoarele cerinţe: să aibă caracteristici de rezistenţă ridicate şi omogene; să prezinte alungiri la rupere suficient de mari; să asigure o aderenţă bună cu betonul; să manifeste o tendinţă cât mai redusă de relaxare a eforturilor; să aibă o comportare bună la acţiunea coroziunii, a temperaturilor înalte şi a oboselii; să aibă o ductilitate suficientă la rupere după îndoirea prealabilă a armăturii; să poată fi obţinute la un cost cât mai redus.

Caracteristicile ridicate de rezistenţă ale oţelurilor urmăresc ca după consumarea pierdetensiune, care se produc în mod inevitabil, în armătura pretensionată să rămână eforturi sufimari pentru ca efectul precomprimării să fie cel scontat.În practica betonului precomprimat ar pretensionată se realizează din sârme de oţel de înaltărezistenţă, izolate sau grupate în liţe, tfascicule sau cabluri şi din bare laminate din oţel aliat,izolate sau grupate în fascicule.Sârmele pen beton precomprimat, SBP, au suprafaţa netedă şi se fabrică în două calităţi: sârmăde calitate su(SBP I), cu diametrul de 1,5 – 7,0 mm; şi sârma de calitate obişnuită (SBP II), cudiametrul 1,5 – 3,0mm.Liţele pentru beton precomprimat (LBP) reprezintă împletituri de 2 până la 7 sâracelaşidiametru în scopul îmbunătăţirii aderenţei cu betonul.Toroanele pentru beton precom(TBP) reprezintă împletituri de 7 – 19 sârme de acelaşidiametru sau de diametre diferite.

2.2. Materiale utilizate la prepararea betoanelorA. CimentulCimenturile uzuale se clasifică după cum urmează:-ciment Portland (tip I.)-ciment Portland compozit (tip II.)

-ciment de furnal (tip III.)-ciment puzzolanic (tip IV.)-ciment compozit (tip V.)Denumirea cimentului este dată de nucleul acestuia. Nucleul cimentului este denumirea dată amestecului de clincher Portland cu alte comp

principale în proporţie de 95-100% şi cu componente minore în proporţie de 0- 5%, exclusiv sulfatude calciu şi aditivii.

Componentele principale care intră în compoziţia nucleului de ciment sunt clincherul Pozgura granulată de furnal, puzzolane naturale şi industriale, cenuşă de termocentrală, şisturi cacalcare, praf de silice, filere.

Funcţie de rezistenţa standard, se pot defini trei clase de rezistenţă pentru cimenturi:32,5; 42,5şi 52,5. Funcţie de rezistenţa iniţială pentru fiecare clasă de rezistenţă standard sunt definite: cu rezistenţa iniţială normală şi o clasă cu rezistenţa iniţială mare (simbolizată R).

Clasa de rezistenţă este definită prin rezistenţa standard la 28 de zile.Cimentul se livrează ambalat în saci de hârtie sau în vrac transportat în vehicule r

vagoane de cale ferată, însoţiţi de documentele de certificare a calităţii.În cazul cimentului vrac transportul se face numai în vehicule rutiere cu recipiente speci

cu vagoane de cale ferată speciale tip Z.V.C. cu descărcare pneumatică. Cimentul trebuie să fie protejat de umezeală şi impurităţi în timpul depozitării şi transportul


13/15

13

Depozitarea cimentului în vrac se va face în celule tip siloz, în care nu au fost depoanterior alte materiale, marcarte prin înscriere vizibilă a tipului de ciment. Depozitarea cimntuluiambalat în saci trebuie să se facă în încăperi închise.

B. Agregatele La executarea elementelor şi construcţiilor din beton şi beton armat cu densitate ap

normală (2001 – 2500 kg/m3), se folosesc agregate cu densitate normală (1201 – 2000 kg/m3) provenite din sfărmarea naturală şi/sau concasarea rocilor. Agregatele vor satisface cerinţele prîn reglementările tehnice specifice (STAS 1667 – 76 şi după caz STAS 662 – 89 şi SR 667 – 98).

Agregatele nu trebuie să fie contaminate cu alte materiale în timpul transportului sadepozitării.

Depozitarea agregatelor trebuie făcută pe platforme betonate având pante şi rigole de eva apelor. Pentru depozitarea separată a diferitelor sorturi se vor crea compartimente cu încorespunzătoare pentru evitarea amestecării cu alte sorturi. Compartimentele se vor marca cu sort depozitat.

Nu se admite depozitarea direct pe pământ sau pe platforme balastate. C. Apa Apa de amestecare utilizată la prepararea betoanelor poate să provină din reţeaua publ

din altă sursă, dar în acest ultim caz trebuie să îndeplinească condiţiile tehnice prevăzute în790/84.

D. AditiviAditivii sunt produse chimice care se adaugă în beton în cantităţi mai mici sau egale

substanţă uscată faţă de masa cimentului în scopul îmbunătăţirii/modificării proprietăţilor betonustare proaspătă şi/sau întărită. Aditivii trebuie să îndeplinească cerinţele din reglementările ssau agrementele tehnice în vigoare. Aditivii nu trebuie să conţină substanţe care să influenţeze proprietăţiile betonului sau să producă coroziunea armăturii. (ex: clor)

Principalele grupe (clase) de aditivi care se întâlnesc în practica curentă a betoanelodiferite în funcţie de efectul principal pe care aditivul îl are asupra proprietăţiilor betonului.

Aceste grupe de bază sunt: aditivi reducători de apă aditivi intens reducători de apă aditivi plastifianţi aditivi superplastifianţi aditivi acceleratori de priză aditivi întârzietori de priză aditiviacceleratori de întărire aditivi antrenatori de aer aditivi anti-îngheţ aditivi impermeabilizatori aditivi inhibitori de coroziune

Utilizarea aditivilor la prepararea betoanelor are drept scop: îmbunătăţirea calităţii betoanelor destinate executării elementelor cu armături dese, s

subţiri, înălţime mare de turnare; punerea în operă a betoanelor prin turnare; îmbunătăţirea gradului de impermeabilitate în cazul recipienţilor sau a elemen-telor expude

la interperii sau situate în medii agresive; îmbunătăţirea comportării la îngheţ-dezgheţ; realizarea betoanelor de clasă superioară; reglarea procesului de întărire, întârziere sau accelerare de priză în funcţie de ce

tehnologice; creşterea rezistenţei şi a durabilităţii prin îmbunătăţirea str ucturii betonului.


14/15

14

E. AdaosuriAdaosurile sunt materiale anorganice fine ce se pot adăuga în beton în cantităţi de pes

substanţă uscată faţă de masa cimentului, în vederea îmbunătăţirii caracteristicilor acestuia saua realiza proprietăţi speciale. Adaosurile pot îmbunătăţii următoarele caracteristici ale betolucrabilitatea, gradul de impermeabilitate, rezistenţa la agenţi chimici agresivi.

Există două tipuri de adaosuri: - inerte, înlocuitor parţial al părţii fine din agregate, caz încare se reduce cu cca 10%

cantitatea de nisip 0-3 mm din agregate. Folosirea adaosului inert conduce la înătăţirea lucrabilităţii şi compactităţii betonului;

- active, caz în care se contează pe proprietăţiile hidraulice ale adaosului. Adaosurile sunt: zgură granulată de furnal, cenuşă, praf de silice, etc.

Clase de rezistenţă pentru betoane Clasa betonului este definită pe baza rezistenţei caracteristice a betonului măsurată în N2,

care este rezistenţa la compresiune, determinată pe epruvete cilindrice cu diametrul de 150lungimea de 300mm, sau pe cuburi cu latura de 150mm(Tabel 1 şi 2).

Încercările experimentale pentru determinarea rezistenţei la compresiune se efectuează lzile de la turnarea betonului.

Tabelul 1Clasa de rezistenţă a betonului f ck cil. f ck cub C140/86

C4/5 4 5 Bc5C8/10 8 10 Bc10

C12/15 12 15 Bc15C16/20 16 20 Bc20C20/25 20 25 Bc25C25/30 25 30 Bc30C30/37 30 37 -C35/45 35 45 -C40/50 40 50 Bc50C45/55 45 55 -

C50/60 50 60 Bc60f ck cil. – rezistenţa caracteristică în N/mm2 determinată pe epruvete cilindrice f ck cub – rezistenţa caracteristică în N/mm2 determinată pe epruvete cubice

Tabelul 2. Clasele minime de betoane pentru elementele de construcţii

Tipul de elementClasa minimă debeton ce poate fi

utilizată Excepţii

Elemente din beton simplu cu dimensiuni care nu suntrezultate dintr-un calcul de rezistenţă şi blocurile de beton simplu ale fundaţiilor cu cuzinet şi bloc

Bc3,5Bc5

n cazul elementelor în contactcu apa subteranăBc7,5

Elemente din beton simplu cu dimensiuni stabilite pe baza unui calcul der rezistenţă cu excepţia blocurilordin beton simplu ale fundaţiilor cu cuzinet şi bloc

Bc7,5 n cazul elementelor în contaccu apa subterană Bc7,5

Elemente din beton armat cu procente de armarereduse, cu armături prevăzute predominantconstructiv, din OB37 şi PC52

Bc10

Elemente din beton armat monolit şi prefabricate,supuse la solicitări reduse

Bc15 n cazul elementelor în contaccu apa sub presiune Bc20

Elemetnte prefabricate din beton armat cu excepţiacelor supuse la solicitări reduse

Bc20

Elemente din beton precomprimat Bc30


15/15

15

2.3. Construcţii industriale cu structură din beton armat

În domeniulconstrucţiilor industriale structurile în cadre de beton reprezintă una din celutilizate soluţii constructive, datorită faptului că oferă posibilitatea realizării unor deschideri şi mari ale halelor precum şi datorităuşurinţei modificării comparti-mentării interioare în funcţie de

nevoile şi schimbările interveniteîn procesul tehnologic.Există diverse variante de

realizare a unor hale industrialedin beton armat, cu deschiderile şitraveile corespunzătoare (Fig. 10).

Principalele elemente alehalelor industriale din beton sunt:

fundaţii izolate substâlpi;

stâlpi;

grinzi principalelongitudinale; grinzi principale

transversale; grinzi de rulare (în

cazul în care hala este prevăzută cu podrulant);

elemente de acoperiş; elemente de închidere

laterală.

În mod curent, stâlpiiacestor structuri sunt rezemaţi pefundaţii de tip pahar. Modul derealizare a fundaţiilor pahar este prezentat în figura 11.

Fig. 11. – Fundaţii tip pahar: a) monolite, b) cu paharul dispus la cotă superioară,c) prefabricate.

Fig 10 – Variante de realizare a halelor industriale din beton armat

Documents

CURS 6 - Constructii Metalice Si Din Beton