1. Consideraii generaleRolul principal al inginerului constructor este de a realiza construciile noi, dar are i un rol de a repara construciile deteriorate.Cauzele care produc deteriorarea construciilor de beton armat sunt:- exploatarea necorespunztoare a structurii: suprasarcinile, impactul, oboseala;- procesele fizice: fisurarea betonului, ngheul i agenii degivrani, eroziunea;- procesele chimice: atacul chimic al betonului sub aciunea acizilor, sulfailor i a bazelor;- procesele biologice;- coroziunea armturii.Dac degradarea unei construcii n-a putut s fie mpiedicat, soluiile sunt: de a abandona, de a nlocui sau de a repara lucrarea; n mod curent, aceasta se repar.Problema revitalizrii acestor construcii este deosebit de important i necesar. Corpul de ingineri constructori cercettori, proiectani, executani i utilizatori se confrunt n prezent cu numeroase probleme de reabilitare a construciilor existente, n vederea asigurrii duratei de serviciu satisfctoare i de ncorporarea n noile structuri a cunotinelor, experienei i rezultatelor cercetrii tiinifice, n vederea asigurrii performanelor pe care le implic durabilitatea.Totui durabilitatea construciilor comport dou aspecte fundamentale: a preveni i a vindeca.Dintre cele dou moduri de intervenie, prevenirea sau vindecarea, primul are o mai mare importan. Pe tot parcursul cursului este pus n eviden necesitatea de a se ine seama, n cursul proiectrii sau a execuiei lucrrilor, de problema ntreinerii acestora.

2. Etapele fundamentale de analiz

Executarea unei reparri comport cinci etape fundamentale:etapa I descoperirea i observarea degradrii;etapa a II-a determinarea cauzelor care au produs degradarea;etapa a III-a evaluarea capacitii portante;etapa a IV-a estimarea reparaiilor care trebuie fcute;etapa a V-a alegerea i detalierea metodei de reparare.Numai specialitii constructori care posed titlul de expert tehnic pot face analize fundamentale asupra strii tehnice unei construcii, care s conduc la decizii raionale de reparare.

3. Descoperirea i observarea degradrii

Descoperirea unor degradri revine totdeauna proprietarilor construciilor. n cazul n care avem o cldire public rolul descoperirii revine unui specialist (eventual inginer constructor sau o alt persoan cu o pregtire oarecare tehnic).n general, descoperirea unor defecte nu alarmeaz. Este nevoie de un timp oarecare pentru observarea acestor defeciuni n vederea stabilirii unei evoluii n timp.

4. Determinarea cauzelor care au produs degradarea

Este etapa cea mai dificil i cea mai important dintre toate cele cinci.Nu exist nici reguli nici metode gata fcute pentru a determina cauza sau cauzele unei degradri. Fiecare caz reprezint o problem particular i trebuie s fac obiectul unui diagnostic particular. Totui experiene permite s desprindem un oarecare numr de degradri specifice. Exist puine urgene n acest domeniu, deci nu trebuie nimeni mpins s ia o decizie grbit. Este de asemenea important s fie descoperit defectul ascuns sau latent i a nu ne mulumi cu executarea unei reparri superficiale, care poate ascunde o anomalie mai profund.

Deteriorarea betonului armat

Interaciunea dintre factorii principali care condiioneaz durabilitatea unei structuri din beton armat este prezentat n urmtoarea schema. Se poate observa c transportul combinat de cldur, umezeal i substane chimice, att n masa betonului, ct i prin schimb cu mediul ambiant, i parametrii care condiioneaz acest mecanism de transport constituie elementele principale ale durabilitii.

Interaciuni dintre factorii principali care condiioneaz durabilitatea:

Structurile din beton se proiecteaz i se realizeaz cu scopul de a satisface un set de cerine funcionale (performane) de-a lungul unei anumite perioade de timp, fr a necesita costuri neprevzute de ntreinere i reparare. Aceast perioad de timp, reprezentnd durata de via anticipat, sau durata de serviciu proiectat a structurii, se asigur printr-o calitate iniial bun. Atunci cnd degradarea observat este mai accentuat dect cea preconizat, apare necesitatea unor intervenii, aa cum se observ n urmtoarea figur. Reparaiile timpurii sunt mai economice i mai uor de executat dect cele care intervin dup o sever alterare.

b) Cauzele fisurrii betonului

Apariia fisurilor n beton este determinat de epuizarea capacitii de alungirea a acestuia. Alungirea limit a betonului depinde de vrsta i de viteza de dezvoltare a deformaiilor.Cauzele care produc fisurarea betonului sunt multiple: deformaii generate n interiorul betonului: contracii la uscare, umflarea, variaiile de temperatur, tasarea sau contracia plastic. dac aceste deformaii sunt impiedicate local (prin prezena armturii) sau pe scar larg (prin legturile elementului cu alte elemente din structur), vor lua natere eforturi de ntindere, generatoare de fisuri; expansiunea armturii n beton atunci cnd este expus coroziunii; condiiile externe impuse: ncrcri exterioare sau deformaii impuse.Fisuri pot aprea i atunci cnd se produc abateri de la regulile de alctuire constructiv a seciunilor, cum ar fi bunoar ancorarea i nndirea necorespunztoare a armturilor.

b1)Fisuri datorate aciunilor directe

n seciunile de beton corect armate i n care i n care stratul de acoperire este bine stabilit, deschiderea fisurilor sub sarcini de exploatare este relativ redus (af < 0,5mm). Deschiderile mai mari de fisuri denot erori de proiectare, execuie sau exploatare (erori de calcul, ipoteze de ncrcare neluate n considerare care pot produce intrarea armturii n curgere, suprancrcri etc.)

b2) Fisuri rezultate din deformaii impuse

Cauzele care provoac aceste tipuri de fisuri sunt: temperatura, contracia.Diferenele de temperatur reprezint cauze frecvente ale fisurrii. Cldura degajat la hidratarea betonului nu poate fi cedat cu uurin mediului nconjurtor, n special n cazul construciilor masive. Gradientul de temperatur care se stabilete ntre miezul i suprafaa elementului de beton crete cu sporirea temperaturii betonului i cu scderea temperaturii aerului. n consecin, iau natere eforturi de autoechilibrare, care sunt de ntindere n stratul exterior i de compresiune n miezul elementului. Depind rezistena la ntindere a betonului n curs de ntrire, eforturile de ntindere dau natere la fisuri, distribuite n mod neregulat pe suprafa (fisuri n mozaic) i a cror adncime este de ordinul a ctorva milimetri sau centimetri. n mod normal, aceste fisuri se nchid atunci cnd diferena de temperatur dispare.

Exist unele structuri, cum sunt courile de fum, la care diferena de temperatur pe seciune existent n exploatare (foarte cald la interior i relativ rece la exterior), poate conduce la fisuri verticale n exteriorul elementului.Contracia betonului la uscare produce o micorare de volum, care poate da natere la fisuri n dou moduri:- n elementele legate rigid la extremiti, la care deformaia mpiedic din contracie provoac eforturi de ntindere i fisuri, n special n zonele punctelor de inflexiune la plci, unde armtura este redus;- n seciunile puternic armate, dar mai puin solicitate, contracia fiind mpiedicat de ctre armtur , sporesc eforturile de ntindere n beton i pot, n anumite situaii, s provoace fisuri asemntoare cu cele de ncovoiere.

b3) Fisuri produse de contracia plastic i de tasarea betonului proaspt

Aceste fisuri se produc la cteva ore dup turnarea betonului, n timpul n care el se gsete nc n stare plastic. Contracia plastic a betonului (naintea prizei) produce fisuri, de regul la plci. Tasarea betonului proaspt poate produce fisuri n elementele cu nlime mare.Contracia plastic este produs de tensiunea capilar a apei din pori. Dac pierderea de ap prin evaporare depete cantitatea de ap prin procesul de migrare a apei din interiorul betonului spre suprafa, ncepe eliminarea treptat a apei din porii capilari. Aceasta determin o micorare a volumului betonului. Dac reducerea de volum este stnjenit n zona de suprafa, de exemplu de ctre granulele mari de agregat, ori de ctre armturi, probabilitatea apariiei fisurilor crete. Fisurile care apar n plci sunt paralele i orientate aproximativ la 45o n colurile elementului, iar distana dintre ele este de aproximativ 1 m. Deschiderea lor este de 2-3 mm i ele pot traversa plcile pe toat grosimea, desigur deschiderea lor scznd foarte rapid, pe msur ce distana fa de suprafaa plcii crete. Uneori se poate forma i o reea de fisuri paralele superficiale, cu aspect de mozaic.

n numeroase cazuri, fisurile se formeaz n lungul barelor de armtur de la partea superioar a elementului. n cazul elementelor liniare (grinzi, stlpi), fisurile care apar marcheaz poziia etrierilor pe suprafaa lateral a elementelor.

b4) Fisuri din coroziune

Formarea ruginii n procesul de coroziune reprezint un fenomen de expansiune, care d natere la eforturi de ntindere i la fisuri n lungul barelor de armtur. Dac procesul de coroziune continu, fisurile se dezvolt progresiv, putnd duce la dislocarea betonului n care este nglobat armtura.

b5) Fisuri din aciuni fizice i chimice

Procesele de degradare fizic i chimic a betonului care dau natere la fenomene de expansiune (ngheul, agresiune sulfatic sau reacia alcalii agregate) produc o reea de fisuri superficiale cu aspect de mozaic, asemntoare cu cele produse de contracia plastic.

a) deformaii libereb) deformaii mpiedicate n sens vertical

Mijloace de observaie periodice a fisurilor

Procedee de reparare a fisurilor

Umplerea rosturilor i a fisurilor

Recomandri generale privind alctuirea cmuielilor la stlpi

Recomandri generale privind alctuirea cmuielilor la grinzi i diafragme

Recomandri generale privind interveniile la plci i planee

mbrcmini din beton torcretat

Consolidarea cu profile metalice sau cu preluarea extern a eforturilor

Detalii de tirani i ancorare.

Cmuirea zidriei fisurate i injectarea acesteia.

Consolidarea pereilor portani cu cei de contravantuire.

Consolidarea pereilor portani.

Prinderea zidriei cu scoabe i nlocuirea celei degradate.

Consolidarea cu ajutorul tiranilor-centuri.

Consolidarea zidriilor cu tirani i centuri.

Tirani de consolidare orizontali prentini

Dispozitive de ancorare tirani din profile metalice.

Distaniere intermediare speciale.

Tirani macaz prentini din oel rotund.

Tirani macaz prentini din profile metalice.

Ferm din lemn consolidat cu tirani din oel rotund.

Metode de cretere a capacitii portante a unei grinzi metalice.

Tirani de consolidare combinai prentini.

Dispozitive de ancorare.

Creterea capacitii portante prin adugare de piloi.

Relaii de calcul simplificate.

CERINE DE PERFORMAN I CRITERII DE NDEPLINIRE

Cerine fundamentale

Evaluarea seismic a cldirilor existente urmrete s stabileasc dac acestea satisfac un grad adecvat de siguran cerinele fundamentale (nivelurile de performan) avute n vedere la proiectarea construciilor noi.Cerinele fundamentale, respectiv cerina de siguran a vieii i cerina de limitare a degradrilor i strile limit asociate (starea limit ultim ULS i starea limit de serviciu SLS), sunt definite n P100-1:2006.Diferenierea siguranei necesare pentru construcii aparinnd diferitelor clase de importan i de expunere la cutremur se face prin intermediul factorului de importan , conform P100-1:2006.Pentru construcii de importan deosebit sau pentru cldiri cu funciuni speciale investigaia poate avea n vedere i alte niveluri de performan i/sau alte valori ale IMR ale cutremurelor pe amplasament.

Criterii de ndeplinire a cerinelor de performan

ndeplinirea cerinelor enunate la 2.1 este realizat prin adoptarea reprezentrii aciunii seismice, a metodelor de calcul, a verificrilor i procedeelor de detaliere prevzute n aceast parte a P100, specifice diferitelor materiale din domeniul tratat (de exemplu beton armat, oel, zidrie).Evaluarea aciunii seismice se face conform prevederilor din P100-1/2006. Valorile coeficienilor de reducere (comportare) se aleg corespunztor tipului metodologiei de evaluare utilizat.La verificarea elementelor structurale se face distincie ntre elementele ductile i cele fragile.La calculul capacitii elementelor ductile i fragile se vor folosi valorile medii ale proprietilor materialelor din lucrare, obinute din teste in-situ i din alte surse suplimentare de informare, divizate prin factorii de ncredere, innd seama de nivelul de cunoatere disponibil.n cazul elementelor fragile, valorile rezistenelor se obin diviznd valorile obinute ca mai sus prin factorii pariali de siguran ai materialului.Pentru materialele nou adugate (la consolidarea elementelor structurale) se folosesc valorile nominale ale proprietilor acestora.

COLECTAREA INFORMAIILOR PENTRU EVALUAREA STRUCTURALA

n vederea evalurii rezistenei la solicitri statice i la cutremur a construciilor existente colectarea datelor se obine din surse cum sunt: - documentaia tehnic de proiectare i de execuie a construciei examinate;- reglementrile tehnice n vigoare la data realizrii construciei;- investigaii pe teren;- msurtori i teste n situ i/sau n laborator.

Informaiile necesare pentru evaluarea structural trebuie s permit:- identificarea sistemului structural;- identificarea tipului de fundaii ale cldirii;- identificarea categoriilor de teren;- stabilirea dimensiunilor generale i a alctuirii seciunilor elementelor structurale, precum i a proprietilor mecanice ale materialelor constituente;- identificarea eventualelor defecte de calitate a materialelor i/sau deficiene de alctuire a elementelor, inclusiv ale fundaiilor;- precizarea procedurii de stabilire a forelor seismice de proiectare i a criteriilor de proiectare seismic folosite la proiectarea iniial;- descrierea modului de utilizare a cldirii pe durata de exploatare i a modului de utilizare planificat al acesteia i precizarea clasei de importan;- reevaluarea aciunilor aplicate construciei, innd cont de utilizarea cldirii;- identificarea naturii i a amplorii degradrilor structurale i a eventualelor lucrri de remediere consolidare executate anterior. Se au n vedere nu numai degradrile produse de aciunea cutremurelor, ci i cele produse de alte aciuni, cum sunt ncrcrile gravitaionale, tasrile difereniale, atacul chimic datorat condiiilor de mediu sau tehnologice, etc.

n vederea selectrii metodei de calcul i a valorilor potrivite ale factorilor de ncredere, se definesc urmtoarele niveluri de cunoatere:

Cunoatere limitat (KL1)

n ceea ce privete geometria: configuraia de ansamblu a structurii i dimensiunile elementelor structurale sunt cunoscute: a) din relevee;b) din proiectul iniial + eventuale modificri intervenite ulterior care se vor verificarea prin sondaje.n ceea ce privete alctuirea de detaliu: nu se dispune de proiectul de de execuie al structurii al cldirii i se aleg detalii plecnd de la practica obinuit din epoca construciei; se vor face sondaje n cteva dintre elementele considerate critice i se va stabili msura n care ipotezele adoptate corespund realitii. Dac exist diferene semnificative se va extinde cercetarea n teren i asupra altor elemente.n ceea ce privete materialele: nu se dispune de informaii directe referitoare la caracteristicile materialelor de construcie, fie din specificaiile proiectelor, fie din rapoarte de calitate. Se vor alege valori n acord cu standardele timpului construirii cldirii, asociate cu teste limitate pe teren n elementele considerate critice (eseniale) pentru structur.

KL2 corespunde urmtoarei stri de cunoatere:

n ceea ce privete geometria: configuraia de ansamblu a structurii i dimensiunile elementelor sunt cunoscute fie (a) dintr-un releveu extins fie (b) din planurile de ansamblu originale ale construciei i ale eventualelor modificri intervenite pe durata de exploatare. n cazul (b) este necesar verificarea pe teren prin sondaj a dimensiunilor de ansamblu i a dimensiunilor elementelor; dac se constat diferene semnificative fat de prevederile proiectului se va ntocmi un releveu mai extins.n ceea ce privete alctuirea de detaliu: detaliile sunt cunoscute, fie dintr-o inspecie extins pe teren sau dintr-un set incomplet de plane de execuie. n ultimul caz, se vor prevedea verificri limitate n teren ale elementelor considerate ca cele mai importante pentru a constata daca informaiile disponibile corespund realitii.n ceea ce privete materialele: informaiile privind caracteristicile mecanice al materialelor sunt obinute, fie din testri extinse n teren fie din specificaiile de proiectare originale. n ultimul caz se vor efectua teste limitate n teren.Informaiile culese trebuie s fie suficiente pentru ntocmirea verificrilor locale ale capacitii elementelor i pentru construirea unui model de calcul al structurii. Evaluarea structurii bazate pe KL2 poate fi realizat pe baza unui calcul liniar, sau neliniar, static sau dinamic.

KL3 corespunde urmtoarei stri de cunotine:

n ceea ce privete geometria: geometria de ansamblu a structurii i dimensiunile elementelor sunt cunoscute, fie (a) dintr-un releveu cuprinztor, fie (b) din proiectul de ansamblu complet al construciei originale i al eventualelor modificri intervenite pe durata de exploatare. n cazul (b) este necesar verificarea prin sondaj a dimensiunilor de ansamblu i ale elementelor; dac se constat diferene semnificative fa de prevederile proiectului de ansamblu se va ntocmi un releveu mai extins.n ceea ce privete alctuirea de detaliu: detaliile sunt cunoscute, fie dintr-o inspecie cuprinztoare n teren, fie dintr-un set complet de planuri de execuie. n ultimul caz se vor prevedea verificri limitate n teren ale elementelor considerate ca cele mai importante pentru a constata dac informaiile disponibile corespund realitii.n ceea ce privete materialele: informaiile privind caracteristicile mecanice ale materialelor sunt obinute, fie din testarea cuprinztoare n teren, fie din documentele originale referitoare la calitatea execuiei. n acest din urm caz se vor efectua i ncercri n teren limitate.

Identificarea nivelului de cunoatere.GeometriaPlanurile generale ale construcieiPlanurile generale ale construciei sunt acele documente care descriu geometria structurii i permit identificarea componentelor structurale i a dimensiunilor acestora, precum i a sistemului structural pentru preluarea aciunilor verticale i laterale. De exemplu, asemenea planuri sunt reprezentate de planurile de cofraj la construciile de beton armat sau planurile de montaj la construciile de oel.Planurile de detaliu ale construcieiPlanurile de detaliu conin, n afara informaiilor furnizate de planurile generale, i detaliile de execuie: planuri de armare a elementelor de beton armat, planurile de execuie ale elementelor metalice, ale nodurilor, etc.Examinarea vizualExaminarea vizual este un procedeu de verificare a corespondenei dintre geometria real a structurii i planurile generale de construcie disponibile. Sunt necesare msurtori prin sondaj ale unor elementele selectate adecvat. Astfel, se pot identifica posibile modificri structurale intervenite pe durata de execuie sau dup ncheierea acestora.Relevarea construcieiRelevarea reprezint aciunile ntreprinse prin msurtori, finalizate prin executarea unor seturi de planuri care s descrie geometria structurii, permind identificarea componentelor structurale i a principalelor CNS, a dimensiunilor lor, precum i a sistemului structural pentru preluarea aciunilor verticale i laterale.

Detaliile

n vederea obinerii de informaii referitoare la detaliile de execuie a elementelor structurale i a mbinrilor dintre acestea se pot folosi metode, dup cum urmeaz:Proiectarea simulat reprezint un procedeu care furnizeaz cantitatea i poziia armturilor longitudinale i transversale (sau a alctuirii elementelor metalice) n elementele care particip la preluarea ncrcrilor verticale i orizontale. Proiectarea se bazeaz pe documentele normative i practica din perioada construciei cldirii.Inspecia n teren limitat reprezint verificarea corespondenei dintre detaliile structurale, fie cu detaliile de execuie din planurile proiectului sau cu cele rezultate din proiectarea simulat. Identificarea detaliilor se realizeaz prin decopertri locale, pahometrie, etc.Inspecia n teren extins se aplic cnd nu se dispune de planurile originale cu detalii de execuie.Inspecia n teren cuprinztoare se aplic cnd nu se dispune de planurile originale cu detalii de execuie i cnd se urmrete obinerea unui nivel de cunoatere nalt.

Materiale

ncercri distructive i nedistructiveSe pot folosi metode de testare nedistructive (de exemplu prin sclerometrie, cu ultrasunete etc.), dar numai nsoite i de ncercri distructive, pe carote de beton sau zidrie sau pe fragmente din construciile metalice.ncercri in-situ limitateProgramele limitate de ncercri n teren completeaz informaiile asupra proprietilor materialelor obinute din standardele din timpul construciei, din specificaiile din proiectul original sau din documentele privind calitatea execuiei. Dac ns valorile obinute prin ncercri sunt inferioare celor care ar rezulta din celelalte surse, este necesar un program de ncercri n teren extins.ncercri in-situ extinseProgramele de ncercri in-situ extinse urmresc obinerea de informaii cnd nu se dispune nici de specificaiile din proiectul iniial i nici de documente referitoare la calitatea materialelor utilizate n lucrare.ncercri in-situ cuprinztoareProgramele cuprinztoare de ncercri in-situ au n vedere obinerea de informaii, cnd nu se dispune nici de specificaiile din proiectul original i nici de documentele referitoare la calitatea materialelor utilizate n lucrare, i cnd se urmrete un nivel de cunoatere nalt.

Identificarea nivelului de degradare a construcieiEvaluarea trebuie s stabileasc dac integritatea materialelor din care este realizat structura a fost afectat pe durata de exploatare a construciei i, dac este cazul, msura degradrii. La cercetarea construciei trebuie s se aib n vedere c degradrile pot fi ascunse sub finisaje bine ntreinute.Evaluarea va identifica cauzele degradrii materialelor:ca efect al cutremurelor anterioare, ca efect al tasrii terenului de fundare, ca efect al altor deformaii impuse: aciunea variaiilor de temperatur, contracia i curgerea lent a betonului, ca efect al agenilor de mediu sau a agenilor tehnologici, n special a apei, pure sau ncrcate cu substane agresive de diferite naturi.n cazul elementelor de beton armat se urmresc:- calitatea slab a betonului i/sau degradarea lui fizic (de exemplu, din nghe-dezghe) sau chimic (de exemplu, carbonatarea sau coroziunea produs de aciunea atmosferei marine);- existena i gradul de coroziune a oelului (armturilor);- starea aderenei ntre beton i armturi;- deformaiile remanente semnificative i fisurile din elementele structurale cu diverse configuraii i direcii. Intereseaz n special fisurile deschise peste 1 mm. n cazul pereilor structurali se vor examina cu prioritate fisurile nclinate, mai ales cele n x. n cazul stlpilor i grinzilor vor fi urmrite situaiile cu cedare potenial cu caracter neductil i efectele interaciunii cu pereii de compartimentare i de nchidere;Examinarea strii elementelor i materialelor va fi nregistrat ntr-un releveu de degradri detaliat (n plan i elevaii) pentru a stabili efectele asupra siguranei de ansamblu a structurii.