8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

1/38

INSTITUTUL NA! IONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE N CONSTRUC! II" IECONOMIA CONSTRUC! IILOR

F IL IA L A C L U J -N A P O C A

Calea Flore #ti nr. $$7, 3400 Cluj-Napoca - CP 80 $ OP $2Tel./Fax: +40.(0)264.425462, +40.(0)264.435.988

Website: www.incerc-cluj.ro E-mail: info@incerc-cluj.ro

MEMBR% N UNIUNEA EUROPEANA PENTRU MEMBR% N FEDERA! IA MONDIAL% A ORGANIZA! IILOR AGREMENTE TEHNICE N CONSTRUC! II PENTRU EVALUARE TEHNIC%

Ghid de proiectare #i execu &ie a consolid ' rii prin precomprimare astructurilor din beton armat #i a structurilor din zid ' rie

- Faza I -

Beneficiar: MLPTL

Contract nr. 83/2002

http://www.incerc-cluj.ro/http://www.incerc-cluj.ro/

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

2/38

1

MEMORIU DE PREZENTARE

Reglementarea de fa!" con!ine prevederi de proiectare, alc"tuire#i execu!ie pentruconsolidarea prin precomprimare a structurilor de beton armat#i zid"rie, referitor la carenu exist" suficiente prevederi n normele existente n Romnia#i pe plan european.

n prezent, chiar#i cele mai prestigioase institu!ii #i comitete #tiin!ifice (deexemplu ACI Committee 423, International Concrete Repair Institute, FederationInternationale du Beton etc.) propun doar linii directoare pentru evaluarea#i reabilitareastructurilor prin precomprimare. n Romnia, poten!ialul de aplicabilitate a consolid"rilor prin precomprimare a structurilor este foarte mare, dar exist" o lips" acut" de literatur "tehnic" de specialitate#i n consecin!" de speciali#ti. Prin prezentul ghid se urm"re#tesintetizarea cunoa#terii n domeniu acumulat" pn" la ora actual", prezentarea ei sintetic"

#i totodat" armonizarea cu cadrul legislativ tehnic actual din Romnia precum#i cureglement"ri europene. Odat" creat" baza teoretic", suplimentat" cu inventivitateinginereasc", se vor putea efectua lucr "ri de reabilitare prin precomprimare n total acordcu exigen!ele unui cadru legislativ romnesc aflat ntr-un proces dinamic de corelare cucadrul legislativ european.

Reglementarea este structurat" pe 7 capitole dup" cum urmeaz":1 SCOP - se prezint" motiva!iile care stau la baza ntocmirii ghidului.2. DOMENIU DE APLICABILITATE - se enun!" domeniul de valabilitate a

ghidului, fundamentele concep!iei consolid"rilor#i factorii responsabili n luarea decizieide interven!ie.

3 CARACTERISTICI REZIDUALE ALE STRUCTURILOR DE BETONARMAT $I ZID%RIE - este trecut n revist" cadrul tehnic legislativ care st" la bazastabilirii caracteristicilor reziduale structurilor de beton armat#i zid"rie.

4 CONSOLIDAREA PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR % ASTRUCTURILOR DE BETON ARMAT$I ZID%RIE - sunt precizate particularit"!ileconsolid"rii prin pretensionare exterioat" #i trecute n revist" o serie de concepte

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

3/38

2

aplicabile n domeniu, potrivite specificului sistemelor structurale curente.5 SISTEME DE PRETENSIONARE EXTERIOAR % - se prezint" n detaliu

sistemele de pretensionare exterioar ", cadrul tehnic legislativ pentru implementarea lor,aspecte tehnologice#i evolutive.

6 Considera!ii privind proiectarea LUCR %RILOR DE CONSOLIDARE PRINPRETENSIONARE EXTERIOAR % sunt formulate aspectele specifice proiect"riilucr "rilor de consolidare prin precomprimare exterioar ", formulate n baza standardelor#inormelor de calcul romne#ti #i europene.

7 MONITORIZAREA SISTEMELOR DE PRETENSIONARE EXTERIOAR % n baza cadrului legal#i a necesit"!ii obiective, sunt efectuate recomand"ri privindmonitorizarea#i inspectarea sistemelor de pretensionare exterioar ".

Pe lng" cadrul tehnic legal stabilit prin standarde#i normative de calcul (a sevedea lista reglement"rilor #i standardelor conexe), la baza lucr "rii stau peste 100 delucr "ri, studii#i alte materiale de specialitate.

Responsabil contract,

Conf. dr. ing. C"lin Mircea

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

4/38

PRINCIPALELE REGLEMENT ! RI ROMNE " TI CARE COMPLETEAZ !PREZENTUL GHID

A. STANDARDE Nr. Indicativ TitlulA1 STAS 10107/0-90 Construc !ii civile "i industriale. Calculul "i alc #tuirea elementelor

structurale din beton, beton armat "i beton precomprimat.

B. NORMATIVE $ I INSTRUC %IUNI Nr. Indicativ Titlul Publicat nB1 P 100-92 Normativ pentru proiectarea antiseismic # a

construc !iilor de locuin !e, social culturale,agrozootehnice "i industriale.

B.C.nr.1-2/92B.C.nr.11/96

B2 P 130-99 Normativ privind urm #rirea comport #rii n timp aconstruc !iilor B.C.nr.1/2000

B3 P 118-99 Normativ de siguran !# la foc a construc !iilor. B.C.nr.7/99B4 PC 1/2-94 Indrum #tor de investigare "i diagnosticare a

structurilor din beton armat, beton precomprimat "io!el situate n medii agresive

B.C.nr.6/95

B5 C 26-85 Normativ pentru ncercarea betonului prin metodenedistructive.

B.C.nr.8/85B.C.nr.2/87

B6 C 54-81 Instruc !iuni tehnice pentru ncercarea betonului cuajutorul carotelor.

B.C.nr.2/82

B7 C 117-70 Instruc !iuni tehnice pentru folosirea radiografiei ladeterminarea comport #rii n timp a construc !iilor.

B.C.nr.9/70

B8 C 244-93 Ghid pentru inspectare "i diagnosticare privinddurabilitatea construc !iilor din beton armat "i

precomprimat

B.C.nr.9/93

B9 C 255-87 Norme tehnice privind protec !ia anticorosiv # acablurilor "i toroanelor din o !el pentru construc !ii cuarm #turi exterioare "i construc !ii suspendate.

B.C.nr.6/87

B10 CR 6-1-1 Cod de proiectare "i execu !ie a structurilor din zid #rieB11 MP 007-99 Metodologie de investigare a zid #riilor vechi B.C.nr.8/2000B12 ME 003-99 Manual pentru investigarea urgent # post seism "i

stabilirea solu!iilor cadru de interven

!ie imediat

#

"i

punerea n siguran !# provizorie a cl #dirilor avariate.

B.C.nr.2/99

B13 ST 001-96 Specifica !ie tehnic # privind stabilirea calit #!ii betoanelor "i mortarelor din construc !ii existente prinmetode fizico-chimice.

B14 GT 002-96 Ghid practic pentru determinarea degrad #rilor rezisten !ei betonului "i a caracteristicilor dinamice alestructurilor din beton armat supuse seismelor, prinmetode nedistructive.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

5/38

CUPRINS

1 SCOP 1

2. DOMENIU DE APLICABILITATE 1

3 CARACTERISTICI REZIDUALE ALE STRUCTURILOR DE BETON ARMAT ! I ZID " RIE 24 CONSOLIDAREA PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR " A STRUCTURILOR DE BETON ARMAT ! I ZID " RIE 2

4.1 Particularit !"i privind utilizarea precomprim ! rii exterioare la consolidarea structurilor 24.2 Tehnici de consolidare 3

5 SISTEME DE PRETENSIONARE EXTERIOAR " 55.1 Scurt istoric al pretension ! rii exterioare a structurilor 55.2 Componentele unui sistem de pretensionare exterioar ! 85.3 Arm ! turi active 85.4 Protec "ia mpotriva coroziunii 10

5.4.1 Arm! turi autoprotejate prin galvanizare 105.4.2 Arm! turi autoprotejate prin peliculizare cu polimeri 115.4.3 Cabluri cu teac! general ! protejate prin injectare cu past ! de ciment 115.4.4 Cabluri pretensionate protejate cu produse vscoase 11

5.5 Ancoraje 125.6 Dispozitive de deflectare 13

Aplica " ie 165.7 Problemele specifice sistemelor de pretensionare exterioar ! 17

5.7.1 Asigurarea etan #eit !" ii tubulaturii 175.7.2 Comportarea ancorajelor la varia " ia eforturilor n tendoane 185.7.3 ncovoierea local a cablurilor de pretensionare exterioar 195.7.4 Demontarea cablurilor exterioare pretensionate 20

5.8 Tehnologii de montare a sistemelor de pretensionare exterioar ! 205.8.1 Instalarea cablajelor prefabricate 205.8.2 Asamblarea n pozi " ie a cablajului 215.8.3 Tensionarea 215.8.4 Injectarea 21

5.9 Tendin "e privind evolu "ia precomprim ! rii exterioare #i criterii de selectare a sistemului de pretensionare 21

6 CONSIDERA # II PRIVIND PROIECTAREA LUCR " RILOR DE CONSOLIDARE PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR " 22

6.1 Particularit !"i specifice structurilor precomprimate exterior 226.1.1 Evaluarea deforma " iilor arm! turilor 226.1.2 Efecte geometrice de ordinul 2 236.1.3 Frecarea #i lunecarea tendoanelor 24

6.2 Varia "ia eforturilor n arm ! turile pretensionate 24

6.2.1 Pierderile de efort datorate reculului ancorajului #i frec! rii la transfer 256.2.2 Varia " ia eforturilor ca urmare a lunec! rii tendoanelor n deviatori 266.2.3 Pierderi de efort datorate deforma " iei elastice a betonului #i zid ! riei la transfer 286.2.4 Varia " ii de efort datorate deforma " iilor de lung ! durat ! ale materialelor structurale 296.2.5 Pierderi de tensiune datorate relax! rii o " elului 30

6.3 Prevederi ale proiect ! rii dup ! Metoda St ! rilor Limit ! 316.3.1 St ! ri limit ! ale exploat ! rii normale 316.3.2 St ! ri limit ! ultime 31

7 MONITORIZAREA SISTEMELOR DE PRETENSIONARE EXTERIOAR " 327.1 Necesitatea monitoriz ! rii 327.2 Inspectarea sistemelor de pretensionare exterioar ! 327.3 Programe de monitorizare 33

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

6/38

1

1 SCOP

(1) Scopul acestui ghid este de a asigura o baz! referitoare la consolidarea prin precomprimare exterioar ! (n general, cea mai adecvat! tehnic! de reabilitare prin precomprimare) a structurilor de beton armat"i de zid! rie, n condi#iile n care aceast! solu#ie se

dovede"te fiabil! . Acest ghid este elaborat avnd ca fundament standardele"i normativeleromne"ti, dar n scop formativ"i informativ sunt men#ionate recomand! ri din Eurocodurile 2"i8, precum "i alte lucr ! ri compatibile cu prevederile codului de practic! european. Odat! cuintegrarea Romniei n structurile Comunit!#ii Europene, teoretic, standardele"i normativeleromne"ti vor trebui adaptate codurilor europene, care acoper ! acelea"i domenii. O parte dinaceste documente exist! deja, sub forma ENV (norme europene provizorii - standarde europenetemporare), iar implementarea lor n Romnia poate fi adesea cerut! de clien#i. Pe m! suraarmoniz! rii actualelor reglement! ri romne"ti cu reglement! rile europene, referirile incluse n prezentul ghid se vor face la reglement! rile armonizate"i adoptate.(2) Prezentul ghid, f ! r ! a delimita un cadru strict pentru lucr ! rile de reabilitare prin

precomprimare, se dore"te a fi un prim punct de referin#! n abordarea lucr ! rilor de consolidare prin precomprimare, complexitatea domeniului necesitnd de cele mai multe ori inventivitate,experien#! "i cultur ! inginereasc! .(3) n exploatare, structurile de beton armat"i zid! rie pot necesita lucr ! ri de repara#ii, de lacele mai simple (trat! ri ale defectelor de suprafa#!), la lucr ! ri de consolidare complexe, avnd cascop satisfacerea nivelului de siguran#! prev! zut de standardele"i normele de proiectare nvigoare. Chiar dac! structurile au fost corect proiectate"i executate, sub ac#iunea combinat! afactorilor atmosferici, expunerea la agresivit!#i chimice, factori agresivi fizici, sarcini deexploatare sau ac#iuni excep#ionale se pot nregistra deterior ! ri structurale. Chiar"i structurilenoi pot necesita consolid! ri ca urmare a fisur ! rii cauzate de execu#ia defectuoas! (contrac#iinecontrolate, tratamente gre"ite, abateri geometrice peste toleran#ele admise etc.). Necesitateaconsolid! rii structurilor poate apare"i n cazul schimb! rii func#iunii unei cl! diri prin crearea despa#ii mai largi"i/sau cre"terea nivelului sarcinilor de exploatare.

2. DOMENIU DE APLICABILITATE

(1) Consolidarea structurilor prin precomprimare (de regul! cu tendoane exterioare postntinse) poate fi aplicat! nu numai structurilor de beton armat, ci"i n cazul unor structuriconstruite din materiale ale c! ror caracteristici de comportare la compresiune sunt compatibile cuconceptul de precomprimare.(2) Domeniul de aplicare al acestui ghid se limiteaz! doar la structurile de beton armat"izid! rie. Chiar dac! conceptul de structuri pretensionate de beton armat"i zid! rie "i g! se"te n primul rnd aplicabilitatea la lucr ! rile de poduri"i viaducte, nu de pu#ine ori el este implementatcu succes"i altor solu#ii structurale, cum ar fi acoperi"urile cu deschideri mari, cl! diri, silozuri"irezervoare. n consecin#!, chiar dac! ghidul se adreseaz! practicienilor din toate specializ! rilesectorului construc#ii, aplicabilitatea sa strict! este specific! construc#iilor civile, industriale"iagricole. Ghidul nu acoper ! solu#iile n care reabilitarea structurilor se efectueaz! prin nlocuireaarm! turilor pretensionate interioare neaderente.(3) Consolidarea prin precomprimare exterioar ! se poate aplica urm! toarelor elementelestructurale:- elementele participante la structuri antiseismice care r ! spund n domeniul elastic lasolicit! rile stabilite sub ac#iunea grup! rii speciale de nc! rc! ri (elemente cu ductilitate redus! "ineductile); potrivit prevederilor STAS 10107/0-90 elementele de beton armat din aceast!categorie se ncadreaz! n clasa b;- elemente neparticipante la structuri antiseismice.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

7/38

2

(4) Precomprimarea exterioar ! poate fi utilizat! ca solu#ie de consolidare provizorie la oricecategorii de elemente compatibile cu acest concept.(5) n cadrul proiectului de reabilitare, proiectantul poate lua decizia de rencadrare aelementelor structurale consolidate prin precomprimare exterioar ! , dac! prin noua concep#ie decomportare, structura consolidat! prezint! un grad de siguran#! "i un risc seismic similare cu celecare rezult! din aplicarea corect! a standardelor"i normativelor n vigoare n Romnia.

(6) Consolidarea structurilor de beton armat"i zid! rie necesit! un efort colectiv pentrustabilirea st! rii structurii, stabilirea tehnicii de reabilitare"i stabilirea detaliilor tehnologice deexecu#ie. Echipa care ia aceste decizii include cel pu#in un expert tehnic, arhitec#i, produc! tori demateriale, reprezentan#i ai administratorului"i contractorului, diver "i speciali"ti n domeniu.

3 CARACTERISTICI REZIDUALE ALE STRUCTURILOR DE BETONARMAT ! I ZID " RIE

(1) n vederea consolid! rii, structurile"i elementele de beton armat"i zid! rie trebuieevaluate prin prisma capacit!#ii portante"i stabilit!#ii, a nivelului de siguran#! "i evolu#iei sale pe

termen scurt, mediu"i lung, a condi#iilor de mediu"i altor parametrii. Aceast! evaluare estedeterminant! pentru a adoptarea solu#iei cele mai avantajoase de consolidare, n corelare cu propriet!#ile reziduale ale structurii.(2) Caracteristicile reziduale ale structurilor de beton armat"i zid! rie se determin! potriviturm! toarelor reglement! ri:- GT 002-1996: Ghid practic pentru determinarea degrad! rilor "i rezisten#ei betonului"i a

caracteristicilor dinamice ale structurilor de beton armat supuse seismelor, prin metodenedistructive;

- PC 1/2-1994: ndrum! tor de investigare"i diagnosticare a st! rii structurilor din beton armat, beton precomprimat"i o#el situate n medii agresive;

-

C 26-1985: Normativ pentru ncercarea betonului prin metode nedistructive;- C 54-1981: Instruc#iuni tehnice pentru ncercarea betonului cu ajutorul carotelor;- C 117-1970: Instruc#iuni tehnice pentru folosirea radiografiei la determinarea defectelor din

elementele de beton armat;- C 244-1993: Ghid pentru inspectare"i diagnosticare privind durabilitatea construc#iilor din

beton armat"i precomprimat;- P 100-1992: Normativ pentru proiectarea antiseismic! a construc#iilor de locuin#e, social

culturale, agrozootehnice"i industriale;- ST 001-1996: Specifica#ie tehnic! privind stabilirea calit!#ii betoanelor"i mortarelor din

construc#ii existente prin metode fizico-chimice;- NP 007-99: Metodologie de investigare a zid! riilor vechi.

4 CONSOLIDAREA PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR " ASTRUCTURILOR DE BETON ARMAT ! I ZID " RIE

4.1 Particularit #$i privind utilizarea precomprim #rii exterioare la consolidareastructurilor

(1) Particularitatea esen#ial! a acestei concep#ii de consolidare const! n faptul c! realizeaz!o refacere"i/sau o cre"tere a capacit!#ii de rezisten#! "i a capacit!#ii de disipare a energiei prinmodificarea favorabil! a distribu#iei st! rii de eforturi, f ! r ! a spori sec#iunile"i masa elementelor structurale.(2) Implementarea pretension! rii exterioare trebuie s! fie precedat! de repara#ii "iconsolid! ri locale a elementelor efectate, care se pot efectua dup! caz, prin:- injectarea fisurilor cu past! de ciment, r !" ini epoxidice sau polimeri;- nlocuirea zonelor de beton sau zid! rie distruse;

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

8/38

3

- c! m!" uirea local! a zonelor afectate.(3) Dac! pentru elementul structural afectat nu exist! condi#iile necesare pentruconsolidarea prin nlocuirea"i/sau ad! ugarea de tendoane pretensionate exterioare, pentruefectuarea consolid! rii cu tendoane postntinse vor trebuie realizate blocuri rigide de ancorare"idispozitive de deviere solidar legate de elementul existent.(4) M! rimea for #elor de precomprimare trebuie s! fie compatibil! cu caracteristicilereziduale de rezisten#! ale betonului"i zid! riei elementelor consolidate.(5) Pretensionarea exterioar ! nu poate fi utilizat! n scopul readucerii la geometria ini#ial! a pere#ilor de zid! rie care prezint! deplas! ri n raport cu starea nedeformat! , deoarece n acest cazse pot genera noi degrad! ri.(6) Avnd n vedere vulnerabilitatea la foc a sistemelor de pretensionare exterioar ! , prin proiectare se vor stabili m! suri pentru asigurarea rezisten#ei la foc a sistemului de pretensionare"i implicit a structurii consolidate. Pentru protejarea sistemelor implementate la consolidareagrinzilor "i plan"eelor, se vor prevedea plafoane suspendate care vor r ! spunde prevederilor normativului P 118-1999 Normativ de siguran#! la foc a construc#iilor. n alte situa#ii sau undenu este posibil! construirea plafoanelor suspendate, se pot practica solu#ii de protejare prinmascare cu materiale incombustibile, tencuieli torcretate sau alte solu#ii agrementate tehnic nacest scop, n func#ie de gradul de expunere"i clasa de importan#! la foc a cl! dirii.

4.2 Tehnici de consolidare

(7) Consolidarea prin precomprimarea exterioar ! "i g! se"te aplica#ie la numeroasecategorii de structuri. Stabilirea traseelor arm! turilor active trebuie s! se raporteze tipului deelement consolidat"i particularit!#ilor sale, propriet!#ilor reziduale ale structurii, defec#iunilor"iavarierilor identificate precum"i cauzelor lor, distribu#iei st! rii de eforturi, istoricul varia#ieiac#iunilor "i evolu#ia lor previzibil! pe un termen stabilit de comun acord cu beneficiarul"i proprietarul construc#iei etc., avnd ca scop satisfacerea exigen#elor de siguran#! stabilite prin

cadrul legislativ tehnic n vigoare la data efectu! rii lucr ! rii.(8) Implementarea sistemelor de pretensionare la structurile de beton armat"i precomprimat se face dup! crearea zonelor de ancorare"i deviere, solidar legate de structuraexistent! . Zonele de ancorare a arm! turilor n beton se localizeaz! n p! r #ile rigide ale structurilor existente, iar dac! este necesar acestea se vor nt! ri pentru a putea fi preluate st! rile complexe deeforturi specifice acestor zone. Dispozitivele de deviere se pot monta n antretoaze sau diafragmede rigidizare existente, sau se pot prinde de t! lpile"i inimile elementelor structurale.(9) La structurile de beton armat cu deschideri mari, se recomand! traseele poligonalea"ternute pe curbe parabolice (figura 4.1), crescnd-se bra#ul de prghie"i compensnd sarcinilegravita#ionale.

tendon exterior

Fig. 4.1 Trasee parabolice la structuri de acoperi"uri cu deschideri mari

(10) La grinzile continue (figura 4.2) traseele segmentate trebuie s! asigure rigorile specificeSt! rilor Limit! ale Exploat! rii Normale"i satisfacerea gradului de siguran#! att n sec#iuninormale ct"i nclinate. Tendoanele exterioare pot fi utilizate adi#ional nlocuirii tendoanelor interioare neaderente, mbun! t!#ind performan#a structural! a elementelor.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

9/38

4

Fig. 4.2 Consolidarea grinzilor continue

(11) Consolidarea structurilor n cadre de beton armat (figura 4.3) trebuie efectuat! cudiscern! mnt, comportarea acestora n special la ac#iuni excep#ionale de tip seism fiind puternicinfluen#at! . Implementarea pretension! rii exterioare modific! mecanismul de disipare a energieiinduse de cutremur, acesta fiind necesar a fi regndit"i controlat cu maxim! stricte#e.

Fig. 4.3 Consolidarea riglelor structurilor n cadre

(12) n cazul plan"eelor curente de beton armat, tendoanele exterioare sunt deosebit deeficiente n m! rirea capacit!#ii portante a grinzilor plan"eelor ct"i pl! cilor (figura 4.4). Suntrecomandate traseele rectilinii, care pot fi acoperite cu unit!#i de pretensionare de tipul barelor

sau toroanelor individuale.

Fig. 4.4 Consolidarea plan"eelor de beton armat

(13) La structurile circulare (figura 4.5), consolidarea cu tendoane postntinse exterioare careau trasee perimetrale este deosebit de avantajoas! , prin confinare fiind nchise fisurile existente.Sistemele de pretensionare sunt u"or de implementat, tensionarea este facil! "i permite reglareaeforturilor n timp, fiind u"or de monitorizat. Totodat! , nlocuirea tendoanelor se poate face cumare u"urin#!.

Fig. 4.5 Consolidarea structurilor circulare

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

10/38

5

(14) La structurile din zid! rie, consolidarea prin pretensionare exterioar ! poate fi orizontal!"i vertical! "i poate avea caracter definitiv sau provizoriu (de interven#ie rapid! , pn! la stabilireasolu#iei finale de consolidare). Avnd n vedere caracteristicile mecanice ale arm! turilor din o#el"i a zid! riei, nivelul eforturilor de pretensionare este sc! zut (circa 25 % din rezisten#acaracteristic! a o#elului din arm! turi), astfel nct el este dificil de controlat datorit! deforma#iilor remanente din arm! turi, existente nainte de opera#ia de tensionare,"i a caracteristicilor dedeformabilitate n timp a zid! riei. Arm! turile trebuie ancorate n elemente rigide prinse solidar de elementele de zid! rie existente. Aceste elemente trebuie astfel dimensionate nct s! nu produc! concentr ! ri mari de eforturi n zid! rie n zonele de contact.(15) Dispunerea tendoanelor orizontale se face la nivelul plan"eelor sau cu ancorare pen! l#imea pere#ilor din zid! rie (figura 4.6), avnd ca scop cre"terea rigidit!#ii de ansamblu acl! dirii "i prevenirea disloc! rii de material din pere#i. n aceste situa#ii, pretensionarea are un rolde punere n lucru a arm! turilor"i ancorajelor. Ancorarea arm! turilor se face prin intermediul pl! cilor de reparti#ie solidarizate de centuri de beton armat sau prin profile metalice prinse directde zid! rie.

`````a. tendoane dispuse la nivelul plan"eelor b. tendoane ancorate n pere#i

Fig. 4.6 Pozi#ionarea tendoanelor orizontale la cl! diri din zid! rie

(16) Pretensionarea vertical! se recomand! cu titlu provizoriu la solidarizarea structurilor (figura 4.7) de zid! rie fisurate n urma seismelor, tas! rilor mari etc. nchiderea fisurilor prinaplicarea precomprim! rii este condi#ionat! de prelucrarea lor prealabil! . n acela"i timp, cre"tecapacitatea de preluare a sarcinilor orizontale prin cre"terea efortului de compresiune n element.

tendoaneverticale

Fig. 4.7 Consolidarea cu tendoane verticale a pere#ilor din zid! rie

5 SISTEME DE PRETENSIONARE EXTERIOAR "

5.1 Scurt istoric al pretension #rii exterioare a structurilor(1) Ideea comprim! rii active a elementelor structurale cu materiale avnd o rezisten#! marela ntindere este foarte veche. n Egiptul antic, o tehnic! similar ! cu cea utilizat! la precomprimarea butoaielor din lemn, a fost aplicat! la contruc#ia b! rcilor. n istoria inginerieimoderne, pentru prima dat! poate fi amintit germanul Farber, titularul patentului german DRP557,331 nc! din anul 1927. n esen#!, n aceast! licen#! este descris un sistem de pretensionareneaderent! , n care tendoanele pretensionate sunt nconjurate de parafin! , idee aplicat! n practic! .

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

11/38

6

(2) n 1934, tot n Germania, patentul DRP 727,429 i-a fost acordat lui Dischinger, a c! ruiidee inovatoare a constat ntr-un sistem de post-tensionare a grinzilor de beton armat cu tendoaneexterioare sec#iunii de beton. Pentru determinarea for #ei de pretensionare, el a propus conceptul precomprim! rii concordante. Prin aceasta, Dischinger a dorit s! controleze deforma#iile de lung!durat! ale betonului, cunoscnd la acea dat! munca de pionierat efectuat! de Freyssinet nFran#a, prin testele efectuate ntre anii 1926"i 1929. n vreme ce Freyssinet a fost cel care aidentificat natura deforma#iilor de lung! durat! ale betonului, Dischinger a fost cel care a propus primul model matematic validat de practic! de abia n 1939. Astfel, n lipsa unei teorii care s!acopere aceast! problem! , Dischinger a considerat mai sigur ! plasarea tendoanelor n afarasec#iunii de beton, justificnd totodat! n publica#iile sale c! astfel durata de exploatare acablurilor pretensionate va fi mai mare prin reducerea influen#ei sarcinilor care provoac!oboseala"i de asemenea, este posibil! nlocuirea relativ u"oar ! a cablurilor cnd aceast! opera#ieva fi necesar ! , chiar n condi#ii de exploatare. Aceste idei au fost aplicate n dou! proiecte (nanii 1936"i 1937), ns! efectiv ele au fost materializate n practic! doar n 1962.(3) n 1949, Dischinger a fost convertit"i a devenit un avocat al pretension! rii aderente.Totu"i, mpotriva curentului existent la acea dat! n tehnica construc#iilor, conceptul de pretensionare exterioar ! nu a disp! rut. ncepnd cu anii 1950, grupul Freyssinet a executat o

serie de lucr ! ri importante de consolidare n Fran#a. Astfel, la obiective ca"i podul Orly sauuzina Carmaux s-au utilizat n vederea consolid! rii cabluri de pretensionare exterioar ! . Seutilizau n principal cabluri din srme (de obicei 127), iar mai trziu, pentru eforturi ini#ialemici, cabluri monofilare 12. n lucr ! rile de consolidare prin pretensionare adi#ional! s-auutilizat principiile de baz! ale tehnologiei cablajelor:- str ! pungerea unui element de beton care s! permit! preluarea eforturilor de pretensionare lanivelul ancorajului"i crearea, dac! este necesar, a unui bosaj anexat aderent n aceast!str ! pungere care s! permit! aceasta (figura 5.1); cablul era introdus aderent prin str ! pungere, deregul! prin injectarea cu past! de ciment sau r !" in! epoxidic! ;- protejarea cablului se f ! cea cu #evi din o#el n cazul traseelor rectilinii"i cu teci din polietilen! dac! traseul era curbiliniu sau sinuos; un aspect important de remarcat este c! n anul1958 s-au pus n oper ! cabluri 12 7 protejate cu polietilen! la o lucrare pe stlpi n Alsacia,lucrarea existnd"i la ora actual! ; polietilena este perfect conservat! , fiind asigurat! astfelfunc#ionalitatea cablurilor pn! n prezent.

protec#ie

ancoraj 12 7

material pentru etan"eizare

past! de ciment

teac! din o#el, polietilen! de nalt!densitate sau polipropilen!

canal sau teac! aderent!

Fig. 5.1 Ancoraj Freyssinet 12 7 utilizat la pretensionarea exterioar !

(4) Debutul anilor 1970 este caracterizat de urm! toarele dou! aspecte esen#iale:- majoritatea lucr ! rilor de pretensionare exterioar ! s-au executat la poduri, la cl! diri fiind ncontinuare specific! pretensionarea cu tendoane interioare aderente;- generalizarea rapid! a utiliz! rii toroanelor din o#el, astfel nct s-au putut folosi unit!#i de pretensionare foarte puternice (de exemplu 12 T15).(5) n afara acestor elemente, principiile au r ! mas acelea"i cu ale solu#iilor mai vechi, dup!cum urmeaz! :- cablul este aderent betonului n str ! pungerea prin elementul structural;- cablul este protejat cu ajutorul#evilor metalice sau a tuburilor din polietilen! injectate cu past! de ciment.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

12/38

7

(6) Precomprimarea betonului se realiza cu ajutorul cablurilor exterioare sec#iunii de beton pe tot traseul, cu excep#ia zonelor din vecin! tatea ancorajelor"i a deviatorilor amplasa#i pedeschideri (figura 5.2). Tehnologiile s-au mbun! t!#it, notabil! n acest sens fiind realizareaetan"eit!#ii la nivelul jonc#iunii dintre str ! pungerea prin beton"i teaca cablului. Aceast! mbinarese efectua prin sudur ! , man"onare, lipire sau cu coliere standard utilizate la racordurileinstala#iilor de ap! .

2

2

1

1 1-1

por #iuni exterioare"i rectilinii

de cabluri

ancorajdeviatori ngloba#i sau nu n diafragme de beton

2-2

Fig. 5.2 Traseul cablurilor active la o grind! continu!

(7) n ciuda tuturor solu#iilor de pretensionare exterioar ! aderent! structurii utilizate n acea perioad! , n prezent o singura solu#ie mai este utilizat! n mod curent. Protec#ia cablurilor

potrivit acestei solu#ii se realizeaz! cu #evi din o#el deformate la rece"i nglobate n beton petraseul zonelor de str ! pungere, racordate cu teci din polietilen! de nalt! rezisten#! sau polipropilen! ce asigur ! protec#ia segmentelor de cabluri dintre deviatori. Utilizarea tecilor dinmase plastice este preferabil! datorit! u"urin#ei cu care ele se pot pune n oper ! "i a buneiconserv! ri n timp a acestora, chiar dac! fabrican#ii acestora nu ofer ! garan#ii n acest sens.Racordurile o#el-mase plastice sunt ns! delicat de realizat"i necesit! proceduri testate n prealabil experimental. Protec#ia cablurilor este realizat! n mod tradi#ional, prin injectare cu past! de ciment, care asigur ! aderen#a cablului n travers! rile prin beton. n aceste aplica#ii, oaten#ie special! trebuie acordat! propriet!#ilor de frecare ale#evilor deflectoare executate dino#el, care datorit! necesit!#ii de a se concentra eforturile pretind curburi mari (raze de curbur !reduse, ntre 35 m). Presiunile de contact ntre toroane"i #evile din o#el sunt mari, iar pentru

evitarea grip! rii sunt necesari coeficien#i de frecare cu valori ntre 0.30-0.35.(8) Un moment important pentru evolu#ia ulterioar ! a pretension! rii exterioare a fostlucrarea de reparare"i consolidare a podului Tours (pod din zid! rie), unde a ap! rut necesitatea pretension! rii provizorii a structurii. Datorit! factorilor meteorologici"i a agresivit!#ii mediuluiambiant, a fost necesar ! protejarea acestor cabluri. Pe baza experien#ei acumulat! la construireastructurilor de securitate ale reactoarelor nucleare, Freyssinet a propus o protec#ie prin injectarecu un lubrifiant cald.(9) ncepnd cu anul 1973, s-a impus utilizarea toroanelor din o#el "i la realizarea cablurilor hobanate. Tehnologia de execu#ie a hobanelor decurgea natural din cea a pretension! riiexterioare, n particular protec#ia cablurilor fiind asigurat! ntr-o manier ! foarte eficace prininjectare cu past! de ciment. Tot n aceast! perioad! a nceput studiul a dou! probleme deosebitde importante att pentru exploatarea hobanelor ct"i a cablurilor de pretensionare exterioar ! :- comportarea la oboseal! a zonelor de ancorare;- efectele datorate ncovoierii locale a cablurilor n zonele de ancorare"i devia#ie.(10) ncepnd cu anii 1980, tehnologia pretension! rii exterioare la lucr ! rile moderne s-ainspirat n mare parte din tehnicile de consolidare. La aplica#iile efectuate n Fran#a dup! 1980, proiectan#ii "i executan#ii au profitat din plin de urm! rirea comport! rii n timp a numeroaselor poduri executate ncepnd cu anii 1950. Aceast! experien#! i-a condus la necesitatea disocierii lamaximum a cablajului (element pur mecanic) de structur ! (element ingineresc). Coexisten#acelor dou! elemente n aceea"i sec#iune a condus adesea la deterior ! ri ale sec#iunii active de

beton datorate condi#iilor dificile de betonare, calitatea acestei opera#iuni fiind foarte multafectat! de prezen#a cablurilor. Aceast! problem! , completat! de experien#a acumulat! cu privirela durabilitatea cablurilor, a condus la pretensionarea exterioar ! , care poate fi u"or ref ! cut! . Deaici a ap! rut "i necesitatea unei pretension! ri interschimbabile.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

13/38

8

(11) Dac! pn! n aceast! etap! pretensionarea exterioar ! a fost aderent! structurii, ncepndde acum au nceput s! se dezvolte sistemele de pretensionare neaderente structurii de beton, ceeace conduce implicit la demontabilitatea lor. Aceste tehnici, ncepnd cu anul 1984 au nceput s!se dezvolte"i n domeniul execu#iei structurilor cu cablurilor hobanate. Obiectivul urm! rit aconstat n introducerea cablurilor neaderente n structurile din beton de a"a manier ! nct dup!detensionare acestea s! poat! fi extrase "i nlocuite imediat, f ! r ! alte lucr ! ri "i amenaj! rispecifice. Acest deziderat s-a ob#inut n principal pe urm! toarele c! i:- utilizarea cablurilor autoprotejate;- injectarea tubulaturii cu produse vscoase (lubrifian#i, gr ! simi, cear ! petrolier ! etc.) protectoare"i neaderente o#elului"i betonului;- printr-o solu#ie original! Freyssinet, care const! ntr-un cablu protejat de o injec#ie din past!de ciment, dar care circul! liber prin str ! pungerile tuturor elementelor structurale din beton;- utilizarea cablurilor compozite din fibre de sticl! , carbon sau plastic.(12) Delimitarea strict! a acestor solu#ii nu este ntotdeauna posibil! , importan#i pa"i naintefiind efectua#i prin aplicarea de procedee mixte, care se bazeaz! pe exploatarea numeroaselor avantaje a fiec! rei solu#ii fundamentale"i pe compensarea deficien#elor particulare ale acestora.

5.2 Componentele unui sistem de pretensionare exterioar #(13) n prezent, exist! o mare varietate de sisteme de pretensionare, fiecare prezentndelemente specifice produc! torului. n esen#!, un sistem de pretensionare (figura 5.3) const! n:

protec#ieantocoroziv!

deflector

ancoraj activ ancoraj pasiv

deflector

tendon

Fig. 5.3 Elemente principale ale unui sistem de pretensionare exterioar !

- tendoanele de pretensionate (arm! turile active), ca"i elemente ntinse;- sisteme mecanice de tipul ancorajelor active"i pasive;- sistemul de protec#ie mpotriva coroziunii;- dispozitive de deflectare (la pretensionarea exterioar ! ).(14) n Romnia, se pot utiliza doar sisteme de pretensionare exterioar ! sau componente aleacestora care au agrement tehnic elaborat.

5.3 Arm #turi active

(15) n prezent, materialul standard n confec#ionarea arm! turilor active este o#elul de nalt!rezisten#!. Arm! turile se furnizeaz! sub form! de bare amprentate sau netede, srme"i toroane.O statistic! neoficial! sugereaz! c! n prezent circa 75 % din o#elul de nalt! rezisten#! produs sereg! se"te n toroane, 15 % n srme"i 10 % n bare, deoarece utilizarea barelor presupune traseerectilinii scurte, limitate la lungimile de livrare ale barelor (pn! la 20 m), toroanele"i srmeleavnd o aplicabilitate mult mai larg! . La lucr ! rile de consolidare prin precomprimare, serecomand! utilizarea barelor pentru traseele rectilinii scurte"i sarcini reduse, respectiv cabluriconfec#ionate din toroane pentru sarcini mari"i trasee poligonale.(16) n STAS 10107/0-90, rezisten#ele caracteristice ale o#elurilor (tabelul 5.1) pentruarm! turi pretensionate R pk se consider ! cu valorile minime precizate n standardele de produs,dup! cum urmeaz! :- rezisten#a de rupere la ntindere R rk n cazul arm! turilor de tip SBP, SBPA"i TBP;- limita de curgere R 0.2k n cazul barelor de tip PC 90.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

14/38

9

Tab. 5.1 Rezisten#e ale o#elurilor de nalt! rezisten#! conform STAS 10107/0-90Tipul"i calitatea

arm! turiiDiametrul srmei

barei sau toronului[mm]

Rezisten#a caracteristic!R pk

[N/mm2]

Rezisten#a de calculR p

[N/mm2]1.5 2110 16902 2010 1610

2.5 1910 1530

3 1860 14903.7 1770 14204 1720 13805 1670 13406 1620 1300

SBP I

7 1570 12601.5 1910 15302 1860 1490

2.5 1770 1420

SBP

SBP II3 1670 13405 1670 13406 1620 1300SBPA I7 1570 1260

5 1520 12206 1470 1180

SBPA

SBPA II7 1470 11809 1760 1410TBP 12 1660 1330

PC 90 14..28 600 500

(17) Avnd n vedere c limita de elasticitate nu este clar definit n cazul o#elurilor decalitate superioar ! , modulul de elasticitate se define"te de obicei ca fiind panta dreptei ce une"te punctele de pe diagrama caracteristic corespondente unor eforturi egale cu 10 % din efortul larupere"i efortul de pretensionare, care pentru a compensa pierderile constructive de tensiune ncabluri trebuie s! fie egal cu cel pu#in 55 % din efortul la rupere. Diagrama caracteristic p- p pentru o#eluri de tip SBP, SBPA"i TBP se ia n considerare n calcul n conformitate cu figura5.4.a, avnd reprezentarea analitic dat! de expresiile:

- pentru p0,6R p:

p p

pE= (5.1.a)

- pentru p>0,6R p:5

p

p

p

p p 6.0R E

+= (5.1.b)

Pentru o#elurile de tip PC 90 poate fi utilizat! o diagram! conven#ional! de calcul biliniar ! (figura 5.4.b).

R 0.01k R 0.1k R 0.2k R pk

arctan E p

0 0.2

0.1

l l p

(%)

p

R p1.25R p

l p

p

R p

a. o#eluri de tip SBP, SBPA"i TBP b. o#eluri de tip PC

arctan E p

p=R p/E p

Fig. 5.4 Diagramele schematizate"i de calcul ale o#elurilor romne"ti

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

15/38

10

(18) Eurocode 2 consider ! ca valori caracteristice"i reprezentative ale rezisten#elor o#elurilor rezisten#a de rupere la ntindere R rk sau limita de curgere R 0.1k "i introduce diagramaschematizat! "i de calcul prezentat! n figura 5.5. Cadrul general al arm! turilor de pretensionareeste reglementat prin EN 10138, n tabelul 5.2 fiind prezentate principalele caracteristici aletoroanelor.

0.9R pk R pk

diagrama de calcul

diagrama schematizat p

p

0.9R pk / pR pk / p

leE p=200,000 N/mm2

Fig. 5.5 Diagramele schematizat! "i de calcul potrivit Eurocode 2

Tab. 5.2 Rezisten#e ale toroanelor din o#elurilor de nalt! rezisten#! conform EN 10138Diametrul nominal al

toronului[mm]

Aria nominal![mm2]

Rezisten#a la rupereR rk

[N/mm2]

Limita de curgereR 0.1k

[N/mm2]

Masa pe ml[kg]

12.5 93 1860 1580 0.73013.0 100 1860 1580 0.78515.2 139 1770 1500 1.09015.2 139 1860 1580 1.09016.0 150 1770 1500 1.18016.0 150 1860 1580 1.180

5.4 Protec $ia mpotriva coroziunii(19) Arm! turile active necesit! protec#ie mpotriva coroziunii, care trebuie s! satisfac!exigen#ele C 255-1987 Norme tehnice privind protec#ia anticoroziv! a cablurilor"i toroanelor din o#el pentru construc#ii cu arm! turi exterioare"i construc#ii suspendate. Dac! n cazularm! turilor aderente interioare, protec#ia este asigurat! de mediul alcalin oferit de pasta deciment nt! rit! "i betonul nconjur ! tor (prin pasivizare), n cazul arm! turilor exterioare estenecesar ! o strategie de protec#ie mai complex! , care s! ia n considerare att condi#iile deagresivitate a mediului pentru protec#ia mpotriva coroziunii, ct"i considerente privindsiguran#a arm! turii active, plecnd n principal de la protec#ia ei la foc"i protec#ia mpotrivaced! rii arm! turii datorit! frec! rii n zonele de deviere.

5.4.1 Arm! turi autoprotejate prin galvanizare(20) Aceste arm! turi sunt alc! tuite din srme, bare sau toroane autoprotejate prin galvanizarela cald, utilizarea lor necesitnd m! suri speciale n ce prive"te accesoriile"i materialele pentru punerea n oper ! . Se pot face cteva observa#ii:- galvanizarea nu asigur ! o protec#ie nelimitat! n timp, durabilitatea ei depinznd deagresivitatea mediului;- n zonele de deviere, integritatea galvaniz! rii este pus! n pericol de frec! rile care apar;- zonele de ancorare necesit! un studiu particular privind protec#ia; ea poate fi asigurat! prininjectarea local! cu produse vscoase sau vopsire cu carbomastic; n timp s-a constatat c! este preferabil ca ancorajul s! se bucure el nsu"i de aceea"i protec#ie ca "i cablul, astfel nct pieselereazemelor"i ancorajele trebuie n egal! m! sur ! protejate; aceast! m! sur ! este necesar ! pentru a

nu permite extinderea fenomenului de ruginire de la piesele de ancorare asupra por #iunilor decabluri amplasate n vecin! tatea ancorajului, unde protec#ia prin galvanizare poate fi deteriorat! .(21) Acest tip de cablu este comod de pus n oper ! , autoprotec#ia toroanelor nl! turndnecesitatea introducerii cablului n teac! , dar folosirea lui trebuie efectuat! cu discern! mnt. Se

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

16/38

11

atrage aten#ia asupra unor dezavantaje care pot apare n momentul punerii n oper ! :- avarieri locale ale galvaniz! rii datorate gale#ilor echipamentelor de mpingere;- dificult!#i de n"iruire a toroanelor la traversarea verinelor datorate grosimii excesive astratului de zinc;- o galvanizare de slab! calitate poate diminua diametrul conului penelor din ancoraje, n finalcrendu-se neregularit!#i locale.

(22)

Utilizarea acestor arm! turi este recomandabil! la construc#ii civile sau alte tipuri delucr ! ri unde cablurile nu sunt supuse la o agresivitate deosebit! a mediului. Aceste toroane pot fi puse n oper ! cu echipamente u"oare, prin n"iruire toron cu toron sau prin tensionarea simultan!a tuturor toroanelor cablului.

5.4.2 Arm! turi autoprotejate prin peliculizare cu polimeri (23) Aceast! tehnologie s-a dezvoltat n special pentru arm! turi pasive, peliculele din polimeri fiind aplicate pe o#el prin fuziune. Procedeul este ntlnit n primul rnd la arm! turi detip bare "i toroane, dar viabilitatea acestei solu#ii nu a fost nc! pe deplin dovedit! n cazul pretension! rii. n cazul toroanelor, apar probleme deoarece numai suprafa#a exterioar ! a srmelor toroanelor este protejat! , srma central! "i suprafa#a interior ! a srmelor perimetrale fiind

neprotejate. n ancoraje, peliculizarea este ntrerupt! local prin indenta#iile produse de zim#ii penelor ancorajelor. Astfel, ca"i n cazul arm! turilor galvanizate, protec#ia n zona ancorajelor este distrus! . n plus, manipularea"i punerea n oper ! a acestor arm! turi trebuie efectuat! cufoarte mare aten#ie, pentru a nu deteriora pelicula protectoare. Se recomand! acela"i domeniu deaplicabilitate ca"i n cazul arm! turilor galvanizate.

5.4.3 Cabluri cu teac! general ! protejate prin injectare cu past ! de ciment (24) Principiul const! n adoptarea unei teci flexibile, din polietilen! de nalt! densitate sau propilen! , continu! "i etan"! de la un ancoraj la altul, izolat! de structura din beton prin#evi "itrompete din o#el. Teaca poate s! joace liber ! n str ! pungerile prin beton (rosturi ntre elemente prefabricate, deflectori, zone de ancorare), iar dup! injectare este posibil! demontarea ntregului

ansamblu: toroane, teac! "i injec#ie din past! de ciment. Problemele principale care se pun sunt:- asigurarea rezisten#ei tecii din polietilen! n zonele de deviere ale toroanelor din zonele deancorare"i deviatori sub efectele conjugate a curburii toroanelor"i ale deplas! rilor lor datoratealungirii cablului, respectiv ale eforturilor radiale de lung! durat! care apar ntre opera#iunile detensionare"i injectare; dup! nt! rirea pastei de ciment transferul de eforturi radiale este mult mai pu#in sever, cablul devenind monolitic;- asigurarea etan"eit!#ii n timpul opera#iunii de injectare a tecii n racordurile curente"i la jonc#iunea dintre cele dou! tuburi ale zonei de ancorare, cel din polietilen! care con#ine toroanele"i cel exterior, din o#el laminat, care asigur ! demontabilitatea.(25) Ambele probleme au fost rezolvate n mod satisf ! c! tor (figura 5.6), dar mai constituienc! "i ast! zi o tematic! de cercetare, menit! a perfec#iona sistemul.

det. A

deviator din o#elgalvanizat

teac! din polietilen!

toron obi"nuitorificiu injectare

garnitur !etan"eizare

ghidaj din o#elgalvanizat

#eav! din o#elgalvanizat

teac! din polietilen!

Detaliul A

Fig. 5.6 Sistem de pretensionare exterioar ! cu injec#ie rigid!

5.4.4 Cabluri pretensionate protejate cu produse vscoase(26) n prezent, tehnologiile moderne ale betonului precomprimat se bazeaz! pe principiul

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

17/38

12

neaderen#ei ntre arm! tura activ! "i structura de beton. Cu toate acestea, cele mai modernesisteme de pretensionare prezint! urm! toarele deficien#e:- sistemele "pachet" (figura 5.7.a), constau n toroane introduse prin mpingere ntr-o teac!general! predeformat! din material plastic (de obicei polietilen! de nalt! densitate), n timp cematerialul vscos de protec#ie (cear ! petrolier ! sau lubrifian#i) se aplic! pe m! sura introduceriitoroanelor; n acest sistem, de obicei, nu este posibil! umplerea complet! cu substan#a de protec#ie a spa#iului dintre toroane"i a imperfec#iunilor tecii; acest tip de cablu este vulnerabil lainfiltrarea apei pe timpul execu#iei "i transportului, iar n anumite condi#ii chiar"i n exploatare;- sistemele "sigilate la cald" (figura 5.7.b), utilizeaz! toroane pregresate n jurul c! rora seaplic! o folie dreptunghiular ! din plastic; n final, folia din plastic este sigilat! la cald; sistemulde protec#ie rezultant const! dintr-o teac! cel pu#in la fel de neregulat! "i mai strmt! dectsistemul prezentat anterior;- sistemele "extrudate" (figura 5.7.c) sunt de fapt toroane pregresate pe care se aplic! plastictopit simultan cu trecerea printr-o matri#!, pentru a se realiza o grosime controlat! "i uniform! ;dup! trecerea prin matri#!, plasticul este r ! cit n ap! , solidificndu-se; acest proces produce ocontrac#ie a tecii care comprim! materialul de protec#ie, iar sistemul este cel mai des utilizat nzilele noastre, fiind"i cel mai pu#in vulnerabil la coroziune.

toroninjec#ie vscoas!

teac! general!

a. sistem pachet

toron injec#ie vscoas! teac! general!

b. sistem sigilat la cald

teac! individual!

srm!

c. toron extrudat

injec#ie vscoas!

Fig. 5.7 Sisteme moderne de post-tensionare

(27) Alegerea produsului de injectare optim trebuie s! fie consecin#a unor factori obiectivi,

specifici fiec! rei lucr ! ri n parte.Tab. 5.3 Condi#ii specifice inject! rii tecilor arm! turilor active cu substan#e vscoase

Particularit!#i Gr ! simi Cear ! petrolier ! 1. Temperatura la punerea n

oper ! 40-70C; injec#ie posibil! la temperatura me-diului ambiant, dar cu dificult!#i da-torate subpresiunii n tubulatur ! ;

circa 85C (stare fluid! );

2. Contrac#ii ale produsului slabe; importante; 3. Reinjectarea posibil! ; imposibil! datorit! nt! ririi cerii; 4. Depozitarea naintea pu-

nerii n oper ! posibilit!#i de stocare, eventual pu-nere n oper ! f ! r ! prenc! lzire;

nu se poate stoca n stare lichid! ; nc! lzirea este obligatorie naintea pu-nerii n oper ! ; 5. Durata punerii n oper ! comparabil! cu a injec#iei clasice; foarte redus! ;

6. Cerin#e particulare tubulatur ! etan"! (produsul nu frige); tubulatur ! etan"! (produsul fluidizatfrige);

7. Acces bine adaptat! la "antierele cu accesdificil.

bine adaptat! cantit!#ilor mari, dar necesit! facilit!#i n privin#a asigur ! riiaccesului pentru a nu se nt! ri.

5.5 Ancoraje

(28) Ancorajele sunt dispozitive mecanice de fixare a arm! turilor la extremit!#i. n principiu,la sistemele de pretensionare exterioar ! se pot utiliza tipurile de ancoraje metalice specifice

precomprim! rii cu arm! tur ! postntins! aderent! , dar n acest caz trebuie acordat! o aten#iespecial! concep#iei "i detalierii zonei de ancorare.(29) La ora actual! , firmele produc! toare importante au n fabrica#ie dispozitive de ancorarespecial concepute pentru pretensionarea exterioar ! , proiectate mai mult sau mai pu#in pentru

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

18/38

13

satisfacerea urm! toarelor exigen#e: preluarea varia#iilor de eforturi n ancoraj, posibilit!#i deadjustare, reglare"i nlocuire, u"urin#a monitoriz! rii sarcinilor, protec#ie mpotriva coroziunii,strngere succesiv! sau simultan! etc.(30) Ancorajele active sunt concepute pentru a permite tensionarea arm! turii prin asigurareaunei supralungimi suficiente de arm! tur ! "i acces pentru instalarea verinelor pentru tensionare"idemontarea lor dup! aceasta. La unit!#ile de pretensionare mari (fascicule), penele (piese

metalice conice confec#ionate din o#el de nalt! rezisten#!) se gliseaz! n orificiile cilindrice alecorpului ancorajului"i asigur ! fixarea arm! turilor prin strngere tronconic! . Concep#ia corpuluiancorajului este specific! fiec! rui sistem de pretensionare, acesta fiind adaptat scopului deutilizare. Transferul eforturilor la structura din beton se face prin intermediul unei pl! cu#e dereparti#ie din o#el, dimensionat! n concordan#! cu specificul zonei de ancorare. Corpulancorajului este prev! zut "i cu un orificiu de injectare, care asigur ! leg! tura cu interiorultubajului de protec#ie. Corpul ancorajului se fixeaz! de cofrajul blocului de ancorare sau pieselemetalice ale acestuia cu"uruburi, nituri"i cuie.(31) La unit!#ile de pretensionare individuale (bare, toroane) tensionarea se face cu piuli#en"urubate pe capetele filetate ale arm! turilor, pn! la contactul cu placa de reparti#ie ancorat! nstructur ! .(32) Ancorajele pasive se dispun la extremit!#ile opuse ale tendoanelor n raport cuancorajele active. La ancorajele cu pene (specifice unit!#ilor de pretensionare mari) peneleancorajelor sunt accesibile unui operator, care le aranjeaz! "i blocheaz! nti manual utiliznd unciocan"i o prghie, dup! care acestea se autoblocheaz! cnd ncepe opera#iunea de tensionare. Oalt! variant! sunt ancorajele fixe nglobate n beton, inaccesibile n momentul tension! rii, astfelnct n loc de mandrine sunt prev! zute cu man"oane cu filet, strnse pe capetele arm! turilor cu o pres! de nfiletare, care lunec! prin orificiile cilindrice ale blocului ancorajului. ntregul set estefixat cu o plac! metalic! , care permite pozi#ionarea corect! a extremit!#ilor arm! turilor.Strngerea general! este asigurat! prin blocarea man"oanelor n indenta#iile orificiilor cilindriceale blocului ancorajului.

(33) La unit!#ile de pretensionare individuale, ancorajele fixe se pot realiza fie prinambutisarea capetelor barelor"i prinderea lor ntr-o plac! g! urit! adecvat"i fixat! n structur ! ,fie prin sistemul cu bucl! "i dorn, arm! tura r ! sucindu-se dup! un dorn prins de o plac! metalic!fixat! de structur ! .(34) Cuplorii sunt dispozitive mecanice care asigur ! continuitatea ntre un segment detendon deja tensionat"i prelungirea sa. Const! ntr-un ancoraj"i o pies! indentat! inserat! ntre blocul ancorajului"i trompet! sau pl! ci#a pe care reazem! man"oanele nfiletate n care sunt prinse arm! turile urm! torului segment.

5.6 Dispozitive de deflectare

(35) Geometria"i pozi#ionarea deviatorilor, la care se adaug! concep#ia zonelor de ancorare,reprezint! elementele definitorii ale traseul unui cablu. Este important deci ca aceste elemente s!fie puse n oper ! cu o bun! precizie, pentru a se evita devierile unghiulare ascu#ite care s! poat!cauza deprecierea arm! turilor la tensionare sau n exploatare. Concep#ia deviatorilor trebuief ! cut! n a"a manier ! nct interac#iunile dintre arm! turi, respectiv dintre acestea"i teaca dinmaterial plastic s! nu duc! la deteriorarea tecii"i arm! turilor. Trebuie remarcat c! pozi#ionareatecii n deviatori nu este simpl! dac! nu se poate garanta un traseu corect al cablului n dreptul punctelor unghiulare. Pentru asigurarea demont! rii facile, f ! r ! procedee de trac#iune "i f ! r !echipamente de demolare, este necesar ca traseele n zonele de devia#ie s! aib! forma arcelor decerc, f ! r ! por #iuni rectilinii.

(36) Nu este permis! utilizarea tecilor metalice n dispozitivele de deviere.(37) Deviatorii constau din#evi de o#el solidarizate n betonul antretoazelor de deflectare sauata"ate structurii prin pl! cu#e metalice de rigidizare. Acestea sunt curbate"i au raza de curbur !mai mic! dect cea care asigur ! tangen#a. Un joc suficient ntre tub"i cablu permite s! se evite o

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

19/38

14

eroare unghiular ! de punere n oper ! (figura 5.8). Contactul ntre teaca din material plastic"i#eava de o#el are loc pe o lungime mai redus! dect a#evii de o#el (lungimea CC').

C CT T

R 0R

R 0R

T C C Tantretoaze de devia#iedin beton

#eav! din o#elelement de leg! tur ! "idevia#ie din o#el

#eav! din o#el

Fig. 5.8 Deviatori supracurba#i

(38) Dac! #evile din o#el au extremit!#ile libere, prin deformarea lor la extremit!#i se permiteevitarea devia#iilor unghiulare parazite. Lungimea liber ! a #evilor la extremit!#i trebuie s! aib! om! rime care s! -i asigure o suple#e suficient! . n cazul tuburilor din o#el nglobate n beton, o bun! precau#ie const! n izolarea acestora de beton c#iva centimetri n vecin! tatea ie"irilor cuajutorul unor man"oane elastice, foarte eficace n cazul unor eforturi parazite (figura 5.9).

R R 0

d

D

d D

d D d DR R 0 R R 0

R R 0

D>>dR < R 0

#eav! din o#el #eav! din o#el

man"onelastic

man"onelastic

#eav! din o#el

#eav! din o#el

Fig. 5.9 Deviatori cu extremit!#i libere(39) Evitarea devia#iilor unghilare parazite se poate face"i prin evazarea la extremit!#i a#evilor din o#el cu pere#i sub#iri, care astfel prezint! o cavitate toric! adaptat! la devia#iaunghiular ! necesar ! (figura 5.10).

trompet!

trompet!

Fig. 5.10 Deflectori trompet!(40) Exist! sisteme brevetate constnd n"ei metalice avnd posibilitatea de joc n interiorulrezervat din antretoaza sau elementul de devia#ie. Aceste"ei iau n mod natural orientarea optim!la tensionarea cablurilor"i sunt prezentate n figura 5.11.

1 (1)

1 (1)

1-1 1-1

sau

antretoaz!

"a mobil!

#eav! din o#el

Fig. 5.11 Deflectori cu"ei mobile

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

20/38

15

(41) Principiul deflect! rii toroanelor este acela al autodeform! rii tecii din material plastic subreac#iunile de curbur ! ale toroanelor. Acest fenomen are loc cu mici incrusta#ii pe care srmelesau toroanele le provoac! materialului plastic"i care pot pune n pericol teaca, iar dup! aceeaintegritatea tendonului. STAS 10107/0-90 nu prevede raze de curbur ! specifice pretension! riiexterioare. Tabelul 5.4 prezint! prevederile date n Eurocode 2, dar este indicat ca proiectan#ii s!respecte valorile prev! zute de produc! torii sistemelor de pretensionare.

Tab. 5.4 Raze de curbur ! minime n punctele de deviere conform Eurocode 2Tip arm! tur ! R min/(diametrul nominal)

Srm! sau toron individual deflectate dup! tensionare 15Srm! sau toron individual tensionate n teci individualenetede 20Srm! sau toron individual tensionate n teci individualenervurate 40Tendoane cu srme sau toroane multiple* (valorile precedente) n1/n2

* n1= num! rul de srme sau tendoane al tendonului;n2=num! rul de srme sau toroane n contact cu teaca de protec#ie n zona de deviere (figura 5.12).

U11

P1

U11U2

2 U2 2P2 P2

P1

P1/2 U2

U1/2

P2

U33

U44 U4 4

U22 U2 2U11 U11

P1 P1

P2 P2

x

P1P2

U1

U2

U4

U3/2

pentru 1 toron

pentru 3 toroane

pentru 7 toroane

Fig. 5.12 Dispuneri teoretice ale srmelor"i toroanelor ntr-un deviator

(42) n cazurile speciale, n care nu se pot respecta razele de curbur ! minime prev! zute de produc! tori, trebuie verificate presiunile de contact la interfa#a arm! turi-teac! , deoarece teacatrebuie s! reziste la:- efectele de tensionare, care pe lng! efectul presiunii radiale crescnde pn! la valoareamaxim! mai cuprind"i o serie de lunec! ri, frec! ri "i alungiri ale arm! turilor, fenomene nso#itede eliber ! ri de c! ldur ! n zona de contact; disiparea c! ldurii este slab! la materialele plastice,astfel nct propriet!#ile acestora sunt serios influen#ate de prezen#a c! ldurii;- ac#iunea n timp a toroanelor: aceasta este permanent! n cazul injec#iei vscoase sau pn! laaderarea pastei de ciment cu toroanele n cazul injec#iei rigide.(43) n cazul injec#iei rigide cu past! de ciment aplicat! la cteva s! pt! mni dup! tensionare(dup! consumarea fluajului tecii din polietilen! ), datorit! durit!#ii pastei nt! rite cablul devine omas! compact! "i nu doar o sum! de arm! turi individuale, libere s! penetreze materialul plastic.Acest monolitism provoac! o redistribuire a presiunilor de contact concentrate n toroane,ob#inndu-se o reparti#ie omogen! a acestora pe suprafa#a tecii.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

21/38

16

Aplica " ieS ! se verifice eforturile de contact pentru o unitate de pretensionare " 9 T " 5.2 cu

rezisten # a caracteristic ! R pk = " 770 MPa, asamblat ! ntr-o teac ! cu grosimea de t=5 mm $idiametrul interior it = " 00 mm, pentru o raz ! de curbur ! n primul deviator R "=4.00 m:- efortul unitar de control pentru un toron este:

" 97 kN " 96,824 N " 770" 390.8 R0.8A P pk p0k ===- efortul unitar n toron la nivelul primului deviator:

" 67,5 kN " 97 0.850.85P P 0k " =

h0 0.7 i

max

i

R s

Rt = i /2

R s

b

Fig. 5.13Caracteristicile contactului tendon-teac !

- presiunea radial ! maxim ! (figura 5. " 3):

250.7 kN/m4

" 67.5" 5.2

" 000.7 " .3

R P

d h

" .3 p "t

0max =

=

- caracteristicile tecii din polietilen ! de nalt ! densitate:modulul de elasticitate E t =250 N/mm

2

coeficientul lui Poisson t =0.40raza interioar ! Rt =50 mmrezisten # a admisibil ! la contact local at =30 N/mm 2

- caracteristicile srmei toroanelor:modulul de elasticitate E s=200,000 N/mm 2

coeficientul lui Poisson s=0.30raza interioar ! R s=2.5 mmrezisten # a admisibil ! la contact local as=330 N/mm

2

- valoarea maxim ! a efortului unitar pe suprafa # a de contact:

2

22

s

2

s

t

2

t st

st maxmax

94.9 N/mm

200,000

0.3"

250

0.4""

2.55050-2.5

250.7 0.5642

E %"

E %"

" R R-R R

p0.5642&

=

=

+

=

+

=

- verificarea tecii la compresiune local ! :

2at

2maxe 30.0 N/mm& 56.94 N/mm94.90.6 m& & =>===

- l !# imea suprafe # ei de contact ntre srm ! $i teac ! :

mm" .50-2.5

2.550200,000

0.3"

250

0.4"250.7 " ." 28

-R R R R

E %"

E %"

p" ." 28b22

st

st

s

2 s

t

2t

max 7=

+

=

+=

- verificarea valorii penetr ! rii tecii de c ! tre srma toronului:

5 mmt 0." 4 mm2.52

" .7 " -2.52R

b" R' s

s =

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

22/38

17

5.7 Problemele specifice sistemelor de pretensionare exterioar #

5.7.1 Asigurarea etan#eit !" ii tubulaturii (43) Etan"eizarea racordurilor curente ale tecilor se realizeaz! prin sudur ! , man"onare saulipire n cazul tecilor confec#ionate din#eav! de o#el, iar n cazul tecilor din mase plastice printermofuziune"i man"oane termoretractabile. Man"oanele termoretractabile constituie o solu#iemodern! "i u"or de pus n practic! , ele fiind confec#ionate din carton impregnat cu o r !" in! "ifretat cu mpslitur ! de fibre (din sticl! sau o#el). n figura 5.14 sunt prezentate principalelemodalit!#i de racordare a tecilor n pretensionarea exterioar ! .

prin termofuziune direct

cu manon lipit prin termofuziune

prin strngere cu manon termoretractabil

a. racordarea tecilor din mase lastice

prin sudur direct

prin nfiletare cu manon

cu manon lipit cu adeziv

b. racordarea tecilor din eav de o el

prin termofuziune direct!

cu man"oane lipite prin termofuziune

cu man"oane termoretractabile

sudur ! direct!

cu man"oane filetate

cu man"oane lipite cu adeziv

b. teci metalicea. teci din mase plasticeFig. 5.14 Racordarea tecilor cablurilor de pretensionare exterioar !

(44) n cazul pretension! rii exterioare cu injec#ie rigid! , racordurile o#el-mase plasticesunt delicat de rezolvat"i necesit! proceduri testate experimental n prealabil. Principalelemodalit!#i sunt prezentate n figura 5.15.

tub mase plastice man"on lipt cu

adeziv

teac! o#wl

teac! o#eltub mase plastice lipit prin termofuziune

tub mase plastice

teac! o#el

man"on termoretractabil man"on fixat temporar

teac! o#el

tub mase plasticegarnitur ! etan"eizare

Fig. 5.15 Jonc#iuni teci din mase plastice cu teci metalice

(45) Solu#ia eficace"i perfect viabil! pentru etan"eizarea zonei ancorajului la pretensionareaexterioar ! neaderent! este garnitura toric! din neopren, presat! ntre trompeta tecii din mase

plastice"i placa de reparti#ie (figura 5.16). Opera#iunea de demontare este u"or de executat ncondi#iile n care pasta de ciment din zona de ancoraj este nt! rit! , att timp ct este evitat!fisurarea tecii interioare. Aceast! solu#ie este eficace"i n cazul injec#iei rigide.

#eav! din o#el

plac! de reparti#iegarnituri torice

orificii de injectare dispuse la 120

capac metalic

bloc de ancorare

teac! din mase plastice

Fig. 5.16 Configura#ia unui ancoraj de pretensionare exterioar !

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

23/38

18

5.7.2 Comportarea ancorajelor la varia " ia eforturilor n tendoane(46) n cazul pretension! rii aderente, n condi#iile asigur ! rii unei bune calit!#i a opera#iuniide injectare, aceasta garanteaz! buna protec#ie a cablului"i rezisten#a sistemului la rupere gra#iemobiliz! rii aderen#ei. La sistemele de pretensionare exterioar ! , cablul nu este aderent structuriichiar dac! teaca acestuia este injectat! cu past! de ciment. n consecin#!, la rupere nu se poateconta pe mobilizarea aderen#ei, deci este important s! se asigure o omogenitate ntre gradul de

siguran#! al elementului structural"i coeficientul de siguran#! al sistemului de pretensionare(performan#a la rupere a ancorajelor).(47) La structurile din beton pretensionate cu cabluri exterioare, pot apar supratensiunidatorate sarcinilor de exploatare. Majoritatea sistemelor de ancorare pentru toroane realizeaz! blocarea prin strngere ntr-un cap de ancoraj, prin efectul de mp! nare. Realizarea bloc! riiconice, datorit! stabiliz! rii presiunii n verin! , implic! o deplasare longitudinal! de c#ivamilimetri a toronului"i penelor, cunoscut! de practicieni sub denumirea de recul alancorajului". Toate supratension! rile ulterioare ale cablurilor sunt nso#ite de mi"c! ri adi#ionalede aceea"i natur ! .(48) Dac! dup! tensionare se injecteaz! past! de ciment, aceasta umple interspa#iile dintre

pene, transformndu-le ntr-un ansamblu monolit (figura 5.17). Pentru a putea fi preluatesupratension! rile datorate sarcinilor de exploatare, este necesar s! se permit! penelor deplas! rilibere n orificiul conic. Datorit! ns! injec#iei cu past! de ciment, singurele deplas! ri ale acestora provin din compresibilitatea pastei, care este cu att mai discutabil! cu ct aceasta este maiconfinat! . n aceste condi#ii, siguran#a la rupere oferit! de ancoraj poate s! nu fie suficient! pentru a face fa#! cre"terii ntinderii n cablu, fiindc! strngerea penelor n ancoraj estempiedicat! . Deci, func#ionarea la rupere a ancorajului de pretensionare prin blocarea penelor inelului interior este compromis! , blocarea fiind jenat! de prezen#a pastei de ciment nt! rit! .

past! de ciment

supratensionare

Fig. 5.17 Deforma#iile teoretice necesare echilibr ! rii supratensiunii n ancoraj

(49) n cazul inject! rii zonei ancorajului cu substan#e vscoase performan#a la rupere aancorajelor este asigurat! , comportarea la rupere fiind mult superioar ! n raport cu situa#iainjec#iei rigide, a"a cum se eviden#eaz! n graficul din figura 5.18.

00.5

11.5

22.5

33.5

0 0.80 0.90 0.95 1.00 p/R pk

P e n e t r a r e a

( m m

)

A B C

ncercarea de referin#! (f ! r !injectare n zona ancorajului)

zona ancorajului injectat!cu substan#! vscoas!

zona ancorajului injectat! cu past! de ciment;

Fig. 5.18 Diagramele de penetrare a penelor n ancoraj

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

24/38

19

(50) n cazul tendoanelor protejate cu injec#ie rigid! , zona de ancorare trebuie protejat! cusubstan#e vscoase injectate naintea pastei de ciment, pentru a nu permite acesteia accesul nmediul penelor ancorajului, realizndu-se astfel egalizarea presiunilor de contact la interfa#a deseparare a celor dou! materiale (figura 5.19). O alt! solu#ie const! n interpunerea unei bariere pentru separarea celor dou! tipuri de substan#e injectate (figura 5.20).

P0 P0

past! de ciment

pomp! de mn!

produs vscos

Fig. 5.19 Injectarea mixt! Freyssinet

past! de ciment

produs vscos

dispozitiv etan"eizare

Fig. 5.20 Injectarea mixt! SFP

5.7.3 ncovoierea local a cablurilor de pretensionare exterioar(51) Acest fenomen poate apare la cablurile de pretensionare exterioar ! expuse diver "ilor agen#i atmosferici, sub ac#iunea c! rora cablurile pot suferi devia#ii ale traseelor lor teoretice.Concep#ia de alc! tuire a deviatorilor are ca baz! printre altele"i combaterea acestui fenomen. n

zonele de ancorare, principiul de mic"orare a efectelor ncovoierii locale const! n prevedereaunui tub de o#el cu grosimea mic! pentru ghidarea traseului (figura 5.21.a) sau n crearea unui punct obligatoriu al traseului cablului (cu ajutorul unei garnituri din neopren), fix n raport cuelementul structural adiacent cablului (figura 5.21.b).

a. ghidarea cu tuburi de o#el b. fixarea cu inele din neopren

tub de o#el

inel din neopren

Fig. 5.21 Prevenirea ncovoierii locale n zona de ancorare

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

25/38

20

(52) n cazul ancor ! rii tendoanelor n elemente structurale mai pu#in rigide, str ! pungerile prin beton "i modific! geometria n condi#iile deform! rii acestora. n consecin#!, este posibil!apari#ia ncovoierii locale, motiv pentru care este obligatorie rigidizarea zonei de ancorare acablului (figura 5.22).

tub de ghidareinel din neopren

Fig. 5.22 Consolidarea local! a structurii n zona de ancorare a hobanei

5.7.4 Demontarea cablurilor exterioare pretensionate(53) Demontarea sistemelor de pretensionare utiliznd cabluri autoprotejate sau protejate prin injec#ie vscoas! se poate face cu recuperarea arm! turilor, motiv pentru care aceste sistemes-au impus"i n cazul pretension! rii provizorii. Detensionarea se face ca"i tensionarea (simultansau individual), iar extragerea arm! turilor se realizeaz! cu ajutorul acelora"i echipamente ca"i lan"iruirea lor. Trebuie men#ionat c! eventuala reutilizare a tendoanelor se poate face doar dup!t! ierea extremit!#ilor afectate de amprentele penelor de strngere ale ancorajelor.(54) n ce prive"te sistemele de pretensionare exterioar ! neaderent! cu injec#ie rigid! ,opera#iunea de demontare cuprinde dou! etape: t! ierea tendonului sub tensiune"i demontareadispozitivelor de ancorare"i deviere. n acest caz tendoanelor nu mai pot fi refolosite, iar opera#iunea de demontare trebuie planificat! cu mare aten#ie, impunnd m! suri deosebite de protec#ie a muncii. Pentru a se putea t! ia tendonul sub tensiune se ndep! rteaz! teaca "i sedistruge aderen#a toroanelor cu pasta de ciment pe o lungime suficient! , care s! permit!consumarea tuturor alungirilor arm! turilor. T! ierea trebuie efectuat! progresiv prin nc! lzirea"ilichefierea o#elului arm! turilor. Dup! executarea primei t! ieri, tendonul fiind detensionat pe toat!lungimea sa datorit! lipsei aderen#ei, fragmentarea sa n continuare se poate face cu flacar !oxiacetilenic! sau ma"ini de t! iat.

5.8 Tehnologii de montare a sistemelor de pretensionare exterioar #

(54)

Montarea"i punerea sub tensiune a sistemelor de pretensionare se face respectndinstruc#iunile produc! torului sistemului"i a proiectantului.(55) Etapele tehnologice principale ale mont! rii unui sistem de pretensionare exterioar ! sunt:- instalarea cablajului;- tensionarea;- injectarea.(56) Din punct de vedere tehnologic, instalarea sistemelor de pretensionare exterioar ! se poate face prin dou! procedee.- instalarea cablajului prefabricat integral;- instalarea tecilor goale n pozi#ia final! , urmat! de inserarea cablurilor.

5.8.1 Instalarea cablajelor prefabricate(57) Metoda utiliz! rii unui cablaj complet prefabricat este aplicabil! de obicei pentrutendoane scurte, u"oare"i n condi#iile n care pe"antier exist! posibilitatea depozit! rii ntreguluisistem.

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

26/38

21

(58) Prefabricarea poate avea loc n fabric! sau pe "antier, totul depinznd de condi#iile detransport, timpul de fabricare"i punere n oper ! , "i de disponibilitatea unui spa#iu adecvat pe"antier.Lungimile standard ale tuburilor se conecteaz! pentru ob#inerea lungimii totale necesare.Arm! turile se introduc prin mpingerea tubului peste fascicolul de arm! turi sau prin introducereaindividual! a fiec! rei arm! turi prin tub.(59) Ancorajele"i rezemele intermediare sunt fixate de structur ! . Tendonul prefabricat este

amplasat n pozi#ie final! manual sau mecanic, cu ajutorul troliului sau macaralei. Pentru a se pune n oper ! n pozi#ia corect! , tendonul se fixeaz! temporar de-a traseului s! u, fixareadefinitiv! efectundu-se dup! corectarea devia#iilor.

5.8.2 Asamblarea n pozi " ie a cablajului (60) Pe lng! fixarea pl! cu#elor de reazem"i a punctelor de deviere, este necesar s! sedispun! reazeme intermediare temporare pe toat! lungimea tendonului anterior introducerii ntub.(61) Tubajul este preg! tit "i amplasat n pozi#ia final! prin fixarea segmentelor sale derezemele fixe"i continuizarea sa. Extremit!#ile se conecteaz! puternic de ancoraje, iar nmomentul n care tubul este bine fixat, se introduc arm! turile active cu ajutorul unui troliu. Dac!arm! tura activ! este alc! tuit! din bare drepte, barele se pot introduce succesiv, una cte una.

5.8.3 Tensionarea(62) De regul! , tendoanele exterioare se pun sub efort cu verine care permit tensionareasimultan! "i ancorarea individual! .(63) Fascicolele cu teac! general! sunt tensionate constant, n una sau mai multe etape, pn!cnd se ob#ine for #a necesar ! . Injectarea se face dup! finalizarea opera#iunilor de tensionare.(64) Toroanele autogresate"i/sau autoprotejate sunt tensionate n dou! etape. n prima etap!se aplic! o for #! ini#ial! pentru a ntinde toronul, dup! care se injecteaz! teaca. n etapa a doua,for #a de tensionare se aplic! uniform pn! la valoarea final! . Dac! injec#ia general! este de tiprigid, a doua etap! se efectueaz! dup! nt! rirea pastei de ciment.(65) n func#ie de tipul de ancoraj folosit, tensiunea din tendon poate fi verificat! , ajustat!sau eliberat! folosind acela"i aparat de tensionare.

5.8.4 Injectarea(66) Ancorajele includ o legatur ! cu lapte de ciment , putnd fi folosite ca admisie"i caorificiu de evacuare. Chiar mai mult, leg! turile cu lapte de ciment sunt dispuse la punctele dedevia#ie.(67) Injectarea ncepe n cap! tul cel mai de jos al tendonului"i continu! constant, pn! cndse scurge substan#a injectat! , de aceia"i consisten#!, prin punctele de deviere"i n final la cel! laltcap! t. Pentru tendoanele lungi, pentru injectare se prev! d "i o serie de orificii de admisieintermediare, dispuse pe lungimea tendonului. Dispozitivele de ancorare se injecteaz! la final.

5.9 Tendin $e privind evolu $ia precomprim #rii exterioare %i criterii de selectare asistemului de pretensionare

(68) Pretensionarea exterioar ! se constituie dintotdeauna ntr-un stimul pentru crea#iainginereasc! , astfel nct inova#ii aduse n interiorul conceptului pot fi oricnd posibile. Acestease pot oricnd materializa n noi materiale (de exemplu arm! turile active din o#el "i g! sesc dejanlocuitori n arm! turile din fibre de sticl! , carbon"i materiale plastice, dar care deocamdat! aucosturi de produc#ie mult prea ridicate pentru a se impune n practica curent! ), noi concepte

structurale"i metode de proiectare, precum"i n tehnologii de execu#ie de avangard! . Nout!#iimportante pot apare"i n domeniul sistemelor de protec#ie anticoroziv! , introducerea sistemelor mecanice de ventilare"i uscare a aerului pentru controlul parametrilor de mediu fiind deja un pasrealizat n aceast! direc#ie. Sistemele de pretensionare exterioare se preteaz! de asemenea

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

27/38

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

28/38

23

max b

max b

y p

A p

GP0 A p p

NEME

y

u u

+

Fig. 6.3 Varia#ia deforma#iilor sec#iunilor cu arm! turi interioare aderente

(4) Dac! arm! turile pretensionate interioare nu sunt aderente betonului, aceste rela#ii numai pot fi men#inute datorit! faptului c! nu exist! leg! turi suficient de puternice ntre tendoane"i beton. n acest caz, tendonul este n leg! tur ! direct! cu betonul doar la ancoraje"i n consecin#!varia#ia lungimii arm! turii va fi egal! cu varia#ia lungimii fibrei de beton care urm! re"te traseultendonului, deforma#iile distribuindu-se uniform pe lungimea sa. Considernd mic unghiul dintrefibra medie"i traseul tendonului (figura 6.4), varia#ia lungimii tendonului pretensionat se poatescrie sub forma:

( )dsy+u-l=ldr

st

s

s p p0 p (6.2)

n carel p0 este alungirea ini#ial! a tendonului.

sst sdr

e p(s)

Fig. 6.4 Element precomprimat cu arm! tur ! interioar ! neaderent

(5) Aceast! comportare este valabil! "i la arm! turile exterioare dispuse pe n! l#imeasec#iunii de beton. Problema esen#ial! const! n faptul c! varia#ia deforma#iilor n cablurile de pretensionare neaderente nu depinde de varia#ia deforma#iilor betonului n sec#iunea considerat! ,ci de deforma#iile ntregii structuri. n consecin#!, calculul eforturilor n tendoanele pretensionateneaderente nu se mai poate efectua cu acurate#e dup! analiza sec#iunii, ci doar dup! analizastructural! de ansamblu.

6.1.2 Efecte geometrice de ordinul 2

(6) Tendoanele pretensionate n exteriorul sec#iunilor de beton r ! mn rectilinii n timpuldeform! rii structurii ntre punctele unde sunt conectate cu aceasta (zonele de deviere"i de

ancorare). n consecin#!, apar efecte geometrice de ordinul 2, pe care figura 6.5 le pune foarteclar n eviden#! pentru dou! cazuri structurale simple. Cu ct elementele de deflectare sunt mainumeroase pe deschiderea unei structuri, cu att aceste efecte sunt mai limitate. Totu"i, lastructurile cu deformabilitate mare, aceste efecte pot avea o influen#! substan#ial! pentruasigurarea unui mecanism corect de cedare al structurii.

e p0( x )

x

e p( x ) < e p0( x )

e p( x )

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

29/38

24

6.1.3 Frecarea #i lunecarea tendoanelor

(7) Ca "i ipotez! simplificatoare se poate consiera c! frecarea"i lunecarea se concentreaz!n zonele de deflectare"i ancorare, deci n zonele de interac#iune dintre arm! turile active"istructura de beton. Aceast! ipotez! nu este riguros valabil! pentru fiecare sistem de pretensionareexterioar ! , dar asigur ! un cadru necesar controlului fenomenelor.(8) Varia#ia eforturilor n tendoane ca urmare a frec! rii din deviatori este de aceea"i natur !cu a cablurilor interioare aderente. ntre doi deviatori eforturile ntr-un segment de cablu se potconsidera constante, varia#iile de tensiune ap! rnd n deflectori. Pentru dou! segmenteconsecutive de cabluri (i,i-$) "i respectiv (i,i+$) (figura 6.6) rela#ia ntre eforturi este:

( ) ii +ks-$-ii,$+ii, eP=P (6.3)

unde:Pi,i+$- efortul de ntindere din tendon ntre deviatorii i"i respectiv i+$ (segmentul i,i+$);Pi-$,i- efortul de ntindere din tendon ntre deviatorii i-$ "i respectiv i (segmentul i-$,i);si- lungimea deviatorului curent i;i- unghiul de deviere unghiular ! n deviatorul curent i;k- coeficientul de frecare liniar ! ;- coeficientul de frecare n por #iunile curbilinii.

l i +$ , i + 2l i ,i + $

l i - $ ,i

i-$

i i+$i+2

i

Fig. 6.6 Segmente de tendoane la pretensionarea exterioar !

(9) Evaluarea exact! a efectelor lunec! rii "i frec! rii cablurilor pretensionate neadrentesec#iunilor de beton poate fi efectuat! doar prin calcule neliniare"i biografice, acestea fiindindicate a se efectua doar n cazul structurilor foarte zvelte, sensibile la deplas! ri de ordinul II.

6.2 Varia %ia eforturilor n arm $turile pretensionate($0) Determinarea exact! a varia#iilor de tensiune n arm! turile pretensionate este o procedur ! extrem de complex! "i laborioas! , datorit! faptului c! pierderile sau c"tigurile detensiune sunt consecin#a interdependen#ei mai multor factori. De exemplu, fenomenul de relaxarea o#elului este dependent"i de al#i factori, cum ar fi curgerea lent! a betonului. n plus, pe lng!incertitudinile datorate interac#iunii dintre contrac#ie, curgere lent! "i relaxare, caracteristicilefizice, diferite practic pe un ntreg ansamblu structural, conduc"i ele la varia#ii de tensiune.Astfel ideea de baz! n analiza varia#iei eforturilor este de a putea dispune de mijloace de analiz!suficient de riguroase, care s! ofere suficiente informa#ii n vederea asigur ! rii unui grad desiguran#! adecvat, corelat cu durata de exploatare dorit! a unei structuri.($$) La lucr ! rile de consolidare, pentru calculul eforturilor n tendoanele postntinseexterioare trebuie avute n considerare dou! etape distincte:- etapa de tensionare a tendoanelor: eforturile n arm! turile active sunt rezultatul for #ei dentindere exercitat! de prese"i a for #elor de frecare dintre arm! turi "i ancoraje, respectiv ntre

arm! turi "i teci; determinarea eforturilor n arm! turi se efectueaz! raportnd pierderile detensiune din frecare la valorile teoretice ale alungirilor care se nregistreaz! la tensionare;valoarea eforturilor ini#iale dup! ndep! rtarea preselor"i blocarea ancorajelor active, se stabile"telund n considerare"i scurt! rile datorate reculului ancorajelor;

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

30/38

25

- etapa de exploatare, caracterizat! de varia#ii de tensiune dependente de timp: eforturile narm! turile active variaz! continuu n timp n primul rnd datorit! contrac#iei "i curgerii lente amatricilor de beton sau zid! rie, respectiv a relax! rii o#elului; aceste fenomene trebuie luate nconsiderare pentru determinarea eforturilor n arm! turi la un moment dat.

6.2.1 Pierderile de efort datorate reculului ancorajului #i frec " rii la transfer

($2) La tensionarea unui cablu apare fenomenul de lunecare a panelor n ancorajele active,cunoscut ca "i recul al ancorajului. Pentru sistemele de pretensionare romne"ti, valorilelunec! rilor locale n ancoraje"i ale coeficien#ilor de frecare sunt date n STAS$0$07/0-90. ncazul altor sisteme de pretensionare aceste informa#ii sunt furnizate de produc! tor "i trebuie s!fie corelate cu prevederile Eurocode 2. Valoarea pierderii de efort n ancoraj este

p p p

2$ EAL

=P + (6.4)

unde $ "i 2 sunt lunec! rile n ancorajele de la extremit!#ile tendonului (la ancorajele pasiveacestea sunt nule), L p este lungimea tendonului pretensionat, iar A p "i E p sunt aria sec#iiniinominale, respectiv modulul de elasticitate al tendonului.($3) n cazul sistemelor de pretensionare exterioar ! "i cu att mai mult la cele demontabileeste posibil ca efectele acestui recul s! nu fie compensate de frecarea arm! turii active n bloculde ancorare. Dac! reculul se compenseaz! n blocul de ancorare, efectul reculului se va facesim#it pe o lungime x de la extremitatea blocat! n ancorajul activ, ntocmai ca"i n cazularm! turilor postntinse interioare. Dac! efectul acestui recul se manifest! pe o lungime x maimare dect dimensiunea blocului de ancorare, o parte din efectul s! u va influen#a "i efortul nsegmentul de cablu imediat al! turat blocului de ancorare (figura 6.7).

x

Fig. 6.7 Varia#ia eforturilor din tendoane nvecin! tatea ancorajelor active

pierderi din frecare mari

pierderi din frecare mici

efortul n tendon dup! recul

P 0

P 0

efortul n tendon dup! recul

($4) Varia#ia pierderii de efortP( x ) se poate considera ca fiind liniar ! pe lungimea x , iar efectele reculului reducndu-se datorit! frec! rii, aceasta considerndu-se cu 30% mai accentuatela revenirea arm! turii n raport cu cele de la ntinderea acesteia. Astfel, la revenirea a rm! turiicoeficien#ii de frecare se consider ! cu valorile k=$.3k "i respectiv =$.3 (figura 6.8).

E pA p, k

, k

PP0k

x

Fig. 6.8 Calculul lungimii afectat! de reculul tendonului n ancoraj

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

31/38

26

($5) Deoarece coeficien#ii de frecare sunt diferi#i la tensionare"i destindere, determinarealungimii x se poate face n general prin ncerc! ri succesive. Alegnd o distan#! x pentru care secalculeaz! pierderea de tensiune, aceasta se va calcula ca"i suma pierderilor la tensionare"irespectiv la revenirea arm! turii. Valoarea maxim! va fi

( ) ( ) ( )00 '+k'-0k +k -0k e-$P+e-$P=P x x

x (6.5)unde0 este devia#ia unghiular ! n blocul de ancorare, P0k este efortul n tendon corespunz! tor

efortului unitar de control, iar k"i sunt coeficien#ii de frecare liniar"i respectiv n zonecurbilinii. Dac! aria ha"urat! rezultat! are valoarea egal! cu E pA p, atunci valoarea lui x este ceaconsiderat! . n caz contrar, se aleg noi valori pentru x pn! cnd este satisf ! cut! egalitatea. Dac!lungimea x este mai mare dect grosimea blocului de ancorare, r ! mne o parte necompensat! dinreculul ancorajului care se transmite segmentului de cablu adiacent zonei de ancorare"i care sematerializeaz! prin scurtarea acestuia (figura 6.7). Aceast! scurtare poate genera la rndul eilunecarea n deviatori, iar estimarea varia#iei eforturilor se va efectua potrivit procedeului de la punctul 6.2.2.($6) Dac! reculul ancorajului este compensat n blocul de ancorare, pierderile de efort dinfrecare la transfer ntr-un segment curent (i,i+$) de tendon sunt:

ii ii +sk -

0k $+ii, e-$P=P (6.6)

unde i

is "i i

i sunt lungimile cumulate ale deviatorilor, respectiv devia#iile unghiulare n

deviatori, pn! la segmentul de tendon considerat.6.2.2 Varia ! ia eforturilor ca urmare a lunec " rii tendoanelor n deviatori

($7) Calculul simplificat poate fi efectuat! continuiznd efortul n tendoane ntr-o singur !etap! . Pentru estimarea lunec! rilor "i respectiv a varia#iilor de efort asociate lor, este necesar s!se ia n considerare"i varia#ia eforturilor n tendoane n urma deform! rii structurii de beton. Caurmare a acestor varia#ii (considernd ini#ial lunec! rile blocate n deviatori), ntr-un deviator curent i (figura 6.9) lunecarea tendonului poate avea loc de la stnga la dreapta (pe direc#iaii+$) sau de la dreapta la stnga (pe direc#ia ii-$), n func#ie de m! rimea eforturilor din celedou! segmente de cablu rezultate n urma deform! rii structurii.

l i +$ , i + 2l i ,i + $

l i - $ ,i

i-$

i i+$i+2

Fig. 6.9 Deviatori curen#i

($8) Lunecarea nu se va ini#ia ntr-un deviator curent i dac! eforturile n segmentele detendon adiacente rezultate n urma deform! rii ntregii structuri satisfac rela#ia:

( ) ( )iiii +ks+i$,-i$+ii,

+ks-i$,-i ePPeP (6.7)

($9) Lunecarea are loc dac! ntre segmentele adiacente deviatorului i apare un dezechilibrude forma:

( )iii +ks+i$,-ii$+ii,i eP>P

(6.8)unde i este o variabil! ntreag! avnd valorile egale cu$, respectiv:- i=+$ dac! sensul lunec! rii este de la stnga spre dreapta (pe direc#ia ii+$);- i=-$ dac! sensul lunec! rii este de la dreapta spre stnga (pe direc#ia ii-$).

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

32/38

27

(20) Prin lunecare, efortul n tendon se continuizeaz! n dreptul deviatorului i. Astfel, lancetarea lunec! rii inegalitatea (6.7) ajunge la limit! :

( ) ( )iii +ks+i$,-iii$,-i$+ii,i$+ii, eP+P=P-P (6.9)(2$) Ca urmare a lunec! rii n deviatorul i, segmentele de cablu adiacente vor suferiurm! toarele scurt! ri "i alungiri:

p p

$+ii,$+ii,i$+ii,

p p

i$,-ii$,-iii$,-i

EAlP

-=

EAlP

=

+ (6.$0)

(22) Admi#nd simplificarea i-$,i= i,i+$, din ecua#iile (6.8) "i (6.9) se pot stabili valorilelunec! rii n deviator"i a varia#iilor de efort asociate lor n segmentele de tendon adiacente.

a. recul compensat n blocul deancorare, 0=+$

P0s0

P0

x

P

x 0

k, k ,

P0-PP0+P0-P

x

k , k,

( )P e0 + ks +0 0

( )P e0 - ks +0 0

P0,$P0,$-P0,$

b.

P0s0

x

P

x = x 0

k , P0-P

P0+P0-Pk ,

k ,

( )P e0 - ks +0 0

( ) ( )P - P e0 + ks +0 0

( ) ( )P - P e0 - ks +0 0

P0,$P0,$-P0,$

0 0

b. recul necompensat n bloculde ancorare, 0=+$

P0s0

P0s0

P0

( )P e0 + ks +0 0

x

P

x 0

k ,

P0-P

P0-P0

x

k , k,

0

( )P e0 - ks +0 0

P0,$+P0,$P0,$

x

P

x = x 0

k , P0-PP0-P0-P

k ,

k ,

0

( ) ( )P - P e0 + k's + '0 0

( ) ( )P - P e0 - k's + '0 0 P0,$+P0,$P0,$

c. recul compensat n blocul deancorare, 0=-$

d. recul necompensat n bloculde ancorare, 0=-$

Fig. 6. #0 Varia#ia eforturilor n blocul ancorajului activ"i segmentul detendon adiacent dac! se ini#iaz! lunecarea

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

33/38

28

(23) Procednd similar cu por #iunea de tendon nglobat! n zona de ancorare"i tendonul desement adiacent,.varia#ia eforturilor"i (figura 6.$0) se stabile"te cu rela#iile:

( )[ ]( )

( )[ ]( )$+e

2Es+e

El

2Es

eP-P-P=P

$+e2Es+e

El

2Es+

El

eP-P-P=P

00

0

00

0

A+

0

0A+

0,$

0,$

0

0

A+00,$0,$

A+

0

0A+

0,$

0,$

0

0

0,$

0,$

A+00,$0

(6.$$)

unde + += 0000000 "+sk"2

$'+sk'2

$A "i k=$.3k, respectiv=$.3.

( )nnks-n$,-n eP

+( )nn %ks+

n$,-n eP +

( )nn %ks-n$,-n eP

+

b. n=-$

Pn-$,n

x 0 x n

k,

k,

sn

Pn+Pn Pn

Pn

P

Pn-$,n-Pn-$,n

a. n=+$

Pn-$,n

x 0 x n

k,

k ,

sn

Pn-Pn Pn

Pn

P

Pn-$,n+Pn-$,n

Fig. 6. ## Varia#ia eforturilor n blocul ancorajului pasiv"i segmentul detendon adiacent dac! se ini#iaz! lunecarea

(24) n cazul blocurilor ancorarejelor pasive (figura 6.$$), varia#ia eforturilor este dat! de:

( )( )

( )( )$+e

2Es+

El

2EseP-P=P

$+e2Es+e

El

2Es+

El

P-eP=P

n

n

nn

n

A

n

n

n$,-n

n$,-n

nn

A+n$,-nnn$,-n

A

n

nA

n$,-n

n$,-n

n

n

n$,-n

n$,-n

n$,-nnA

nnn

(6.$2)

unde + = nnnnnnn '+sk'2

$-+ks2-$A "i k=$.3k, respectiv=$.3.

(25) Pentru stabilirea varia#iei finale a efortului de-a lungul unui tendon, calcul se efectueaz!iterativ, pornind cu cel mai dezechilibrat deviator, pn! la ob#inerea condi#iilor de neini#iere alunec! rii att n blocurile de ancorare ct"i n deviatori.

6.2.3 Pierderi de efort datorate deforma ! iei elastice a betonului #i zid " riei la transfer (26) Pretensionarea succesiv! a mai multor arm! turi se materializeaz! prin deform! risuccesive ale structurii, care influen#eaz! nivelul eforturilor n arm! turi, aceste aspecte fiindreglementate att n STAS$0$07/0-90 ct"i Eurocode 2. Pierderile de efort n ancorajePs,

8/14/2019 Ghid_83_02 toroane

34/38

29

datorate scurt! rii elastice a betonului (sau zid! riei) b(z) creat! prin ntinderea succesiv! aarm! turilor se pot calcula cu rela#ia:

b(z) p b(z)0

p p p b(z) p p

p

b(z)s AE

E=EA=EA

l=P (6.$3)

unde b(z) este efortul unitar n