Structuri Speciale Din Beton

8/20/2019 Structuri Speciale Din Beton

1/174

STRUCTURI DIN

BETON


2/174


3/174


4/174


5/174


6/174

Precomprimarea face posibilă utilizarea integrală a secțiunii transversale din

beton la preluarea eforturilor, rezultând secțiuni mai mici la o deschidere dată

sau deschideri mai mari la o secțiune impusă.

Avantajele betonului precomprimat


7/174

Funcționarea sub sarcini de exploatare fără fisuri imprimă un aspect mai

plăcut al elementelor, o impermeabilitate la lichide, o protecție mai bună a

armăturii împotriva coroziunii și o durabilitate mai mare la un preț de cost

convenabil.

Precomprimarea permite controlarea săgeților și a capacității portante la

forfecare a elementelor.

Calitatea betonului și armăturii, este net superioară comparativ cu cea a

elementelor din beton armat, ceea ce conduce la avantaje tehnice și

economice importante.

Rigiditatea mai mare a secțiunilor sub sarcinile de exploatare.

Rezistența sporită la impact și oboseală.

Posibilitatea de prefabricare în bucăți (bolțari) asamblate prin tensionarea

armăturii.


8/174

Cofrajele (tiparele) sunt mai complicate, necesitând un spor de manoperă și

având un preț de cost mai ridicat.

Execuție mai pretențioasă ce impune utilizarea de personal cu experiență și un

control mai riguros la execuție. Forța de precomprimare este afectată în timp de pierderi de tensiune.

Procesul de proiectare este mai complex.

Necesită dispozitive speciale de pretensionare și de ancorare a armăturilor

precum și o alcătuire specială a zonelor în care acestea sunt dispuse.

Dezavantajele betonului precomprimat


9/174


10/174


11/174

Armătura conlucrează cu betonul pe toată lungimea elementului asigurând o

bună transmitere a forței de precomprimare.

Armătura este bine acoperită și protejată de beton împotriva coroziunii.

Corodarea armăturii la capete nu afectează comportarea elementului.

Montajul pe șantier este facil, similar cu elementele din beton armat.

Traseul armăturilor este de obicei drept sau poligonal, trasee curbe nefiind

realizabile din punct de vedere practic.

Necesită standuri foarte rigide pentru blocarea armăturilor și de aceea se

utilizează de obicei în hale specializate.

Dimensiunile finale ale elementelor sunt limitate din cauza transportului care

poate fi dificil de efectuat pentru elemente cu gabarit foarte mare.

Caracteristici ale betonului precomprimat cu

armătură preîntinsă


12/174


13/174


14/174

Elementele pot fi realizate atât în fabrici cât și pe șantier; realizarea in situ

permite asigurarea unei comportări monolite.

Pot fi asamblate mai multe elemente cu dimensiuni mici pentru a realiza un

element mai mare, transportul fiind mult mai facil.

Traseul armăturii poate fi realizat atât rectiliniu cât și curbiliniu.

Armătura nu conlucrează cu betonul, forțele de precomprimare fiind transmise

în totalitate doar la capete. Pentru protejarea armăturii este necesară injectarea de lapte de ciment.

Corodarea armăturii la capete poate duce la cedarea prematură a elementului.

Montajul pe șantier este mai pretențios.


armătură postîntinsă aderentă


15/174


16/174

Elementele se realizează de obicei șantier urmărindu-se asigurarea unei

comportări monolite.

Execuție simplificată față de armăturile postîntinse aderente.

Traseul armăturii poate fi realizat atât rectiliniu cât și curbiliniu.

Armătura nu conlucrează cu betonul, forțele de precomprimare fiind transmise

în totalitate doar la capete.

Corodarea armăturii la capete poate duce la cedarea prematură a elementului.

Montajul pe șantier este mai pretențios.

Cedarea armăturii la capete poate conduce la accidente provocate de ieșirea

armăturii din teaca de protecție.


armătură postîntinsă neaderentă


17/174


18/174

PENTRU REALIZAREA ELEMENTELOR DIN BETON PRECOMPRIMAT SE

RECOMANDĂ UTILIZAREA BETOANELOR DE CLASĂ SUPERIOARĂ, CE AU REZISTENȚE

RIDICATE. PRINCIPALELE ARGUMENTE ALE UTILIZĂRII BETONULUI DE ÎNALTĂ REZISTENȚĂ

SUNT:

BETONUL ESTE UTILIZAT EFICIENT ÎNTRUCÂT ÎNTREAGA SECȚIUNE TRANSVERSALĂ

ESTE COMPRIMATĂ;

MODULUL DE REZISTENȚĂ AL ACESTOR BETOANE ESTE MAI MARE, CONDUCÂNDLA O SCURTARE ELASTICĂ LA TRANSFER MAI REDUSĂ ȘI LA O PIERDERE DE

TENSIUNE CORESPUNZĂTOARE DIN ARMĂTURĂ MAI MICĂ;

DEFORMAȚIILE DE CURGERE LENTĂ ȘI CONTRACȚIE A BETOANELOR DE ÎNALTĂ

REZISTENȚĂ SUNT MAI REDUSE DECÂT A CELOR DE REZISTENȚĂ MEDIE ȘI SLABĂ,CEEA CE FACE CA ȘI PIERDERILE DE TENSIUNE REOLOGICE SĂ FIE MAI REDUSE;

ADERENȚA BETONULUI LA ARMĂTURĂ ESTE MAI BUNĂ.


19/174

CODURILE DE PROIECTARE ACTUALE NU IMPUN O CLASĂ MINIMALĂ DE BETON

PENTRU ELEMENTELE PRECOMPRIMATE. CU TOATE ACESTEA, PENTRU REALIZAREA UNOR

ELEMENTE RAȚIONALE DIN PUNCT DE VEDERE TEHNICO-ECONOMIC SE RECOMANDĂ

ADOPTAREA URMĂTOARELOR CLASE MINIMALE DE BETON PENTRU REALIZAREA

ELEMENTELOR ȘI STRUCTURILOR DIN BETON PRECOMPRIMAT:

C25/30 PENTRU ELEMENTE CU ARMĂTURĂ POSTÎNTINSĂ;

C30/37 PENTRU ELEMENTELE CU ARMĂTURĂ PREÎNTINSĂ.

STRUCTURILE DIN BETON PRECOMPRIMAT POT FI REALIZATE ȘI CU BETOANE

UȘOARE, CU CONDIȚIA CA ACESTEA SĂ AIBĂ O REZISTENȚĂ COMPARABILĂ CU A CELOR

DIN BETON CU AGREGATE PROVENITE DIN PIATRĂ NATURALĂ ȘI SĂ SE ASIGURE O

ALEGERE CORESPUNZĂTOARE A CALITĂȚII ȘI PROPORȚIEI COMPONENȚILOR.


20/174


21/174


22/174


23/174


24/174

ARMĂTURILE PENTRU BETON PRECOMPRIMAT SUNT REALIZATE DIN OȚELURI DE

ÎNALTĂ REZISTENȚĂ CU UN NIVEL SCĂZUT DE SUSCEPTIBILITATE LA FENOMENUL DE COROZIUNE

FISURATĂ SUB TENSIUNE. DEOARECE ÎN ACESTE ARMĂTURI EXISTĂ UN EFORT INIȚIAL DE

ÎNTINDERE, ELE SE MAI NUMESC ARMĂTURI PRETENSIONATE.ARMĂTURILE PRETENSIONATE SUNT CLASIFICATE FUNCȚIE DE O SERIE DE

CARACTERISTICI, A CĂROR VALORI DIFERĂ DE LA PRODUCĂTOR LA PRODUCĂTOR:

REZISTENȚA, DEFINITĂ PRIN:

o VALOAREA LIMITEI DE ELASTICITATE CONVENȚIONALĂ LA 0,1% ( f P0,1K );

o RAPORTUL DINTRE REZISTENȚA LA ÎNTINDERE ȘI LIMITA DE ELASTICITATE

CONVENȚIONALĂ ( f PK / f P0,1K );

o ALUNGIREA SUB ÎNCĂRCARE MAXIMĂ;

CLASA, CARE INDICĂ COMPORTAREA LA RELAXARE;

SECȚIUNEA;

CARACTERISTICILE DE SUPRAFAȚĂ.


25/174

DEOARECE RELAXAREA ARMĂTURII CONDUCE LA PIERDERI DE TENSIUNE ȘI,

IMPLICIT, LA SCĂDEREA CAPACITĂȚII PORTANTE, ESTE IMPORTANTĂ STABILIREA UNOR

CRITERII DE CLASIFICARE A RELAXĂRII. ÎN ACEST SENS, NORMELE EUROPENE DEFINESC

TREI CLASE DE RELAXARE:

CLASA 1: SÂRME SAU TOROANE CU RELAXARE NORMALĂ;

CLASA 2: SÂRME SAU TOROANE CU RELAXARE SCĂZUTĂ;

CLASA 3: BARE LAMINATE LA CALD CARE AU FOST SUPUSE LA UN TRATAMENT

COMPLEMENTAR.

SPRE DEOSEBIRE DE OȚELURILE PENTRU BETON ARMAT, LA OȚELURILE

PENTRU BETON PRECOMPRIMAT NU SE MAI POATE DELIMITA CLAR UN PALIER DE

CURGERE. ÎN ACESTE CONDIȚII SE DEFINEȘTE O LIMITĂ DE ELASTICITATE

CONVENȚIONALĂ LA 0,1% (NOTATĂ F P0,1K ) CA VALOAREA CARACTERISTICĂ A

ÎNCĂRCĂRII CĂREIA ÎI CORESPUNDE O ALUNGIRE REMANENTĂ DE 0,1% ÎMPĂRȚITĂ LA

ARIA NOMINALĂ A SECȚIUNII.


26/174


27/174


28/174

PE LÂNGĂ CERINȚELE DE REZISTENȚĂ, ARMĂTURILE PRETENSIONATE

TREBUIE SĂ PREZINTE ȘI O DUCTILITATE ADECVATĂ. SE POATE CONSIDERA CĂ UN

OȚEL ARE O DUCTILITATE ADECVATĂ DACĂ ÎNDEPLINEȘTE CONDIȚIA:

UNDE VALOAREA RECOMANDATĂ A COEFICIENTULUI k ESTE 1,10.

0,1

pk

p k

f k

f


29/174


30/174

Buncărele sunt construcţii inginereşti care servesc la depozitarea

materialelor granulare şi pulverulente (fără coeziune), unitatea de depozitare fiind

celula. Construcţia cuprinde una sau mai multe celule şi o serie de elemente anexepentru încărcare, descărcare, sortare etc.


31/174

Buncărele se folosesc pentru păstrarea de scurtă durată a materialelor

depozitate, deservind în mod continuu un anumit proces tehnologic de producţie. Aşa de

exemplu se utilizează la depozitarea cărbunilor, a minereurilor, a materialelor de

construcţii (nisip, pietriş), a produselor finite şi semifinite ale industriei metalurgice şi

chimice etc.

La buncăre, spre deosebire de silozuri, înălţimea celulei este relativ mică.

Raportul între înălţime şi dimensiunea maximă a secţiunii orizontale reprezintă criteriul

principal de clasificare în buncăre şi silozuri.

Celulele buncărelor se execută cu adâncime relativ redusă faţă de

dimensiunile în plan. La cele mai multe construcţii de acest gen, înălţimea h este

astfel aleasă încât planul taluzului natural al materialului în stare granulară (fără

coeziune) să intersecteze latura opusă a celulei, adică:

max 90l h tg

unde este unghiul taluzului natural al materialului depozitat.


32/174

Pentru astfel de înălţimi,

frecarea între pereţii celulelor şi

materialul granular nu este necesar a fi

luată în consideraţie la calculul

presiunilor. Practic, în ceea ce priveşte

calcului, se vor considera buncăre acele

depozite la care raportul între înălţimea

peretelui părţii prismatice a celulelor,

faţa de dimensiunea cea mai mare a

laturii secţiunii in plan a lor, este mai

mică sau la limită egală cu 1,5.


33/174

Funcţie de materialul din care sunt realizate, buncărele pot fi din beton

armat sau oţel şi mai rar din lemn sau zidărie. Buncărele din beton armat şi cele din

oţel se folosesc pentru capacităţi mari, iar cele din lemn şi zidărie pentru capacităţi

mici.

Obişnuit, în exploatările industriale, buncărele se execută din beton armat

monolit. Avantajul betonului armat la execuţia buncărelor constă în obţinerea unei

rigidităţi importante, care asigură o bună comportare de durată a acestor construcţii.

Buncărele din beton armat pot fi executate monolit, din elemente

prefabricate sau în soluţie mixtă. De asemenea, aplicarea precomprimării a scos în

evidenţă avantajele pe care le prezintă acest sistem, mai cu seamă pentru asamblarea

elementelor prefabricate.

încărcarea buncărelor se face pe la partea superioară,fie direct din vehiculele de

transport (vagonetele funicularelor sau din vagonetele care circulă pe linii de cale

ferată îngustă), fie cu benzile transportoare care sunt instalate pe planşeul superior al

celulelor.


34/174

Buncărele constau din următoarele părţi principale: celulele, planşeul

peste celule şi stîlpii de susţinere a celulelor. Î n anumite cazuri, buncărele au o

galerie superioară pentru protecţia instalaţiilor şi a materialului depozitat.

Planşeul peste celule susţine dispozitivele de transport al materialelor

şi permite în acelaşi timp circulaţia personalului de deservire. Stâlpii de

susţinere transmit încărcările de la celule fundaţiilor . Fundaţiile pot fi izolate,f âşii pe una sau două direcţii sau de tip radier.

Celulele au secţiunea orizontală pătrată, dreptunghiulară sau mai rar

circulară, în ansamblu, celula poate fi piramidală sau de tip jgheab. La

buncărele piramidale, partea superioară care formează celula propriu-zisăeste prismatică iar partea inferioară care formează pâlnia este un trunchi de

piramidă sau obelisc. Buncărele pot avea o singură celulă sau de cele mai

multe ori mai multe celule grupate pe un şir sau pe mai multe şiruri alăturate.

ALCĂTUIREA BUNCĂRELOR

Î ă b ă l f l t i ă fi di t di


35/174

Î ncărcarea buncărelor se face pe la partea superioară,fie direct din

vehiculele de transport (vagonete), fie cu benzile transportoare care sînt

instalate pe planşeul superior al celulelor. Benzile transportoare sînt

alimentate de elevatoare care sînt dispuse într -un turn - casa elevatorului -amplasat central sau în extremităţile şirurilor de celule. Descărcarea

materialului se face prin cădere liberă prin gurile de descărcare.


36/174

Î nclinarea pereţilor care formează pîlnia se face cu 5-10% mai mare decît

taluzul natural al materialului depozitat (pentru a mări viteza de curgere a

materialului). Se recomandă următoarele unghiuri minime de înclinare a pâlniei faţă deorizontală, funcţie de materialul depozitat:

nisip uscat : 45.. .50°;

nisip umed: 50.. .55°:

calcar: 40.. .45°; cărbuni: 45...55°.

Determinarea stărilor reale de tensiuni în elementele buncărelor este dificilă,datorită caracterului spaţial în care pereţii lucrează cu celelalte elemente. Astfel, calculul

buncărelor se efectuează cu programe de calcul bazate pe metoda elementului finit,

utilizându-se modele spațiale.

CALCULUL BUNCĂRELOR


37/174

Calculul buncărelor constă în:

calculul presiunilor,

calculul eforturilor,

dimensionarea secţiunilor.

Î n buncăre se depozitează materiale sub formă granulară fără

coeziune, cu frecare interioară (care păstrează forma unei grămezi cu un

anumit unghi al taluzului natural) şi materiale la care lipseşte frecarea

interioară, materiale plastice (care fiind vărsate nu păstrează forma unei

grămezi).

Pentru cazul general al materialelor granulare, presiunile verticale se

determină ca pentru lichide:

i i p h

în care pi este presiunea la adâncimea hi , având direcţia perpendiculară faţă de planul

peretelui, în punctul în care se calculează presiunea.


38/174

Deoarece înălţimea pereţilor celulelor faţă de deschiderea maximă a celulei

este mică, frecarea între material şi pereţi se poate neglija. În acest caz, calculul pre-

siunilor pentru materialele sub formă granulară fără coeziune, cu frecare între

granule, se face pe baza teoriei presiunii materialelor fără coeziune într-un masiv

nelimitat. În acest caz, presiunea orizontală se va calcula cu relaţiile:

pentru cazul când materialul granular va

umple buncărul până la planul orizontal

superior:


depăşi planul orizontal şi se va repartiza

după taluzul natural:

2 045

2i i i

q h tg h k

2

cosi iq h


39/174

Presiunea după direcția verticală normală pe un plan orizontal se va calcula

cu relaţiile:


umple buncărul până la planul orizontal

superior:


depăşi planul orizontal şi se va repartiza

după taluzul natural:

i i p h

2i p H h ctg ctg


40/174


41/174


42/174


43/174

DIMENSIONAREA ELEMENTELOR BUNCĂRELOR

Din analiza stărilor de tensiuni rezultă că în pereţii verticali şi cei înclinaţi, în

secţiunile orizontale şi verticale, apar eforturi de întindere, compresiune şi încovoiere,

datorită presiunilor orizontale şi verticale ale materialelor depozitate. Dacă se

efectuează un calcul simplificat iar aceste eforturi nu pot fi suficient de corect

evaluate, la alcătuirea buncărelor va fi necesar a se lua o serie de măsuri constructive

prin care să se asigure nedepăşirea capacităţii de rezistenţă a structurii în cele mai

defavorabile situaţii.

Armătura în pereţii verticali și cei ai pâlniei se va dispune după direcţia

orizontală şi după direcţia pantei (verticală sau înclinată). Ea va trebui să preia atât

eforturile de întindere verticale cât și pe cele de încovoiere generală sau locală.

Ă Ă


44/174

ELEMENTE DE ALCĂTURIRE CONSTRUCTIVĂ

BUNCĂRE MONOLITE

La întocmirea detaliilor de execuţie trebuie să se aibă în vedere ca secţiunile

de beton şi armătură, rezultate din calcul să fie corectate pentru a se asigura preluarea

în bune condiţii şi a unor eforturi care iau naştere sub acţiunea sarcinilor şi care nu au

putut fi prinse în calcul. Astfel, pentru a elimina concentrările de tensiuni ce pot

apărea la legătura pereţilor şi, totodată, pentru a asigura o mai bună conlucrare spa-

ţială a sistemului, se vor executa, în toate muchiile de colţ, vute armate constructiv.

În cazul când planşeul superior lipseşte, la partea superioară a celulei pereții

se vor lega cu grinzi-centuri care vor asigura stabilitatea şi vor îmbunătăţi conlucrarea

întregului sistem spaţial. De asemenea, în muchiile pâlniilor şi în vecinătatea punctelor

de rezemare, mai cu seamă la buncărele pâlniei, apar concentrări de eforturi faţă de

restul secţiunilor, preluarea acestora se va face prin suplimentarea armăturilor.


45/174

Grosimea pereţilor buncărelor se face de obicei constantă. Executarea unor

pereţi cu grosime variabilă apare raţională numai la buncăre de deschidere mare, peste

4 m. Grosimea minimă a pereţilor este condiţionată de posibilităţile de turnare a

betonului. De obicei nu este posibilă executarea pereţilor monoliţi de grosime mai mică

de 10 cm. Grosimea pereţilor la buncărele a căror deschidere este 4…5 m se face de

12…16 cm.

La stabilirea grosimii minime a pereţilor pâlniilor şi a stratului interior de

acoperire a armăturii este necesar a se avea în vedere şi uzura betonului din timpul

exploatării. În cazul deschiderilor mari ale pereţilor verticali sau ale pâlniilor (peste 8 m),

se recomandă introducerea unor nervuri de rigidizare. Adeseori, apare ca o soluţie

raţională introducerea unor pereţi transversali din loc în loc (după cum permite fluxul

tehnologic).

Clasa betonului pentru executarea buncărelor va fi minim C12/15 sau mai

mare.

Armătura pereţilor se dispune sub formă de bare independente sau plase şi


46/174

Armătura pereţilor se dispune sub formă de bare independente sau plase şi

carcase sudate. Avantajul plaselor şi al carcaselor fiind cunoscut, apare ca necesară

aplicarea acestora în toate cazurile când sunt asigurate condiţiile corespunzătoare de

execuţie.Armătura de rezistenţă orizontală şi după direcţia pantei pereţilor se

alcătuieşte din bare de diametru minim 8 mm dispuse la distanţa de 8 - 20 cm. Barele

de armătură independente, necesare pentru preluarea eforturilor din întinderea axială

şi din încovoiere locală, se pot dispune în două moduri: î n reţea alcătuită din bare orizontale şi verticale, pereţii rezultând

armaţi dublu;

sub formei de bare drepte ridicate pe reazeme.

Primul sistem este mai simplu de realizat, însă necesită un consum mai mare

de armătură. El poate fi aplicat pentru armarea pereţilor interiori, la car e

î ncovoierea locală apare în ambele sensuri. Sistemul al doilea necesită un

consum de manoperă mai mare, consumul de armătură fiind însă mai redus. El

poate fi aplicat la armarea pereţilor exteriori şi armarea pâlniilor.


47/174


48/174

Armătura de montaj se alcătuieşte din bare cu diametrul de 6…8 mm care sedispun la distanţa de 20-50 cm.

Înnădirea barelor de rezistentă se va face în aşa mod încât în aceeaşi secţiune numărul de

înnădiri să fie mai mic de 1/4 din numărul total de bare. Petrecerea armăturilor se face pe

cei puţin 50.

Ă Ă


49/174


BUNCĂRE PREFABRICATE

Buncărele prefabricate nu au găsit pînă în momentul de faţă forme

care ar permite tipizarea lor. De aceea nu se pot deocamdată trage concluzii

asupra sistemelor celor mai indicate. Această dificultate apare şi din cauza

diversităţii formelor buncărelor ce sînt condiţionate de procesele tehnologice.

Introducerea prefabricatelor la alcătuirea buncărelor aduce avantaje

mari la grupurile mari de celule, unde apare un mare număr de elemente

asemenea.

Buncărele prefabricate se alcătuiesc după două sisteme:

din pereţi de formă dreptunghiulară şi trapezoidală care se

asamblează prin îmbinări metalice ce sînt apoi betonatei

realizîndu-se astfel monolitizarea elementelor prefabricate;

din elemente spaţiale prefabricate - inele - care sunt asamblate prin

precomprimare sau prin realizarea unor îmbinări speciale.


50/174



51/174


BUNCĂRE CU PÂLNII METALICE

Partea prismatică a

buncărului se realizează în mod obiş-

nuit. La aceste buncăre este necesar a

se da o atenţie deosebită realizării

detaliului de prindere a pâlniei

metalice de pereţii din beton armat.

În principiu se procedează astfel: la

armătura din pereţii din beton armat

se sudează elemente metalice

laminate de care apoi se sudează

direct sau prin intermediul ecliselor

pâlnia metalică.


52/174

l l d l l


53/174

Silozurile sunt construcţii care servesc pentru depozitarea materialelor uscate

în stare granulară (fără coeziune) pe o durată lungă de timp, în vederea păstrării şi

conservării lor în bune condiţii. Spre deosebire de magaziile de depozitare silozurile sunt

construcţii alcătuite din celule cu adâncime mare, necesitând o suprafaţă de teren relativ

redusă. În celulele silozurilor se depozitează materiale ca cereale, seminţe, ciment, zahăr,

făină şi alte produse finite sau semifabricate în stare granulară fără coeziune.


54/174

Faţă de buncăre, celulele

silozurilor sînt mult mai înalte, fiind

totodată, în genere, depozite de mare

capacitate. Practic, în ceea ce priveşte

calculul, se vor considera silozuri acele

construcţii celulare la care raportul între

înălţimea celulei (partea prismatică sau

cilindrică) şi dimensiunea cea mai mare

a secțiunii în plan este mai mare decât

1,5.

Î n acest caz, la determinarea

presiunilor, frecarea materialului sub

formă granulară de pereţii silozului nu

mai poate fi neglijată.


55/174

Materialul care se foloseşte astăzi aproape în exclusivitate la construcţia

silozurilor este betonul armat sau precomprimat, turnat monolit sau prefabricat.

Folosirea cofrajelor glisante elimină în mare măsură dificultăţile ce apăreau înainte

la execuţia silozurilor din beton armat monolit, în ceea ce priveşte consumul mare

de cherestea şi durata de execuţie, iar precomprimarea elimină pericolul de

fisurare şi asigură folosirea raţională a betonului şi a armăturii.

Se poate afirma astăzi cu certitudine că soluţionarea silozurilor din beton

armat precomprimat executate cu cofraje glisante reprezintă soluţia care oferă cele

mai avantajoase condiţii de execuţie şi care asigură realizarea unor construcţii

corespunzătoare pentru conservarea materialelor.

Î n multe cazuri devin de mare eficienţă economică şi silozurile alcătuite

din elemente prefabricate asamblate prin precomprimare.

Dificultăţi mari de ordin constructiv se mai ivesc încă Ia rezolvarea

izolaţiilor termice necesare a fi introduse la unele silozuri destinate păstrării unor

produse speciale.


56/174


57/174

Este interesant de reţinut că materialul ce urmează a fi depozitat are o influență

hotărâtoare asupra procesului de proiectare. Astfel, din punct de vedere tehnologic,

fiecare material necesită un anumit echipament mecanic, silozurile realizate pentru

diverse materiale diferenţiindu-se, la acelaşi volum de însilozare, prin numărul de celule,

diametrul celulelor, dimensiunea elementelor de rezistență, alcătuirea fundurilor etc.

Astfel, încărcarea silozurilor se poate face prin metode mecanice sau

pneumatice. În cazul folosirii metodelor mecanice, materialul este ridicat cu elevatoare cu

cupe (situate într-un turn) sau cu transportoare cu bandă sau melc, aşezate în galeriile de

deasupra celulelor, încărcarea fiind făcută prin gravitaţie, prin intermediul unor pâlnii.

Când se foloseşte transportul pneumatic, masa pulverulentă este transportată prin

conducte.

Descărcarea materialului din siloz se face prin placa de fund a celulelor,

folosind acţiunea gravitaţiei (cădere liberă), sisteme mecanice sau pneumatice.


58/174

CORPUL CELULELOR DE DEPOZITARE


59/174

Celulele constituie încăperile în oare se depozitează materialul granular. De

obicei, silozurile se alcătuiesc dintr-un grup de celule. Uneori se construiesc şi silozuri cu

o singură celulă.

Forma celulelor în secţiunea în plan poate fi circulară, pătrată,

dreptunghiulară, hexagonală sau altă formă poligonală.

Celulele cu secţiune dreptunghiulară utilizează bine terenul şi permit o

rezemare raţională pe stâlpi care se dispun la intersecţia pereţilor. Asemenea silozuri se

execută de regula numai până la deschideri ale pereţilor de maximum 5 m. În cazul unor

deschideri mai mari, în pereţi apar momente de încovoiere importante care necesită

sporirea grosimii acestora.

Celulele de formă circulară sunt cel mai frecvent folosite, datorită avantajelor

pe care le prezintă faţă de cele poligonale (pereţii lucrează la întindere centrică,

armarea este simplă iar pentru execuţie se pot folosi cofraje glisante. Totodată, forma

circulară prezintă cele mai multe avantaje la realizarea precomprimării.

Î


60/174

În comparaţie cu celulele cu

secţiune dreptunghiulară terenul este mai

neeconomic utilizat, căci rămân spaţii goale

între celule. Acestea însă pot fi folosite

pentru ventilaţie sau uneori chiar ca celule

pentru înmagazinarea materialelor.

Celulele se pot aşeza pe unul sau

mai multe rânduri, alăturat sau alternant.

Cea mai răspîndită distribuţie a celulelor

este pe un r ând sau două r ânduri; la

acest sistem se realizează de obicei cel

mai convenabil acces pentru încărcarea

şi descărcarea celulelor, iar instalaţiile

mecanice rezultă mai simple.

Diametrul celulelor variază de obicei intre 6 şi 24 m. Diametrul optim


61/174

Diametrul celulelor variază de obicei intre 6 şi 24 m. Diametrul optim

rezultă funcţie de natura materialului î nsilozat. Din experienţ ă, se pot face

următoarele aprecieri asupra diametrelor optime: pentru cereale (cu frecare mică

între granule) diametrul celulelor va fi de 6 m, pentru ciment 12…18 m iar pentrucărbune 12 m.

Î nălţimea silozurilor este determinată de natura materialului care se

depozitează şi de capacitatea de rezistenţă a terenului de fundare. Pentru

terenuri cu rezistenţă admisibilă de 250…500 kPa, înălţimea silozurilor poateajunge până la 30 m; în cazul terenurilor de calitate mai bună sau în cazul folosirii

fundaţiilor pe piloţi înălţimea silozurilor poate depăşi 30 m. Nu este recomandabil

a se merge cu o înălţime mai mare de 45 m.

La execuţia silozurilor nu se fac de obicei rosturi de temperatură şitasare. De aceea, nu se recomandă a se merge cu dimensiuni în plan ale corpului

de depozitare mai mari de 80 m.

Secţiunea verticală a celulelor se alege funcţie de necesităţile tehnologice.

Fundul celulelor se alcătuieşte în diferite moduri. Alegerea diferitelor


62/174

sisteme, în mare măsură, depinde de natura materialului care se însilozează. Pentru

ciment, de exemplu, oare se descarcă prin sisteme pneumatice, fundul poate fi realizat

dintr-un beton de pardoseală situat direct pe teren.Pentru materiale ca pietriş sau nisip, fundul se poate sprijini pe o umplutură

cu plan înclinat în aşa mod încât la descărcare materialul să curgă direct în vagon sau

alt vehicul de transport printr-o gură dispusă lateral.

Pentru alte materiale este indicat ca descărcarea să se facă prin pâlnii deformă conică sau piramidală.

Sistemele care sunt folosite în


63/174

prezent pentru construcţia fundurilor

celulelor pot fi împărţite în două categorii:

a. silozuri fără un spaţiu liber sub celule, la

care materialul depozitat reazemă direct

pe radier sau prin intermediul unei

umpluturi executate din bolovani, nisip,

beton sau pământ stabilizat;b. silozuri cu spaţiu liber sub celule, la care

materialul este susţinut de un planşeu

plan sub formă de pâlnie, la care sarcina

se transmite la fundaţiile silozului prinintermediul pereţilor sau a stâlpilor ce

susţin toată construcţia.

GALERIA SUPERIOARĂ


64/174

GALERIA SUPERIOARĂ

Galeria superioară constituie încăperea în care sunt dispuse benzile

transportoare şi tuburile telescopice de încărcare a celulelor. Pentru unele silozuri, înaceastă încăpere se amplasează şi alte instalaţii speciale necesare în procesul de

conservare a materialelor depozitate.

Dimensiunile şi forma galeriei superioare se aleg funcţie de tipul silozului şi

de natura materialului însilozat. Pentru silozurile de cereale, de exemplu, aceste galerii

sunt mai larg dimensionate decât pentru silozurile de ciment.

Scheletul de rezistenţă al galeriilor se face,de obicei, din cadre de beton

armat, acoperişul fiind realizat din planşee plane sau plăci subţiri cilindrice. Stâlpii

cadrelor se reazemă pe pereţii celulelor, fiind indicat a se amplasa în zonele de

intersecţie a pereţilor.

Atât la silozurile executate din elemente prefabricate cât şi la cele monolite


65/174

p ş

cu cofraj glisant este indicat ca galeria să fie realizată din elemente prefabricate. La

unele silozuri, pentru a se economisi cofrajele şi, totodată, pentru a se elimina ridicarea

prefabricatelor la înălţime mare, elementele scheletului de rezistenţă se execută cuelemente preturnate pe planşeul superior al corpului celulelor.

GALERIA INFERIOARĂ


66/174

GALERIA INFERIOARĂ

Galeriile inferioare sunt dispuse pe un nivel sau două, la silozurile la care

sunt prevăzute spaţii libere funcţionale sub celule. În cazul când este prevăzut unsingur nivel, în spaţiul acestuia se efectuează operaţiile de descărcare, încărcare , şi

expediere în saci a materialului.

În cazul când în afara acestui nivel există și un nivel inferior, acesta serveşte

la primirea, sortarea, cântărirea, dirijarea materialului spre elevatorul situat în turn

pentru ridicarea materialului la galeriile superioare (pentru încărcarea celulelor).

Scheletul de rezistenţă a galeriilor Inferioare este alcătuit din înşişi pereţii

celulelor, care se continuă până la fundaţii, sau din stâlpi de susţinere din beton armat

pe care reazemă celulele. Dispunerea şi numărul stâlpilor depind de dimensiunile

celulelor şi de sarcinile ce sunt transmise de bateria de celule.


67/174

Numărul de stâlpi

corespunzători fiecărei celule este de

4…12. Pentru a nu se împiedica

desfăşurarea normală a procesului

tehnologic, este indicat a se reduce pe

cât este posibil numărul de stâlpi,

urmărind adoptarea soluţiilor fără stâlpi

intermediari de susţinere a fundului

celulelor.

Calculul stâlpilor se face în

ipoteze simplificatoare. Cei centralii

pentru sarcini fundamentale pot fi

consideraţi comprimaţi centric, iar cei

marginali excentric.

FUNDAȚIILE SILOZURILOR


68/174

FUNDAȚIILE SILOZURILOR

Rezolvarea corespunzătoare a fundaţiilor la silozuri este o problemă, delicată.

La concepţia fundaţiilor este necesar a se avea în vedere că silozurile sunt construcţii

înalte cu dimensiuni în plan relativ mici şi totodată care transmit sarcini importante

terenului.

Având în vedere deci presiunile mari care apar fi necesitatea asigurării unor

tasări uniforme, sistemul de fundaţii folosit la silozuri pentru terenuri bune de fundare se

adoptă sub formă de radier general, iar pentru terenuri slabe fundaţii pe piloţi bătuţi sau

foraţi, peste care se toarnă un radier din beton armat.

Radierele se execută de obicei sub formă de planşee cu rețele de grinzi

întoarse. În cazul terenurilor macroporice, se vor lua măsuri pentru îndepărtarea apelor

de suprafaţă pe o zonă de protecţie de câţiva metri în jurul silozului, mai cu seamă

pentru a nu crea condiţii de tasări inegale a terenului.

Fundaţiile sub forma de radiere generale şi pe piloţi se proiectează şi se

executa în mod obişnuit.


69/174

TURNUL ELEVATORULUI

Turnul elevatorului susține instalaţiile elevatoare pentru transportul peverticală a materialului. În turn se amplasează şi scara de acces la galeriile superioare.

De obicei turnul se execută din pereți din beton armat sau numai din

schelet de beton armat şi pereți autoportanţi, fiind separat prin rost de corpul

celulelor.

Rostul are rolul eliminării fisurilor oare ar apărea datorită tasărilor inegale

î ntre cele două construcţii care sunt încărcate mult diferit.


70/174

Determinarea stărilor reale de tensiuni în elementele silozurilor este dificilă,

datorită caracterului spaţial în care pereţii lucrează cu celelalte elemente. Astfel, calculul

se efectuează cu programe de calcul bazate pe metoda elementului finit, utilizându-se

modele spațiale.

Calculul silozurilor constă în:

calculul presiunilor,

calculul eforturilor,

dimensionarea secţiunilor.

Complexitatea factorilor care influenţează presiunea materialului însilozat

asupra pereţilor celulelor este greu să fie luată în caloul în totalitatea ei. La

elaborarea diferitelor teorii de calcul s-au făcut simplificări, datorită cărora

presiunile calculate pentru unele zone ale celulelor rezultă adeseori cu mai mult

de 100% diferite faţă de cele reale.

CALCULUL SILOZURILOR


71/174

Pentru a se putea face o apreciere cât mai corectă a presiunilor

este necesar a se cunoaşte proprietăţile materialelor însilozate. Î n cele ce

urmează se analizează câteva din proprietăţile mai importante pentru a seputea face o serie de aprecieri asupra stabilirii caracteristicilor necesare

efectuării calculelor.

C ompre sibi l i tatea

Densitatea materialelor granulare nu este o oonstantă ea creşte cu

presiunea datorită compresibilităţii. De exemplu, în cazul cerealelor, această

variaţie nu poate fi neglijată, ajungînd la valori destul de mari. Astfel la

gr âu, la o presiune de 5 tf/m, creşterea este de 4-5%. Modificarea densităţii

influenţează şi unghiul de frecare internă.

U h i l d f


72/174

Ungh iul de frecare

Unghiul de frecare se modifică în funeţie de viteza de deplasare a

granulelor şi depinde de gradul de compresibilitate. Unghiul de frecaredescreşte pe măsură ce alunecarea relativă a granulelor creşte. Aceasta se

întâmplă, bineînţeles, pînă la o anumită deplasare limită. De aceea este

indicat a se cunoaşte pentru materialele însilozate unghiul de frecare maxim

corespunzător la deplasări mici şi unghiul de frecare minim la deplasări mari.


73/174

Analizînd funcţia care dă

variaţia presiunilor orizontale şiverticale, se constată că forma ei este

exponenţială.

O dată cu creşterea înălţimii

creşterea presiunii devine din ce î n ce

mai mică, tinzînd asimptotic la un

maximum.


74/174

ELEMENTE CONSTRUCTIVE

Folosirea cofrajelor glisante, cu ajutorul cărora se execută astăzi silozurile

monolite, impune ca grosimea pereţilor să nu coboare sub 15 cm. Pentru silozurile cu

diametrul de 6 m, grosimea pereţilor se ia de 16 cm, iar pentru silozurile cu diametrul de

12, 15, 18 şi 24 m, nu mai puţin de 20 cm. Din aceleaşi motive, grosimea pereţilor pe toată

înălţimea celulelor se realizează constantă.

Clasa betonului pentru executarea pereţilor va fi cel puţin C12/15. Pentru

silozurile în care se păstrează materiale a căror temperatură poate ajunge la mai mult de

50°C, clasa betonului va fi cel puţin C16/20.

Experienţa de exploatare a silozurilor a scos în evidenţă necesitatea armării

duble a pereţilor silozurilor. Secţiunile pot fi proiectate ca simplu armate numai la celulele

interioare şi în zona treimii superioare a celulelor exterioare.


75/174

Armătura transversală se execută sub formă de segmente de cerc din bare de

diametru 8...16 mm. În general se recomandă a se folosi armături cu profil periodic care

asigură o conlucrare mai bună cu betonul. Inelele se dispun la distanţa de 10...20 cm.

Locul de înnădire a barelor inelare se va alterna pe înălţimea silozului în aşa mod

încît nici într-o secţiune verticală să nu apară mai mult de 25% din bare înnădite.

O soluţie mai raţională de armare a celulelor o constituie folosirea plaselor

sudate care din fabrică pot fi realizate curbe.

La dispunerea armăturii transversale de la partea inferioară a pereţilor celulelor

se va ţine seama că acestea, în cazul rezemării pe stîlpi, lucrează ca grinzi pereţi. De

asemenea, se dă atenţie armării zonelor de legătură între celule şi pereţii stelelor, ţinînd

seama de eforturile suplimentare de încovoiere.

Armătura verticală de obicei se


76/174

Armătura verticală de obicei se

alcătuieşte din bare de minim 10 mm

diametru, care se dispun în pereţi la distanţa

de 30...35 cm. Înnădirea barelor verticale se

face fără ciocuri.

În zona inferioară a celulelor,

adeseori este necesar ca armătura verticală

să fie îndesită, după cum rezultă din calcul.

Această armătură trebuie să fie totodată

capabilă să asigure ancorarea pâlniei de

pereţii silozului.

La pereţii armaţi dublu, armătura

exterioară şi interioară se leagă în dreptul

fiecărui inel cu sîrmă de diametru 2-3 mm,

dispusă la distanţa de 50-70 cm.


77/174


78/174


79/174


80/174

Rezervoarele pot fi clasificate după mai multe criterii:


81/174

după destinația rezervoarelor:

rezervoare pentru apă potabilă;

rezervoare pentru apă industrială; rezervoare pentru lichide, altele decât apa;

cuve și bazine din cadrul stațiilor de tratare;

cuve și bazine din cadrul stațiilor de epurare;

după modul de amplasare: rezervoare îngropate;

rezervoare semi- îngropate;

rezervoare de suprafaţă ;

rezervoare de înălţime (turnuri&clădiri); după formă:

rezervoare rectangulare;

rezervoare poligonale;

rezervoare cilindrice;

din punctul de vedere al compartimentării:


82/174

rezervoare cu o singură încăpere;

rezervoare cu camere paralele;

rezervoare cu camere ochelari;

rezervoare cu camere concentrice;

din punctul de vedere al protecţiei:

rezervoare acoperite;

rezervoare neacoperite;

din punctul de vedere al temperaturii lichidului:

rezervoare pentru lichide la temperaturi curente;

rezervoare pentru lichide cu temperaturi

ridicate şi de condensare ; din punctul de vedere tehnologic:

rezervoare monolite din beton armat;

rezervoare monolite precomprimate;

rezervoare prefabricate.

Alegerea formei şi a dimensiunilor rezervorului se va face ţinând seama


83/174

de o serie de factori printre care:

fluxul tehnologic pe care-l deserveşte;

amplasarea rezervorului (suprafaţa disponibilă în plan);

modul de lucru static;

tehnologia de execuţie şi exploatare;

economicitatea soluţiei.

Tendinţa este ca pentru o capacitate dată, forma să fie astfel aleasă încâtsă necesite un consum minim de material de construcţie. Forma optimă în plan

pentru a se asigura un consum minim de material şi pentru optimizarea stării de

eforturi interioare este cea circulară.

În practică se recomandă ca rezervoarele de apă cu capacităţi până la5000 m3 să aibă forma circulară în plan. În cazul capacităţilor mai mari, se poate

opta între forma circulară şi dreptunghiulară în plan, pe baza unor calcule tehnico-

economice. O privire de ansamblu asupra corelaţiei între formă, structură și

capacitate este dată în tabelul 1.

Tabelul 1 – Forme recomandate pentru rezervoare


84/174

Forma Tip structură Capacitatea

m3 Avantaje

Cilindrică

beton armat 50…500- structurale

- economie de armăturibetonprecomprimat

500…50 000

Prismatică

beton armat 50…50 000

- utilizare rațională a terenuluibeton

precomprimat 5 000…50 000

Oarecare beton armat 50…100 000 - adaptare la condiții locale

În cazul rezervoarelor îngropate, între umplutura de pământ şi pereţi,

respectiv planşee, se prevede o izolaţie hidrofugă.

La rezervoarele de apă potabilă trebuie respectate o serie de condiţii

sanitare şi se impune efectuarea unor amenajări pentru evacuarea apelor de

suprafaţă, împrejmuiri etc. În general, rezervoarele se execută cu două

compartimente, pentru ca în timpul curăţirii sau reparării unui compartiment,

celălalt să poată fi exploatat

în continuare.

ALC ĂTUIREA REZERVOARELOR


85/174

Alcătuirea constructivă a rezervoarelor trebuie să conducă la realizarea

unor structuri care pot prelua în

bune condiţii solicitările

datorate acţiunilor

la care

sunt supuse pe durata execuţiei şi în exploatare, astfel încât să se asigure

cerinţele fundamentale de rezistenţă, stabilitate, durabilitate şi etanşeitate. La

acestea se adaugă pentru rezervoarele de înmagazinarea apei potabile şi

cerinţa de păstrarea calităţii apei.Rezervoarele din beton precomprimat oferă condiţii superioare de

etanşeitate şi siguranţă în exploatare faţă de cele din beton armat, datorită faptului

că ele sunt astfel concepute încât, în exploatare să fie solicitate la eforturi de

compresiune în pereţi.La realizarea în tehnologia cu elemente prefabricate a pereţilor

rezervoarelor, se va ţine seama de necesitatea asigurării unor condiţii perfecte de

realizare a monolitizării şi etanşării rosturilor verticale şi orizontale.

Executarea rezervoarelor alcătuite cu elemente prefabricate prezintă


86/174

Executarea rezervoarelor alcătuite cu elemente prefabricate prezintă

următoarele avantaje faţă de cele executate cu pereţii din beton monolit:

elementele prefabricate se execută în fabrici de prefabricate sau

în poligoane special amenajate pe şantier, obţinându-se astfel

un beton compact omogen;

posibilitatea realizării unui beton cu grad de permeabilitate redus

permite renunţarea la tencuielile interioare;

se elimină cofrajele pentru turnarea pereţilor ;

se scurtează considerabil durata de execuţie a

rezervorului.

Dintre dificultăţile

legate de prefabricarea rezervoarelor cea mai

importantă este realizarea constructivă a zonelor de îmbinare dintre elementele

prefabricate ale peretelui, precum şi dintre radier şi perete, astfel ca ele să

asigure o etanşeitate perfectă.

Cele mai utilizate soluţii constructive pentru rezervoarele de


87/174

înmagazinarea apei sunt constituite din două tipuri de construcţii care

alcătuiesc împreună un ansamblu funcţional compus din:

rezervorul propriu-zis;

casa vanelor, construcţia care adăposteşte zona de capăt a

conductelor şi instalaţiilor şi face legătura între rezervor şi reţeaua de

instalaţii exterioare.

Structura rezervoarelor pentru înmagazinarea apei este alcătuită în


88/174

general din următoarele subansamble:

A. Placa de fund care este un element elastic cu o grosime de cca. 15-

25 cm, realizat din beton armat cu gradul de impermeabilitate . Sub placă se

execută un strat de egalizare realizat din beton care asigură un grad de

impermeabilitate . În unele cazuri între placa de fund şi betonul de egalizare, ca

măsură de impermeabilizare, se prevede o izolaţie hidrofugă. Placa de fund se

separă printr-un rost de tasare atât de fundaţia inelară a peretelui cât şi faţă de

fundaţia stâlpului central. Placa de fund transmite la teren presiunea exercitată

de lichidul înmagazinat. Rosturile de tasare se prevăd datorită faptului că

fundaţia inelară a peretelui lucrează individual transmiţând la teren pe toată

durata de exploatare a construcţiei, încărcări importante. Prevederea rostului de

tasare face ca solicitările elementelor menţionate să fie simple, uşor de controlat

în calcul şi astfel se înlătură pericolul fisurării plăcii de fund datorită tasărilor

inegale, a contracţiei betonului, sau datorită variaţiilor de temperatură.

B. Fundaţia inelară a peretelui - se realizează în general din beton cu

un grad de impermeabilitate10P


89/174

un grad de impermeabilitate .

C. Peretele rezervorului se realizează din elemente monolite sau

prefabricate din beton armat sau precomprimat. În general, pentru capacităţi de

peste 500 mc rezervoarele, precomprimate sunt mai ieftine faţă de cele din beton

armat. În cazul utilizării betonului precomprimat, pot fi adoptate mai multe soluții:

cu fascicule pozate în tecile montate înaintea betonării elementelor

prefabricate;

prin precomprimare exterioară:

prin înfăşurare cu sârmă SBP;

cu toroane pozate la exterior pe perete;

cu armătură gresată, realizată din două s-au mai multe toroanefixate în mantale de protecţie (realizată din mase plastice),

pozată la exterior pe perete.

D. Stâlpul central se realizează prefabricat din beton având secţiunea

poligonală. Stâlpul se montează într -o fundaţie pahar.

8 P


90/174

E. Acoperişul rezervorului

este de tip plan şi se execută înmajoritatea cazurilor din elemente

prefabricate de tip „T". Acoperişul are

prevăzute două goluri de acces spre

interiorul şi exteriorul rezervorului

dotate cu scări metalice.

Pentru realizarea rezervoarelor

cu elemente prefabricate de pereţi

asamblate prin precomprimare, există o

gamă foarte variată de soluţii.

CALCULUL REZERVOARELOR


91/174

Rezervoarele sunt construcţii spaţiale complexe. Modul de distribuţie a

tensiunilor în elementele componente ale rezervoarelor - acoperiş, pereţi şi radier -depinde de forma rezervorului, alcătuirea elementelor componente şi, în mare măsură,

de legăturile care există între ele.

Astfel, în cazul când pereţii rezervorului sunt simplu rezemaţi pe fund

(lunecarea marginii peretelui după direcţia orizontală fiind liberă) şi nu sunt legaţi nici

de acoperiş, eforturile care apar în pereţi, datorită presiunii lichidului sau acţiunii

presiunii pământului, sunt în întregime preluate de inelele orizontale (în cazul

rezervoarelor cilindrice) sau de cadrele transversale (în cazul rezervoarelor cu secţiunea

transversală poligonală). Dacă în locul unei simple rezemări peretele rezervorului

este legat monolit de radier şi de acoperiş, atunci stările de tensiune care apar

sînt modificate, deplasarea după orizontală a marginii peretelui fiind împiedicată.


92/174

Modul de solicitare al pereţilor rezervoarelor cilindrice libere la margine

Modul de solicitare al pereţilor rezervoarelor cilindrice cu pereții legați monolit de

placa radierului


93/174

PARTICULARITĂȚI TEHNOLOGICE


94/174

PARTICULARITĂȚI TEHNOLOGICE

Realizarea rezervoarelor din beton precomprimat pentru obținerea unor

economii de material și pentru realizarea etanșeității în cazul rezervoarelor prefabricate

implică tehnologii specifice.

În vederea reducerii până la anulare a eforturilor inelare de întindere produse

de presiunea lichidului înmagazinat, în funcţie de particularităţile constructive (monolit

sau prefabricat), se pot adopta două soluții:

soluţia precomprimării discrete, cu inele segmentate de armătură

pretensionată, dispuse la distanţe semnificative pe verticală, ancorate în

nervuri verticale din beton armat;

soluţia precomprimării continue, prin înfăşurarea sub tensiune mecanică a

unui fir din oţel de înaltă rezistenţă, cu pas mic, utilizând un număr minim

de blocaje mecanice.


95/174

Dispunerea în plan orizontal a fasciculelor pretensionate segmentate


96/174

Sistemul Sainrapt şi Brice de precomprimare continuă:1 - pupitru de comandă; 2 - reostat de tensiune; 3 - manometrul presei; 4 - arcul de întindere a cablului de

tracţiune; 5 - cablu de tracţiune; 6 - role de deviere; 7 - presă; 8 - scripete de întindere a sârmei; 9 - scripete de întindere a cablului de tracţiune; 10 - reductor pentru sârma întinsă; 11 - reductor pentru cablul de tracţiune; 12

- diferenţial; 13 - motor diferenţial; 14 - elcotron; 15 - cuplaj hidraulic; 16 - motorul principal de tracţiune; 17 -bobina sârmei; 18 - frâna bobinei; 19 - cap de cal; 20 - reductori de suspensie; 21 - macara pentru ridicarea

bobinei de sârmă; 22 - cărucior mobil; 23 - sârme înfăşurate sub tensiune (zonă fretată); 24 - peretele

rezervorului


97/174

Principiul precomprimării continue prin înfăşurare cu instalaţia INCERC - BAC:1 - cărucior superior; 2 - cărucior suspendat; 3 - colac de sârmă din oţel de înaltă rezistenţă (OIR);

4 - sârmă pretensionată prin procedeu mecanic; 5 - lanţ Gall; 6 - reazem central; 7 - scară


98/174

Procedeul de precomprimare Mo-Ta-La:

1 - bară verticală de ancoraj; 2 - presă; 3 - pendul pentru diminuarea frecării


99/174

Pretensionarea prin procedeul electrotermic:

1 - armătură inelară; 2 - blocaj; 3 - perete rezervor; 4 - mortar/microbeton.

PARTICULARITĂȚI DE ALCĂTUIRE


100/174

Prin alcătuire constructivă şi simulări numerice corespunzătoare, trebuie să se

obţină recipienţi care să poată prelua, în bune condiţii, solicitările induse de acţiunile la

care sunt supuşi aceştia durata execuţiei, în exploatarea curentă, respectiv la cutremure

moderate/majore, fără a-şi pierde etanşeitatea.

La adoptarea soluţiilor prefabricate trebuie respectate mai multe exigențe

pentru obținerea unei etanșeități corespunzătoare:

realizarea de rosturi armate cu o lăţime de minimum 25 cm şi cu o profilare şi

tratare corespunzătoare a feţelor spre rost a elementelor prefabricate;

precomprimarea pereţilor realizaţi din elemente prefabricate, în cazul

structurilor axial simetrice; conceperea/realizarea de îmbinări corespunzătoare ale elementelor prefabricate

cu radierul şi eventual cu acoperişul, bazate pe verificări experimentale

concludente.

În cazul realizării în soluţie prefabricată a pereţilor recipienţilor


101/174

paralelipipedici, atunci când această soluţie este inevitabilă, este obligatorie

prevederea următoarelor măsuri:

executarea zonelor de colţ şi de legătură în soluţie monolită;

dimensionarea şi alcătuirea corespunzătoare a nodurilor, cu verificări

experimentale concludente, privind comportarea seismică potenţială sau la

tasări diferenţiate.

La rezervoarele amplasate pe terenuri macroporice sau sensibile la umezire,

conductele vor fi montate în galerii şi canivouri vizitabile, respectându-se prevederile

normelor privind execuţia construcţiilor fundate pe terenuri sensibile la înmuiere.

Grosimea plăcii radierului recipientului se stabileşte prin calcul în funcţie de

mărimile solicitărilor, de clasa şi gradul de impermeabilitate a betonului, respectiv de

presiunea exercitată de lichidul înmagazinat, fără a fi mai mică de 200 mm.

Grosimea pereţilor exteriori, stabilită prin calcul, va fi minim:


102/174

180 mm în cazul pereților din beton armat monolit;

200 mm în cazul pereților din beton monolit precomprimat cu fascicule

înglobate;

150 mm în cazul pereților din elemente prefabricate cu înălţimea H < 4 m;

170 mm în cazul pereților din elemente prefabricate cu 4 m < H < 6 m;

190 mm în cazul pereților din elemente prefabricate cu H > 6 m.

200 mm în cazul rezervoarelor pentru lichide agresive.

Grosimea elementelor prefabricate pe zona rostului de îmbinare va fi minim

200 mm. Îngroşarea va fi realizată având în vedere următoarele condiţii:

porţiunea cu această grosime va avea cel puţin 200 mm lăţime;

panta îngroşării nu va depăşi valoarea ¼ ;

dimensiunile şi forma aleasă nu vor crea dificultăţi la realizarea lucrărilor

ulterioare (tencuieli, protecţii) şi la exploatarea rezervorului.

EXEMPLE DE SISTEME CONSTRUCTIVE


103/174

Rezervor circular din beton armat monolit (300 m3 )


104/174

Rezervoare cilindrice cuplate din beton armat monolit

Rezervor de mare capacitate (284 000 m3 ) cu perete tronconic


105/174

Rezervor cilindric circular cu camere concentrice (2 x 1 000 m3 )


106/174

Rezervor cilindric circular integral prefabricat (30 000 m3 )


107/174

Rezervor rectangular prefabricat de 3 500 m3


108/174

Castelele de apă sunt


109/174

Castelele de apă sunt

construcţii inginereşti alcătuite dintr-un

rezervor de apă aşezat la o anumită înălţime faţă de teren (pe un turn).

Castelele de apă sunt părţi componente

ale unor reţele de alimentare cu apă.

Realizarea unor astfel de construcţii areca scop înmagazinarea unei rezerve de

apă la o anumită înălţime, pentru a se

asigura în reţeaua de alimentare sau

distribuţie o presiune constantănecesară în exploatare.

Avantajul castelelor de apă faţă de

rezervoarele îngropate cu staţii de pompare sunt:


110/174

g p ţ p p

se asigură o alimentare continuă cu apă la

presiune constantă, exploatarea reţelei nefiind

condiţionată de defecţiunile ce pot apărea la

staţiile de pompare sau de întreruperile de

curent electric;

debitul poate fi variat du

pă voie,

fără a fi

necesare pentru aceasta instalaţii speciale sau

întreruperi de alimentare a unor sectoare;

spaţiul pe care îl ocupă castelele de apă este mai

redus faţă de cel necesar executăriirezervoarelor îngropate şi a instalaţiilor de

pompare.

Castelele de apă, în general, sunt construcţii izolate, care au o înălţime mai


111/174

mare decât construcţiile învecinate, constituind astfel un element dominant, văzut din

toate părţile, mai ales atunci când sunt aşezate pe locurile mai înalte din complexul pe

care îl deservesc. De aceea, la proiectarea lor este necesar a se da o atenţie deosebită

aspectului arhitectonic.

Cu toate că în acest sens s-au făcut multe studii, nu se poate spune, în general,

că soluţiile arhitectonice care se adoptă astăzi pentru castelele de apă sunt satisfăcătoare.

Aceasta se datoreşte şi dificultăţilor oare apar la proiectarea castelelor de apă, forma

rezervorului şi a turnului fiind adeseori dictate de cerinţele rezolvării raţionale a

problemelor de rezistenţă şi de execuţie, privită prin prisma economiei de materiale,

cost şi durată de realizare a investiţiilor.

Se poate aprecia că evazarea părţii superioare a castelului îmbunătăţeşte

aspectul arhitectonic şi, totodată, reprezintă o soluţie mai avantajoasă pentru construcţia

rezervorului.


112/174

La proiectarea castelelor de apă este necesar a se avea în vedere

necesitatea realizării izolaţiei termice a rezervorului şi a conductelor de


113/174

aducţiune, alimentare şi evacuare. Î n acest sens, pentru izolarea termică a

rezervorului pot fi folosite următoarele sisteme:

Peretele rezervorului se acoperă în exterior cu un material termoizolant

(de obicei sub formă de plăci termoizolante) care se protejează înspre

exterior cu o şapă armată. Prin adoptarea acestei soluţii nu este suficient

asigurată posibilitatea de control a infiltraţiilor de apă în stratul izolator,

care, atunci cînd se produc, reduc în mare măsură proprietăţile de izolare

termică ale acestuia, iar îngheţarea apei de infiltraţie poate provoca, într -

un interval scurt de timp, degradarea izolaţiei.

Se construieşte un perete exterior (de protecţie) la o distanţă de circa 5-

10 cm de peretele rezervorului. Spaţiul liber dintre cei doi pereţi se umple

cu un material termoizolant, cum ar fi vata de sticlă, zgură, rumeguş,

pâslă minerală etc. Apare însă același dezavantaj ca la primul sistem.

Se construieşte prin intermediul unui perete exterior o încăpere

i d d tă î j l l i d lăţi 0 40 1 50 S ţi l t


114/174

independentă în jurul rezervorului de lăţime 0,40 …1,50 m. Spaţiul creat

fie că este încălzit, fie că este izolat termic prin peretele exterior, a cărui

grosime este determinată din condiţia impusă de cerinţele de exploatare

care limitează variaţia de temperatură a apei.

Pentru izolarea termică a conductelor sunt folosite diferite procedee

funcţie de modul de alcătuire a construcţiei turnului, de folosirea spaţiului de sub

rezervor şi a regimului de funcţionare a instalaţiei de alimentare. De la caz la caz

se adoptă:

încălzirea-spaţiului din turn;

introducerea tuturor conductelor într -un tub central care este încălzit sau

umplut cu material izolator ;

izolarea conductelor prin aplicarea unui strat de material izolator, de

grosime suficientă, direct pe peretele conductelor.

Castelele de apă din beton pot fi clasificate astfel:

a. După regimul de funcţionare:


115/174

cu regim continuu, la care problemele de izolare termică de obicei se

rezolvă foarte simplu, apa în circulaţie fiind ferită de îngheţ ;

cu regim de funcţionare cu intermitenţă, la care este necesar a se asigura

o bună izolaţie atît a rezervorului cât mai cu seamă a conductelor de

aducţiune, de alimentare şi preaplin.

b. După destinaţia funcţională a castelului:

pentru alimentare cu apă potabilă;

pentru alimentare cu apă industrială;

pentru alimentare cu apă de incendiu;

alte destinații;

c. După capacitatea rezervorului de apă:

capacitate mică (pînă la 100 m3);

capacitate mijlocie (100 - 500 m3);

capacitate mare (peste 500 m3).


116/174

ALCĂTUIREA CASTELELOR DE APĂ


117/174

Elementele principale ale construcţiei castelelor de

apă sunt:

rezervorul cu sau fără cameră de protecţie;

turnul de susţinere al rezervorului, inclusiv podestele şi

scările de acces;

fundaţia;

construcţii anexei camera vanelor şi staţia de pompare.

Placa de fund a acestor rezervoare de obicei nu

reazemă continuu pe toată suprafaţa, aşa cum se î ntâmplă

la rezervoarele îngropate sau la cele dispuse la nivelul

solului. Fundul rezervoarelor castelelor de apă, în mod

curent, se alcătuieşte dintr-o placă curbă, în formă de

cupolă sferică sau tronconică, fiind rezemată pe un inel.

Soluţia realizării unor funduri în formă de cupolă prezintă însă unele

dezavantaje de execuţie, mai cu seamă în cazul rezervoarelor monolite, la care


118/174

j ţ , ,

cofrajul devine destul de complicat. De asemenea, prin această soluţie, uneori,

nu poate fi satisfăcător rezolvată independenţa de deformare a rezervorului înraport cu elementele superioare ale turnului (care este necesar a fi obligatoriu

realizată, de exemplu, când în rezervor se păstrează apă la anumite

temperaturi ridicate), ceea ce poate conduce la apariţia, în unele cazuri, a unor

eforturi suplimentare importante.Din acest motiv, la unele castele de apă cu capacitate mare, proiectanţii

preferă să adopte soluţia cu rezervorul de apă construit independent de structura

turnului. Î n acest caz, fundul rezervorului se alcătuieşte dintr-o placă circulară

care reazemă direct sau prin intermediul unui strat de nisip sau de asfalt peplanşeul superior al turnului. Aceste planşee se execută cu grinzi principale şi

secundare sau cu reţele casetate. Planşee de acest gen sunt necesare a fi

executate întotdeauna cînd sînt folosite rezervoare metalice.

Forma rezervoarelor din beton armat folosită la construcţia castelelor de apă

este cilindrică, conică sau hiperbolică. Secţiunea circulară este, totdeauna, mai


119/174

avantajoasă faţă de secţiunile pătrate sau dreptunghiulare care la rezervoarele

castelelor de apă nu se aplică.

Forma tronconică şi mai cu seamă cea hiperbolică este mai raţională decât

forma cilindrică, deoarece asigură o distribuţie mai raţională a materialului pe înălţimea

peretelui (ţinând seama de variaţia eforturilor de întindere care apar sub acţiunea

presiunii apei) și asigură un aspect arhitectonic mai plăcut. De asemenea, prin aplicarea

formei tronconice sau hiperbolice la construcţia pereţilor se reduc dimensiunile

fundului rezervorului. Forma cilindrică însă prezintă unele avantaje de execuţie.

În principiu, turnurile castelelor de apă, ca structuri de rezistenţă, executate în

d i ii l i ă î ăl i l d ă fi l ă i d ă i


120/174

vederea susţinerii la o anumită înălţime a rezervoarelor de apă, pot fi alcătuite după trei

sisteme:

cu schelet realizat din stâlpi de beton armat legaţi prin centuri şi planşee (alcătuind

structuri spaţiale de cadre);

cu schelet din elemente sub formă de reţea legate transversal cu grinzi sau planşee

(alcătuind sisteme spaţiale cu zăbrele);

cu schelet din pereţi continui din beton armat cu sau fără îngroşări.

Turnurile cu schelet alcătuit din stâlpi şi pereţi continui pot fi executate din beton

armat monolit sau din elemente prefabricate asamblate prin monolitizarea lor, în dreptul

îmbinărilor, sau prin precomprimare. Turnurile cu schelet din elemente sub formă de reţea

se execută numai din elemente prefabricate.

În general, sistemele

monolite la alcătuirea turnurilor


121/174

pentru castelele de apă prezintă o

serie de dezavantaje faţă de sistemeleprefabricate, dintre care enumerăm:

necesită un consum mare de

cherestea pentru cofraje şi mai

cu seamă pentru eşafodaje; durata de execuţie este mare;

turnarea, transportul şi

compactarea betonului la înăl-

ţime sunt lucrări dificile.

Castelele de apă sunt construcţii înalte dezvoltate pe suprafaţă redusă

care, adeseori, sînt încărcate cu sarcini importante. Din acest motiv, fundaţia


122/174

castelelor de apă trebuie astfel rezolvată, încât să asigure în situaţiile cele mai

dezavantajoase de încărcare (rezervorul plin) presiuni şi deformaţii pe teren care

să nu le depăşească pe cele limită şi, totodată, să asigure stabilitatea

construcţiei la acţiunea vântului şi a cutremurului (rezervorul gol).

Î n mod curent, fundaţiile castelelor de apă se execută sub formă de

inel cu secţiurea

sau sub formă de radier .

Î n cazul deschiderilor mari ale bazei turnului pot fi folosite radiere pe

grinzi principale şi secundare sau radiere cu grinzi dispuse în reţea. La castelele

cu rezervoare de capacitate redusă, în cazul folosirii tuburilor pe stîlpi, pot fi

folosite fundaţii pahar executate din beton turnat monolit sau prefabricat.

Î n cazul terenurilor slabe, pentru castelele de apă de mare capacitate,

fundaţiile pot fi executate pe piloţi care se distribuie fie inelar, pe un r ând sau

două (legaţi cu un inel care susţine turnul), fie cu radier general, care leagă

piloţii pe

toată suprafaţa bazei turnului, la partea lor

superioară.

CALCULUL CASTELELOR DE APĂ


123/174

Rezervoarele folosite la castelele de apă în ceea ce priveşte modul lor de

solicitare se deosebesc de rezervoarele îngropate prin:

modul de rezemare al fundului, care la rezervoarele castelelor de apă este

acţionat numai de presiunea apei dinspre interior, fără a fi solicitat la

presiunea pământului;

acţiunea presiunii vântului care poate provoca la rezervoarele castelelor de

apă, atunci când acestea nu sunt protejate de camere speciale (în cazul

diametrelor mari), momente încovoietoare ce solicită secţiunile verticale ale

rezervoarelor (care provoacă turtirea rezervorului); presiunea vântului

provoacă şi momente încovoietoare care solicită secţiunile orizontale;

influenţa efectului temperaturii, contracţiei şi curgerii lente provoacă în cazul

rezervoarelor aeriene eforturi mai mari decât la rezervoarele îngropate.

TEHNOLOGII DE REALIZARE A CASTELELOR DE APĂ


124/174


125/174

Turnurile de răcire sunt construcţii speciale

destinate pentru răcirea apei în circuit închis. Dimensionarea


126/174

turnurilor de răcire se face funcţie de debitul de apă care

urmează a fi răcit şi de numărul de grade cu care trebuie

scăzută temperatura apei care urmează a fi recirculată.

Ca şi castelele de apă, turnurile de răcire sunt

construcţii izolate care au de obicei o înălţime mare în raport

cu construcţiile învecinate, constituind adeseori un element

dominant în complexul industrial în mijlocul cărora sunt

amplasate. Din acest motiv, la proiectarea turnurilor de

răcire trebuie să se aibă în vedere necesitatea realizării

unor forme arhitectonice plăcute, care însă trebuie

astfel alese încît să nu dăuneze asupra rezolvării

problemelor tehnologice şi de rezistenţă ale turnului.

Î n ceea ce priveşte rezolvarea

problemelor arhitectonice, dificultatea care


127/174

apare la proiectarea turnurilor de răcire

constă în aceea că profilul lor, determinat de

considerente funcţionale, nu se pretează

unor forme estetice. Dintre profilurile aplicate

la construcţia turnurilor de răcire, forma de

hiperboloid de revoluţie reprezintă o soluţie

care satisface (mai bine decât alte forme)

atât cerinţele tehnologice cât şi pe cele

arhitecturale. Din acest motiv, în ultimii ani s-

au executat în străinătate şi la noi în ţară un

mare număr de turnuri de răcire (mai cu

seamă pentru capacităţi mari) în formă de

hiperboloid de revoluţie din beton armat

monolit şi prefabricat.

Sistemul de răcire al apei în regim continuu prin folosirea turnurilor de

răcire prezintă o serie de avantaje faţă de sistemul de răcire al apei în regim


128/174

deschis, dintre care amintim:

apa este continuu recirculată, ceea ce face ca consumul de apă să fie

redus la pierderile de apă ce au loc în procesul de circulaţie care

reprezintă 5-10% din volumul total;

prin folosirea aceleiaşi ape (care în acest caz poate fi în mare parte

demineralizată) se evită formarea depunerilor de piatră şi nămol pe

pereţii conductelor, depuneri care, după cum se ştie, distrug instalaţiile;

Sistemul de răcire al apei în regim continuu prezintă însă şi o serie de

dezavantaje faţă de sistemul cu regim deschis, din care reţinem:

temperatura apei în regim închis nu poate fi redusă în procesul de răcirecu mai mult de 10-12° (la regimul deschis fiind de pînă la 25°);

investiţiile şi cheltuielile de întreţinere şi exploatare a instalaţiei pentru

răcirea apei în regim închis sînt incomparabil mai mari decît cele

necesare pentru răcirea apei în regim deschis.

Răcirea apei fierbinţi (care este adusă în turn de la diferite instalaţii) se face

prin schimbul de căldură care se produce între apă şi aerul ambiant din turn. Aerul în


129/174

acest caz este agentul care transportă continuu căldura de la apă către exterior. Pentru

ca schimbul de căldură să se producă într-un interval redus de timp, apa este

împrăştiată cu ajutorul unor instalaţii speciale, amplasate în interiorul turnului de răcire,

în aşa mod încât suprafaţa de contact între apă şi aer să fie foarte mare. Eliminarea

continuă a aerului încălzit din interiorul turnului şi introducerea aerului rece din exterior

se obţine prin tirajul natural sau forţat.Tirajul natural se obţine prin forțarea unor curenţi de aer care circulă de jos în

sus datorită diferenţei între greutatea aerului exterior şi rece şi greutatea aerului încălzit

şi umed din turn. Aerul cald se ridică continuu în coşul turnului, locul său fiind ocupat de

aerul rece. La turnurile cu tiraj forţat, circulaţia aerului se obţine cu ajutorulventilatoarelor. Î n acest caz, înălţimea turnului şi mai cu seamă secţiunea

acestuia se poate reduce simţitor faţă de cele necesare la turnurile cu tiraj

natural.


130/174

Turnurile de răcire pot fi clasificate după diferite criterii funcţionale şi

constructive, dintre care reţinem:

) D ă d l î i ă li i j l i ă i i d bi


131/174

a) După modul în care se asigură realizarea tirajului pentru răcirea apei deosebim:

turnuri de răcire cu tiraj natural;

turnuri de răcire cu tiraj forţat;

turnuri de răcire cu tiraj mixt.

b) După temperatura la care ajunge apa in urma răcirii deosebim:

turnuri cu răcire normală, care asigură răcirea apei până la 32° (pentru

temperatura aerului de 25° şi cu umiditate de 55%);

turnuri cu răcire adâncă care asigură răcirea apei până la 28°, folosite în

industria chimică;

turnuri cu răcire foarte adâncă, care asigură reducerea temperaturii apei până la

23 - 25°, folosite numai la instalaţii speciale.

Gradul de răcire influenţează asupra dimensiunilor turnurilor şi mai puţin asupra

problemelor legate de calculul şi alcătuirea elementelor din beton armat.


132/174

Turnurile de răcire cu tiraj natural sunt alcătuite din:

ALC ĂTUIREA TURNURILOR DE RĂCIRE


133/174

bazinul de apă;

instalaţia de răcire a apei;

scheletul de susţinere a coşului (care adăposteşte instalaţia de răcire) în

care sunt prevăzute şi golurile pentru admisia aerului;

coşul care asigură tirajul.


134/174

Bazinul de apă este rezervorul în care se înmagazinează apa după ce

a trecut prin instalaţia de răcire. Forma în plan a bazinului se face circulară sau

poligonală Dimensiunile în plan ale bazinului sînt determinate de suprafaţa de


135/174

Documents

Structuri Speciale Din Beton