STUDIU ZIDARIE INRAMATA

1

Cercetri privind comportarea diafragmelor de zidrie armat la ncrcri seismice

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN TIMISOARA Piata Victoriei Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA

Telefon 0256 403000* Fax 0256 - 403021 FACULTATEA DE CONSTRUCTII SI ARHITECTURA

Str. Traian Lalescu Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA Telefon 0256 - 404000; 404002 Fax 0256 -404010

DEPARTAMENTUL COSTRUCTII CIVILE, INDUSTRIALE SI AGRICOLE

LABORATOR DE GRADUL I AUTORIZAT PENTRU INCERCARI IN CONSTRUCTII

AUTORIZATIE MLPAT NR. 100 31027/25.05.2000 Str. Traian Lalescu Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA

Telefon 0256 - 403941 Fax 0256 403953 e-mail [email protected]

CERCETARI PRIVIND COMPORTAREA

DIAFRAGMELOR DE ZIDARIE ARMATA

LA INCARCARI SEISMICE

RAPORT FINAL DE CERCETARE

CONTRACT MECT-CNCSIS 2001-2003

2


UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN TIMISOARA Piata Victoriei Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA

Telefon 0256 403000* Fax 0256 - 403021 FACULTATEA DE CONSTRUCTII SI ARHITECTURA

Str. Traian Lalescu Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA Telefon 0256 - 404000; 404002 Fax 0256 -404010

DEPARTAMENTUL COSTRUCTII CIVILE, INDUSTRIALE SI AGRICOLE LABORATOR DE GRADUL I

AUTORIZAT PENTRU INCERCARI IN CONSTRUCTII AUTORIZATIE MLPAT NR. 100 31027/25.05.2000 Str. Traian Lalescu Nr. 2 - 1900 Timisoara - ROMANIA

Telefon 0256 - 403941 Fax 0256 403953 e-mail [email protected]

COLECTIV DE ELABORARE

Responsabil tema: prof.dr.ing. Dan Florian Tudor Colectiv: prof.dr.ing. Sevastean Ianca

As.dr.ing. Silviu Secula

Sl.dr.ing. Daniel Dan

As.ing.drd.Tamas Nagy

As.ing.drd. Marina Lute

2003

3


CUPRINS

CUPRINS 3

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE

1.1 MOTIVAIA LUCRRII 7

1.1.1 Zidria cea mai veche tehnic n construcii 7

1.1.2 Zidria prezent i perspective 11

1.2 CONINUTUL LUCRRII 13

1.3 DEFINIII I SIMBOLURI 16

1.3.1 Definiii 16

1.3.2 Simboluri 19

CAPITOLUL 2: STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND ALCTUIREA I

CALCULUL STRUCTURILOR CU DIAFRAGME DIN ZIDRIE

2.1 PROIECTAREA STRUCTURILOR DE REZISTEN CU

DIAFRAGME DIN ZIDRIE

24

2.1.1 Definirea structurilor de rezisten cu diafragme din zidrie. 24

2.1.2 Norme ce se refer la proiectarea structurilor de rezisten cu

diafragme din zidrie

25

2.1.3 Prevederile normelor actuale privind alctuirea i conformarea de

ansamblu a structurilor de rezisten cu perei portani din zidrie

32

2.2 NTRIREA PEREILOR STRUCTURALI DIN ZIDRIE 38

2.2.1 ntrirea pereilor structurali din zidrie conform prescripiilor de

proiectare de la noi din ar

38

2.2.2 Soluii de armare a pereilor structurali din zidrie utilizate la noi

n ar

43

2.2.3 Prevederile normelor din alte ri privind alctuirea pereilor din

zidrie armat

48

2.2.4 Gradul de utilizare a zidriilor armate 62

4


2.3 CALCULUL STRUCTURILOR DIN ZIDRIE LA ACIUNI

SEISMICE

65

2.3.1 Comportarea structurilor cu diagragme din zidrie la aciuni

seismice

65

2.3.2 Cteva aspecte privind interaciunea construcie fundaie - teren 71

2.3.3 Caracteristicile de calcul ale zidriilor 75

2.3.4 Calculul structurilor din zidrie la aciuni seismice conform P2-85 78

2.3.5 Calculul structurilor din zidrie la aciuni seismice conform

MP001-96

85

CAPITOLUL 3: NCERCRI EXPERIMENTALE PE ELEMENTE DE ZIDRIE

3.1 PREZENTAREA PROGRAMULUI DE NCERCRI

EXPERIMENTALE

89

3.3.1 Obiectivul cercetrii experimentale 89

3.1.2 Principiul de ncercare, caracteristicile standului experimental i

ale elementelor experimentale ncercate

91

3.1.3 Msurarea datelor experimentale 94

3.2 DESFURAREA I REZULTATELE NCERCRILOR

EXPERIMENTALE

96

3.2.1 Elementul de zidrie simpl ES 96

3.2.2 Elementul de zidrie armat EA1 99




3.2.6 Cteva comparaii ntre rezultatele obinute pe elementele de

zidrie

115

3.3 STABILIREA PE CALE EXPERIMENTAL A

CARACTERISTICILOR MECANICE ALE ELEMENTELOR DE

ZIDRIE NCERCATE

119

3.3.1 Determinarea rezistenei de rupere la compresiune i a modulului

de elasticitate

119

3.3.2 Determinarea rezistenelor mortarului i a armturilor 125

5


3.4 CALCULUL TEORETIC A CAPACITII PORTANTE A

ELEMENTELOR I COMPARAREA CU REZULTATELE

EXPERIMENTALE

129

3.4.1 Calculul cu relaiile din P2-85 129

3.4.2 Calculul numeric neliniar cu programul BIOGRAF bazat pe

metoda elementului finit

133

3.4.3 Calculul cu relaiile din MP001-96 prin intermediul programului

CAZIN 31

144

3.4.4 Concluzii cu privire la rezultatele obinute 153

CAPITOLUL 4: STUDII TEORETICE PRIVIND COMPORTAREA

DIAFRAGMELOR DE ZIDRIE LA ACIUNI ORIZONTALE

4.1 PREZENTAREA STUDIILOR TEORETICE 157

4.1.1 Scopul studiilor teoretice 157

4.1.2 Alegerea elementelor studiate i caracteristicile acestora 158

4.1.3 Aplicarea ncrcrilor 160

4.1.4 Metodele de calcul aplicate i rezultatele obinute 161

4.2 TRASAREA DIAGRAMELOR DE INTERACIUNE PENTRU

DIFERITE ELEMENTE DE ZIDRIE

163

4.2.1 Montant de zidrie simpl M-6.0 163






4.2.7 palet de zidrie simpl S-1.0 172

4.2.8 Montant de zidrie armat A-1.0 174

4.2.9 Montant de zidrie cu seciunea n T cu talpa ntins T-1.0s 176

4.2.10 Montant de zidrie cu seciunea n T cu talpa comprimat T-1.0d 178

4.2.11 Montant de zidrie cu seciunea n I, I-1.0 180

4.3 STUDIUL INFLUENEI LIMII TLPII ASUPRA CAPACITII

PORTANTE MAXIME LA DIAFRAGMELE CU SECIUNEA T I I

182

4.3.1 Diafragme cu seciunea T cu talpa comprimat 182

6


4.3.2 Diafragme cu seciunea I 183

4.4 CONCLUZIILE STUDIILOR TEORETICE 184

4.4.1 Concluzii privind curba de interaciune 184

4.4.2 Concluzii privind influena tlpilor diafragmele cu seciune T i I 186

CAPITOLUL 5: METODA PROPUS DE VERIFICARE A STRUCTURILOR CU

DIAFRAGME DIN ZIDRIE LA SEISM

5.1 CAPACITATEA PORTANT MAXIM LA NCRCRI

ORIZONTALE DIN SEISM A ELEMENTELOR DIN ZIDRIE

187

5.1.1 Enunarea problemei 187

5.1.2 Capacitatea portant maxim la ncrcri orizontale din seism a

montanilor de seciune dreptunghiular

189


paleilor de seciune dreptunghiular

192


montanilor cu seciune cu o talp (T) i cu dou tlpi (I).

195

5.1.5 Concluzii privind modalitatea de calcul a capacitii portante

maxime la ncrcri orizontale a diafragmelor de zidrie

195

5.2 VERIFICAREA STRUCTURILOR DE ZIDRIE LA NCRCRI

ORIZONTALE DIN SEISM

199

5.2.1 Ecuaia diagramei de interaciune C-0 199

5.2.2 Verificarea unui element izolat din zidrie la seism 200

5.2.3 Verificarea structurilor din zidrie la seism 202

5.2.4 Etapele de calcul n metoda propus 211

5.2.5 Exemplu de calcul pentru verificarea unei structuri din zidrie

simpl la aciunea seismului

213

5.2.6 Aplicarea metodei de calcul la expertizarea unei cldiri vechi din

zidrie

225

CAPITOLUL 6: CONCLUZII 231

BIBLIOGRAFIE 237

7


CAPITOLUL 1: INTRODUCERE

1.1 MOTIVAIA LUCRRII 1.1.1 Zidria cea mai veche tehnic n construcii

Zidria este cea mai veche tehnic n construcii iar carmizile din pmnt ars

reprezint cel mai vechi material de construcii artificial din istoria omenirii, sunt

cuvintele profesorului Pfefferman cu care i ncepe una din crile sale de specialitate [23].

Nenumratele construcii ale vechilor civilizaii ce au supravieuit n timp ilustreaz

posibilitile, robusteea i durabilitatea acestei tehnici de construire. Nedorind a denigra

calitile betonului armat nu putem fi convini c actualele construcii din beton armat vor

dinui peste veacuri aa cum cele din zidrie o fac nc.

Neputnd atinge performanele n nlime ale construciilor de beton armat, mai

ales a celor metalice, este de amintit totui c exist n lume i construcii din zidrie de

dimensiuni impresionante. n anii aizeci aptezeci, atunci cnd construciile din zidrie

erau la mod n Europa, s-a construit la Mons (Frana) un edificiu de 15 etaje avnd

destinaia de cmin studenesc. De asemenea blocul de locuine Buckingham din Evere

(Marea Britanie) este o structur din zidrie cu 12 etaje. Impresionante sunt i cldirile

industriale Betorix din Liege construite din zidrie armat din blocuri de beton, biserica

Saint-Francois dAssies etc.

Din punct de vedere istoric nu se poate preciza momentul apariiei primei carmizi.

nc n urm cu zece mii de ani oamenii au constatat c pentru a cldi un perete din pmnt

(argil nears) este mai practic s mpari dinainte argila n porii egale. Poriile mici de

argil erau astfel mult mai uor de manevrat i de zidit cu ele pereii solizi. Pentru a lega

ntre ele aceste crmizi s-a utilizat nti argila umed. Se poate considera astfel c

zidurile din argil reprezint cea mai veche form a zidriei.

Primele crmizi de argil au fost modelate de mn, fr nici o unealt, avnd o

form foarte neregulat. Inventarea tiparului a fost o mbuntire considerabil. Punnd

argila umed ntr-o form din lemn se putea obine o serie mare de crmizi identice ca

dimensiuni. Avantajul muchiilor drepte i a dimensiunilor fixe era i el evident.

Cercetrile arat c materialele de legtur, lianii, folosii n timpuri arhaice au fost

lutul (Ierichon anul 8000 .Hr), ipsosul (identificat de arheologi la piramida lui Kheops

~2700 .Hr) i varul nears (identificat n straturi arheologice de acum 10000 15000 de

ani) [4]. Momentul apariiei varului ars n istorie nu este pe deplin lmurit. Din anumite

8


date arheologice, dar i din referiri biblice (Cartea a 5-a lui Moise), ar rezulta anul 1200

.Hr. Se pare c fenicienii au fost primii care au utilizat mortare rezistente la apa

confecionate cu var ars cu adaosuri hidraulice. Astfel au utilizat var ars mcinat cu

adaos de praf de crmid acum 3000 de ani la rezervoarele din Jerusalim de pe vremea

regelui David, iar ceva mai trziu la lacurile lui Solomon (961-922 .Hr.). Canalul subteran

de aduciune de la Ninive de pe vremea regelui Sanherib (~690 .Hr.) a fost tencuit n

interior tot cu mortar fenician cu adaos de praf de crmid. Probabil tot fenicienii au fost

aceia care au folosit var cu adaos de cenu vulcanic la construcia rezervoarelor de pe

insula Santorin (Thera) unde materialul de adaos se gsete sub form de pmnt sau praf

vulcanic.

Urmtorul pas mare a fost constatarea c nclzind carmida de argil crud la un

foc bun se obinea un produs mai dur i mai rezistent dect crmida nears. Apare astfel

crmida ars. Nu se cunoate nici momentul apariiei primului cuptor de ars crmid, dar

cunotiinele tehnologice necesare existau o dat cu apariia ceramicii, adic cu ase mii de

ani nainte de Cristos.

n Orientul Mijlociu, caracterizat de o clim uscat, procedeul complicat i scump

al arderii crmizilor nu era considerat neaprat necesar. Doar crmizile pentru

construciile importante erau arse. Mesopotamienii au descoperit crmizile cu o fa

glazurat i colorat n diferite culori. Glazura era o sare metalic pe care ei o ntindeau pe

o fa a crmizii, iar sub aciunea cldurii aceasta forma o pelicul strlucitoare i

rezistent.

Crrmida din argil ars s-a rspndit mai apoi n Europa prin cuceririle

romanilor. Materialul a cunoscut o bun popularitate att n zonele bogate n argil ct i

acolo unde predomin piatra natural. Att ct a durat Imperiul Roman, crmida a fost

materialul de construcie cel mai important i datorit faptului c legiunile romane l-au

folosit ca i material de construcie de baz. Construcii romane din zidrie se pstreaz

pn n zilele noastre i asta datorit att calitii deosebite a materialelor (crmid,

mortar), ct i datorit tehnici de construcie stpnite de arhitecii romani.

Pentru realizarea de crmizi n serie i de bun calitate era nevoie de o bun

organizare. Doar comuniti cu un grad naintat de civilizaie erau capabile de lucrul

acesta. Aceasta explic faptul c, construciile din zidrie au disprut treptat n anii sumbrii

ai Evului Mediu. n aceast epoc se mai utilizau crmizile doar n Imperiul Bizantin i n

teritoriile cucerite de islam. Construciile maure din Andaluzia i cele turceti din Balcani

se remarc n aceast perioad.

9


Grecii cunoteau varul aerian de la fenicieni. i tot ei, o dat ce au trecut de la

construcii din lemn la edificii din marmur (sec. 7-6 .Hr.), foloseau un mortar din var cu

adaos de praf de marmur pentru reparaii, finisaje i tencuieli sub fresce. n sec. 2 .Hr.

grecii introduc noua tehnic de zidire numit emplekton, un fel de zidrie umplut. ntre

dou cmuieli din zidrie de piatr aezau buci de piatr brut i mortar de var.

Romanii pn n sec. 3 .Hr. construiesc n lemn. ncepnd cu sec. 2 .Hr. trec la construcii

din piatr de tuf vulcanic, uor prelucrabil. n paralel preiau tehnica de boltire etrusc,

precum i tehnica de zidrie umplut de la greci. i dezvolt propriul sistem de zidrie i

boltire, numit opus ceamentitium. Aceasta comport dou elemente tehnice noi privind

materialul i punerea n oper: la var se adaug puzzalona (sfrmtur de tuf vulcanic)

obinnd un var hidraulic i apare betonul ca material turnat n cofraje din zidrie sau din

lemn, adic nti se amestec agregate de diferite mrimi cu mortarul apoi se toarn i se

compacteaz. Agregatele utilizate sunt piatra spart, pietri, crmida spart etc. Dup

materialul i modul de esere a nveliului zidit se disting mai multe tehnici printre care:

opus incertum, opus reticulatum, opus mixtum.

La boli i cupole adeseori cofrajul pierdut const din piatr fluit sau sculptat ca

de exemplu n cazul cupolei Pantheon (115-125 d.Hr.) sau la una din construciile

premergtoare acestuia, Tempio della Tosse din Tiavoli. Cu aceste tehnici romanii

construiesc boli, cupole, poduri, apeducte (aqueducte), construcii hidrotehnice. Se

amenajeaz porturi i diguri cu blocuri mari de beton la Ostia i Neapole, tehnic reluat n

sec. 19 la marile construcii portuare din Europa. Este de menionat descrierea compoziiei

betonului roman de ctre Vitruviu (80-10 .Hr.) n De Architectura - zece volume i

anume n volumul VIII: 2 pri var curat, 5 pri nisip de puzzalan, buci de piatr,

amestecate i turnate n cofraj de piatr sau lemn.

n Imperiul Bizantin tradiia roman se continu i se mbogete cu elemente

tehnice i ornamentale rsritene. Cea mai reprezentativ din aceast epoc este Hagia

Sophia (532-537) cu o cupol de 33m diametru, turnat n cofraj pierdut ntre nervuri

zidite.

n Evul Mediu varul hidraulic s-a utilizat n dou variante: var + praf de crmid

(ca de pild la Primria i Domul din Achen n sec.8-9), tehnic ce a supravieuit pn n

sec.19 i var + puzzalona (n Spania i Italia) sau tras (n Olanda, Germania, Europa de

Mijloc). Exemple: Torre del Trovador din Saragosa, sec. 9-10 i Basilica Sf. Petru sec.16.

Construciile monumentale ale romanicului i goticului din secolele 11-14 sunt

realizate fr mortar; se asambleaz din buci de piatr perfect prelucrate i psuite. La

10


construcia oraelor din sec.12-13 n schimb, se folosete zidria din piatr cu mortar,

utiliznd cele mai diverse compoziii: diferite argile, amestec de var cu argil i nisip,

amestec de ipsos cu nisip i praf de crmid etc. Denumirea de BETON a fost folosit

pentru prima oar de marele inginer francez al renaterii, B.F de Belidor (1697-1761) n

lucrarea sa Architecture hydraulique unde descrie mortarul hidraulic cu agregate grosiere

folosit de romani.

ncepnd cu sec.18 se desfoar cercetri susinute n ntreaga Europa privind

mortarul hidraulic, respectiv materialul liant din mortar. n 1756-1759 J. Smeaton

reconstruiete piatra de construcie des utilizat n Anglia (Parlamentul i Catedrala Sf.

Paul din Londra). n 1796 J. Parker confecioneaz cimentul roman prin arderea unui

calcar cu impuriti de argil. Este utilizat de M. I. Brunnel la construirea Tunelului de sub

Tamisa (1818) prin aa numitul tubying system, la care spaiul din spatele inelelor

metalice este umplut cu crmizi nglobate n mortar. n 1810 L. J. Vicat definete varul

hidraulic (chaux hydraulique) ca var pur amestecat cu orice adaos natural sau artificial de

liant hidraulic, acordnd o interpretare general cuvntului puzzalona ca fiind orice fel de

liant hidraulic. Breveteaz cimentul calcaros utilizat la podul din Souillac peste

Dordogne. n 1822 J. Frost breveteaz cimentul Frost sau britanic. Cu acest ciment se

construiete Vila de Beton White di Swanscombe, casa de locuit, din pivni i pn la pod,

din beton a fabricantului de ciment J. B. White. n 1824, maistrul zidar J. Aspdin

breveteaz cimentul Portland (denumire dat n amintirea farului Edystone), obinut prin

arderea calcarului i a argilei la temperatur nalt pn la calcifiere i mcinare fin a

amestecului. Dovedindu-se a fi mult superior cimenturilor fabricate anterior este utilizat la

construcia cldirii Parlamentului din Londra.

n 1844 Isac Ch. Johnson mbuntete calitatea cimentului Portland prin ardere

pn la sinterizare (peste 1000 0C), obinnd clincherul care se macin fin. Este n linii

mari cimentul Portland de astzi.

n practic s-au utilizat n decursul secolelor att crmizi arse ct i nearse.

Crrmida din argil nears este un material de construcie important chiar i n zilele

noastre n numeroase ri din lume i din pcate chiar i la noi n ar.

n anii comunismului s-a cutat s se nlocuiasc structurile din zidrie mai ales cu

structuri din beton armat prefabricate, dar odat cu revoluia casele din crmid au revenit

n topul preferinelor beneficiarilor.

n zilele noastre producia anual de crmid, blocuri ceramice, blocuri de beton

celular autoclavizat i blocuri mici de beton luate n ansamblu n ara noastr depete 1,4

11


milioane de metrii cubi anual. Din totalul cldirilor din ar jumtate sunt cldiri din

zidrie iar n cazul locuinelor unifamiliale cu regim mic de nlime procentul de cldiri

din zidrie depete nouzeci la sut.

1.1.2 Zidria prezent i perspective

Zidria este nc mult utilizat i n zilele noastre dar mai ales pentru elementele de

umplutur sau pentru perei la cldiri cu regim mic de nlime care n general sunt

elemente care au ncrcri mici. Grosimea zidului este n acest caz determinat plecnd de

la regulile constructive i nu prin calcul.

Nu se mai construiesc la ora actual structuri portante din zidrie de talie ca cele ce

se realizau n trecut.

Dezvoltarea structurii din beton armat i precomprimat pe de o parte i a oelului pe

de alt parte, au permis rezolvarea problemelor puse de necesitatea abordrii de deschideri

mari. Pentru deschideri mai mari erau convenabile arcele de zidrie, dar peste o anumit

deschidere problema devenea de nerezolvat.

Pe lng proprietile mecanice rezonabile mai ales la ncrcri gravitaionale

zidria are foarte bune proprieti fizice de izolare termic i acustic. Nu trebuie neglijat

nici aspectul arhitectural deosebit al zidriei aparente.

Totui zidria obinuit are unele dezavantaje legate de greutatea relativ ridicat a

structurii, de necesarul exagerat de manoper i mai ales de rezistena redus a zidriei

obinuite la solicitri ciclice, la ocuri i vibraii, la eforturi de ntindere i forfecare.

n ultimul timp tendina este ca proprietile mecanice ale blocurilor de zidrie i a

mortarului s se mbunteasc din punct de vedere calitativ, tinznd spre constan a

calitii i fiabilitii. Utilizarea de tehnici de ntrire a structurilor cu diafragme de zidrie

portant prin nrmarea cu centuri i stlpiori din beton armat, prin utilizarea zidriei

armate etc., sporete domeniul de aplicabilitate a zidriilor chiar n zone seismice.

Dezavantajele amintite pot fi diminuate sau chiar nlturate prin utilizarea zidriei

armate rezultate prin introducerea unei armri disperse n elementele de zidrie obinuit.

Armarea dispers a zidriei se obine prin introducerea unor armturi n rosturile

orizontale i/sau verticale de mortar, dup anumite reguli de alctuire, specificate n

literatura tehnic i n normativele din ara noastr i strintate.

Zidria armat constituie deci o tehnologie constructiv, al crei avantaj privind

rspunsul bun la solicitri ciclice (aplicate n planul elementelor de construcie) o

12


recomand pentru utilizarea la construcii amplasate n zone seismice sau la elemente de

construcie supuse ocurilor, vibraiilor, solicitrilor de ntindere.

Zidria armat poate fi alctuit prin armarea rosturilor din mortar la zidria

obinuit din crmid plin, la cea din crmid cu goluri, sau la cea din blocuri ceramice

(sau din beton), iar modul de alctuire al acesteia trebuie s asigure conlucrarea dintre

zidrie i armtura din rosturi la preluarea eforturilor.

Dezvoltarea tehnicii zidriei armate a interesat n special rile afectate de frecvente

micri seismice. Sub efectul acestor solicitri structurile sunt supuse la ncovoiere i tiere

(forfecare), funcie de orientarea fa de unda de oc. Dac nu sunt armate, ele nu sunt n

general capabile s preia solicitrile dinamice la care sunt supuse.

n regiunile n care riscul seismic este redus, zidria nearmat este limitat la cldiri

cu nlime ce nu depete trei sau patru etaje, iar din cauza presiunii orizontale a vntului

este necesar prevederea de centuri armate dac nlimea cldirii este mai mare (acelai

lucru se ntmpl i pentru pereii care trebuie s preia mpingerea pmntului n zona

subteran).

Aceast tehnic ca i altele este ntr-o continu dezvoltare. Exist probleme care

trebuiesc mbuntite mai ales n ceea ce privete mijloacele prin care se poate asigura

zidriei un comportament mecanic ct mai omogen i un calcul structural adecvat.

n Romnia gradul de utilizare a zidriei armate este relativ redus, n consecin i

prevederile tehnice, instruciunile i normativele referitoare la acest sistem constructiv sunt

puine i cuprind doar elemente generale.

Metodele de alctuire i calcul ale zidriilor trebuiesc de asemenea s in pasul cu

modificrile amintite. Metodele de calcul ale zidriilor evolueaz i ele i reuesc s prind

tot mai fidel comportarea acestui material.

Tehnica de calcul, metodele de analiz structural automate, caut att s simplifice

procedurile de proiectare dar i s prind ct mai fidel n relaii de calcul comportarea

zidriilor.

Avnd n vedere tradiia istoric dar i actualitatea utilizrii zidriilor ca i tehnic

de construcie, se poate spune c edificiile zidite din ntreaga lume domin pn n

momentul de fa din punct de vedere numeric structurile din beton, oel sau alte materiale.

Cu toate c nu se pot atinge performanele privind nlimi i deschideri mari, n

acest domeniu primnd construciile metalice i de beton armat, construciile din zidrie se

vor mai executa i de acum nainte. De aceea i cercetrile teoretice i experimentale

asupra zidriilor trebuie s continue i chiar s se amplifice i nicidecum s se opreasc.

13


Se iau n discuie n lucrare att diafragmele din zidrie simpl dar i alternativa

ntririi pereilor structurali din zidrie cu armtur n rosturi n vederea sporirii capacitii

portante, a ductilitii i n general a comportrii favorabile de ansamblu a zidriilor armate

n zone seismice.

Se propune ameliorarea procedeelor de proiectare din normativele n vigoare

tocmai datorit evoluiei att a materialelor, a tehnologiilor dar i a tehnicilor de calcul pe

baza att a unor studii teoretice folosind programe de analiz cu elemente finite, dar i

utiliznd rezultatele unor ncercri experimentale. De asemenea se are n vedere elaborarea

unei metode de verificare a structurilor din zidrie la aciuni seismice mai simple i mai

accesibile dar fr a face rabat la exactitate. Proiectantului de structuri din zidrie i este

necesar un algoritm simplu i uor de aplicat la o verificare preliminar sau chiar definitiv

a structurii, nc din prima faz de concepie a unei structuri.

Metoda de verificare propus este uor de aplicat pentru c de fapt se pun condiii

de limitare a greutii construciei i de alctuire a planeelor ca i elemente de legtur i

repartizare a ncrcrilor la diafragmele din zidrie.

1.2 CONINUTUL LUCRRII DE CERCETARE

Lucrarea de fa este structurat pe ase capitole, dup cum urmeaz:

n capitolul 1 intitulat Introducere sub form de motivaie a lucrrii face n

prima parte un scurt istoric al zidriei ca i material de construcie de la apariia sa i pn

n zilele noastre. De asemenea se pune n discuie i perspectiva dezvoltrii metodelor de

calcul i proiectare, a tehnologiilor de alctuire i realizare a zidriilor i intenia autorilor

de a-i aduce contribuia la studiul metodelor de calcul a pereilor structurali din zidrie la

sarcini verticale i orizontale de tip seism.

Paragraful de fa reprezint un scurt rezumat al lucrrii prezentnd n cteva fraze

coninutul fiecrui capitol.

n ultima sa parte acest prim capitol are o parte n care sunt definite principalele

noiuni ce se ntlnesc n lucrare i de asemenea sunt explicate simbolurile utilizate la

notarea mrimilor ce intervin n calculul seciunilor i structurilor din zidrie. Aceast

parte este util avnd n vedere c norme de calcul diferite dau simboluri diferite pentru

aceleai mrimi. Avem practic dou seturi distincte de simboluri cu privire la zidrii: un set

de simboluri din vechile normative romneti i un set de simboluri din normativele noi

adaptate dup normele europene. n acest paragraf sunt date n paralel aceste dou tipuri de

notaii.

14


Capitolul 2 intitulat Studiu documentar privind alctuirea i calculul

structurilor cu diafragme din zidrie este structurat pe trei subcapitole.

n prima parte pornind de la definiia structurilor din zidrie, sunt tratate principii

generale de proiectare a structurilor de rezisten cu diafragme din zidrie portant innd

cont de diversele normative i prescripii actuale. Se face o paralel ntre diferitele

prescripii ce se refer la proiectarea structurilor de rezisten cu diafragme din zidrie

portant avnd n vedere faptul c n acest perioad se caut alinierea la normele europene

i deci nlocuirea normativelor actuale.

Pe lng principiile generale de proiectare a structurilor de rezisten cu diafragme

din zidrie portant se pune accentul n studiul documentar pe principiile de ntrirea

pereilor structurali din zidrie, i mai cu seam pe tehnica armrii zidriei, metod

utilizat pe scar larg n lume dar puin utilizat la noi. Capitolul cuprinde o documentare

vast asupra tehnicilor de utilizare a armturilor pentru ntrirea zidriei n ntreaga lume.

Ultima parte a capitolului dup ce trateaz comportarea structurilor din zidrie la

aciunea seismului face o sintez a metodelor de calcul a structurilor din zidrie la aciuni

seismice, pe de o parte dup normativele vechi pe cale de a fi nlocuite i n paralel dup

normele noi aprute. Documentarea este necesar prin prisma faptului c se vor prelua

principii i relaii de calcul din aceste metode, n vederea elaborrii metodei simplificate de

verificare a structurilor din zidrie la aciunea seismului.

Capitolul 3 intitulat ncercri experimentale pe elemente de zidrie prezint

programul de cercetri experimentale derulat n vederea cunoaterii comportrii

elementelor de zidrie simpl i armat sub aciunea ncrcrilor statice, gravitaionale i

orizontale i pentru compararea rezultatelor reale cu rezultatele date de relaiile de calcul

cunoscute. Aceste cercetri experimentale urmresc n primul rnd determinarea capacitii

portante la sarcini orizontale a zidriei i modul n care capacitatea portant este influenat

de ncrcarea gravitaional. Desfurarea ncercrilor, modul de rupere a elementelor

identice ca i dimensiuni precum i rezultatele nregistrate sunt prezentate n imagini,

diagrame, tabele i grafice sugestive. n urma cercetrilor experimentale proprii dar i

preluate din literatur, se constat influena ncrcrilor gravitaionale asupra capacitii

portante la ncrcri orizontale i se definete graficul ce are pe abscis efortul de

compresiune iar pe ordonat efortul tangenial capabil numit curb de interaciune pentru

diafragmele din zidrie.

Tot n capitolul 3 este efectuat calculul teoretic a capacitii portante a elementelor

ncercate i compararea rezultatelor astfel obinute cu rezultatele experimentale. Se

15


efectueaz acest calcul prin mai multe metode date de dou normative diferite: P2-85 ce

este n vigoare nc dar este pe cale de a se renuna la el i MP001-96 ce va nlocui P2-85.

n plus se utilizeaz n paralel i un program de calcul bazat pe analiz cu elemente finite

ce lucreaz n domeniul postelastic de comportare a materialelor.

Pentru stabilirea caracteristicilor de calcul reale ale elementelor de zidrie ncercate

se recurge tot la calea experimental prin ncercri de laborator pe stlpiori din zidrie

simpl i armat, pe epruvete de mortar i pe eantioane din oelul utilizat la armarea

zidriilor n rosturi orizontale.

Principalele concluzii desprinse din ncercrile experimentale se refer la influena

ncrcrilor verticale asupra capacitii portante la seism dat prin diagrama de interaciune

i la faptul c relaiile din MP001-96 modeleaz fidel comportarea real a pereilor din

zidrie ca de altfel i analiza biografic cu elemente finite.

Datorit posibilitilor limitate de a efectua ncercri experimentale se recurge n

capitolul 4 intitulat Studii teoretice privind comportarea diafragmelor de zidrie la

aciuni orizontale la abordarea teoretic a cercetrilor. Scopul principal al acestor studii

l reprezint stabilirea unei relaii de legtur ntre ncrcrile verticale la care sunt supuse

diafragmele de zidrie i capacitatea de rezisten a acestora la sarcini orizontale, adic

exprimarea matematic a funciei ataate graficului diagramei de interaciune. Se

concluzioneaz c o relaie parabolic pentru aceast curb se poate admite, lucru necesar

pentru reducerea volumului de calcule n metoda de verificare a structurilor din zidrie la

sarcini orizontale prezentat n capitolul 5.

Studiile teoretice se axeaz i pe aprecierea influenei tlpilor la diafragme cu

seciune diferit de cea dreptunghiular, concluzionndu-se c efectul tlpilor este relativ

mic i poate fi neglijat, simplificnd astfel i mai mult metoda propus de verificare a

structurilor din zidrie la seism.

Capitolul 5 intitulat Metoda propus de verificare a structurilor cu diafragme

din zidrie la seism prezint principiile i demonstrarea relaiilor de calcul ale acestei

metode. Capitolul are dou pri distincte: n prima parte se demonstreaz matematic

relaia capacitii portante maxime la sarcini orizontale de tip seism a elementelor din

zidrie, care reprezint de fapt vrful parabolei de interaciune i n acelai timp singurul

element necesar definirii complete a curbei, iar n partea a doua se definete i se

demonstreaz matematic relaia general de verificare a structurilor de zidrie la aciunea

seismului pe fiecare direcie de calcul aleas.

16


Capitolul este completat de elaborarea unui program de calcul tabelar ataat

metodei i de aplicare a acestei metode pe un exemplu de calcul arbitrar ales.

Capitolul 6 se intituleaz Concluzii finale i cuprinde reluarea sintetic a tuturor

concluziilor considerate demne de subliniat desprinse din coninutul lucrrii. Se subliniaz

n primul rnd elementele originale definite ca i contribuii personale privind alctuirea i

calculul structurilor cu diafragme din zidrie.

1.3 DEFINIII I SIMBOLURI 1.3.1 Definiii

Introducerea codurilor romneti n acord cu eurocodurile iar n particular referitor

la structurile din zidrie CR6 elaborat conform EUROCODE 6 pune problema i a definirii

tuturor termenilor de specialitate utilizai. n continuare se d un dicionar al acestor

termeni conform CR6 pentru noiunile la care se face referire n prezenta lucrare.

Construcie: Tot ce este construit sau care rezult din procesul de construcie.

Acest termen acoper att cldirile, ct i construciile civile. El se refer la

construcia n ntregime cuprinznd att elementele structurale, ct i pe cele

nestructurale.

Execuie: Activitatea de executare a cldirilor sau a construciilor civile.

Structur: Ansamblu realizat din elemente structurale legate ntre ele, proiectat s

asigure o anumit rigiditate. Acest termen se refer la elemente portante.

Tip de cldire sau construcie civil: Tip de construcie desemnnd destinaia

propus, de exemplu: cldire de locuit, cldire industrial, pod rutier.

Tip de structur: Tip structural desemnnd configuraia elementelor structurale,

de exemplu: grind, structur triunghiular, arc, pod suspendat.

Material de construcie: Un material utilizat n lucrri de construcie, de

exemplu: beton, oel, lemn, zidrie.

Tip de construcie: Indicaie privind materialul preponderent n structur, de

exemplu: construcie din beton armat, construcie din oel, construcie din lemn,

construcie din zidrie.

Metod de execuie: Modul n care construcia va fi realizat, de exemplu,

monolit, prefabricat, n consol.

17


Sistem structural: Un ansamblu de elemente structurale ale cldirii sau

construciei civile i modul n care aceste elemente se presupune c vor lucra, n

vederea modelrii pentru calcul.

Zidrie: Ansamblu realizat din corpuri de zidrie, aezate dup reguli specificate

i legate ntre ele cu mortar.

Zidrie simpl (nearmat): Zidrie care nu conine suficient armtur astfel

nct s fie considerat zidrie armat.

Zidrie armat: Zidria n care sunt nglobate, n mortar sau beton, bare sau

plase, de regul din oel, astfel nct toate materialele s participe mpreun la

capacitatea de rezisten.

Zidrie precomprimat: Zidrie n care au fost induse intenionat eforturi interne

de compresiune prin intermediul unor armturi ntinse.

Zidrie confinat: Zidrie prevzut cu elemente de confinare din beton armat

sau din zidrie armat, pe direcie vertical i orizontal.

esere: Dispunerea corpurilor de zidrie dup anumite reguli, care s asigure

conlucrarea acestora.

Rezistena caracteristic a zidriei: O valoare a rezistenei zidriei ce are o

probabilitate prescris de 5% de a nu fi realizat n ipoteza unui numr nelimitat de

ncercri. Aceast valoare corespunde, n general, fractilului specificat al unei

distribuii statistice a proprietilor specifice ale unui material sau produs. n

anumite situaii se folosete drept valoare caracteristic o valoare nominal.

Rezistena la compresiune a zidriei: Valoarea rezistenei la compresiune a

zidriei nelund n considerare efectele de confinare produse de platanele presei,

zvelteea elementelor i excentricitatea ncrcrilor.

Rezistena la forfecare a zidriei: Rezistena zidriei supuse la eforturi de

forfecare.

Rezistena la ncovoiere a zidriei: Rezistena zidriei supuse la solicitarea de

ncovoiere pur.

Rezistena la smulgere prin aderen : Rezistena prin aderen, pe unitatea de

suprafa ntre armtur i beton sau mortar, cnd armtura este supus la eforturi

de ntindere sau compresiune.

Aderen: Efectul prin care mortarul dezvolt o rezisten la ntindere la suprafaa

de contact cu blocurile de zidrie.

Corp de zidrie: Element prefabricat, destinat utilizrii la lucrri de zidrie.

18


Mortar de zidrie: Amestec din unul sau mai muli liani anorganici, agregate i

ap i uneori, aditivi i/sau alte amestecuri folosit n rosturile zidriei.

Mortar de zidrie de uz curent: Mortar de zidrie fr caracteristici speciale.

Beton pentru zidrie confinat i zidrie armat: Beton utilizat pentru

realizarea elementelor de confinare i umplerea unor goluri din corpurile speciale

pentru zidrie armat.

Oel pentru armturi: Armturile din oel destinate a fi utilizate mpreun cu

zidria.

Armtura pentru rosturi: Armtura din oel fasonat pentru montarea ei n

rosturile orizontale.

Oel de precomprimare: Srme, bare sau toroane din oel destinate folosirii la

zidrie.

Rost orizontal: Strat de mortar ntre feele de pozare ale corpurilor de zidrie.

Rost transversal: Rost de mortar perpendicular pe rostul orizontal i pe faa

peretelui de zidrie.

Rost longitudinal: Rost de mortar vertical n grosimea peretelui, paralel cu faa

peretelui.

Rost subire: Rost realizat din mortar pentru rosturi suiri.

Rostuire: Mod de finisare a rostului n faad.

Refacerea rosturilor: Mod de umplere i finisare a rosturilor, curate n

prealabil.

Perete portant: Perete destinat n principal prelurii unei ncrcri impuse,

suplimentare greutii sale propri.

Perete simplu: Perete fr gol sau rost vertical continuu n planul su.

Perete dublu cu gol ntre staturi: Perete constituit din dou ziduri simple paralele

legate cu dispozitive de legtur sau cu armturile din rosturile orizontale. Spaiul

dintre cele dou ziduri este liber sau umplut parial sau total cu un material

termoizolant neportant.

Perete dublu: Perete constituit din dou ziduri paralele, cu rostul dintre ele umplut

complet cu mortar i legate solidar cu dispozitive de legtur, astfel nct acestea s

lucreze mpreun sub efectul ncrcrilor.

Perete dublu cu beton de umplutur: Perete constituit din dou ziduri paralele,

cu spaiul dintre ele umplut cu beton legate solidar cu dispozitive de legtur sau cu

armturile din rosturile orizontale, pentru a asigura conlucrarea lor sub efectul

19


ncrcrilor (este utilizat n Romnia sub denumirea de zidrie cu inim armat

ZIA).

Perete din zidrie aparent: Perete realizat din corpuri de zidrie care rmn

aparente pe una din fee esute cu corpuri de zidrie obinuite pe cealalt fa i

care conlucreaz sub aciunea ncrcrilor.

Perete cu rosturi ntrerupte: Perete n care corpurile de zidrie sunt aezate pe

dou benzi din mortar de uz curent dispuse spre marginile exterioare ale feelor de

pozare ale corpurilor.

Perete de placare: Perete folosit ca parament, neesut i care nu contribuie la

rezistena zidriei suport sau a structurii.

Perete structural: Perete capabil s reziste la fore orizontale n planul su. Perete

care particip la asigurarea capacitii de rezisten i a stabilitii, a rigiditii i,

dup caz, a disiprii energiei induse de aciuni accidentale.

Perete de rigidizare: Perete dispus perpendicular pe un alt perete, pentru a

contribui la preluarea forelor laterale sau a evita flambajul, asigurnd astfel

stabilitatea construciei.

Perete neportant: Perete care se consider c nu preia solicitri astfel nct poate

fi suprimat fr s prejudicieze integritatea restului structurii.

1.3.2 Simboluri

n acest paragraf se prezint simbolurile mrimilor ce intervin n calculul zidriilor

prezentnd n paralel notaiile noi adaptate la eurocoduri i pe cele din vechile normative i

stas-uri la care se va renuna n viitor. Simbolurile vechi sunt de cele mai multe ori iniiale

din cuvinte romneti iar simbolurile din normativele noi adaptate dup normele europene

reprezint iniialele cuvintelor din limba englez. n tabelul 1.1 sunt prezentate simbolurile

unor mrimi ce se regsesc in CR6 Cod de proiectare i execuie a structurilor din

zidrie [83] i la care se face referire n lucrarea de fa.

Tabelul 1.1

Simbol Mrime Simbol vechi

A aria peretelui; A

Am aria zidriei; Az Aef arie (util) efectiv a peretelui; Aef

Amr aria zidriei armate, incluznd umplutura de beton; Aza

20


As aria de armtur; aa

b limea seciunii; b

bef limea efectiv a unui element cu talp; bi

C clasa de rezisten la compresiune a betonului; C

d nlimea efectiv a seciunii; l

E modul de elasticitate; E

Es modulul de elasticitate al armturii; Ea

e excentricitate; e

ea excentricitate accidental; ea

ek excentricitate datorat curgerii lente; -

em excentricitate datorat ncrcrilor; -

F clasa de rezisten la ncovoiere; -

Fc fora de calcul de compresiune din ncovoiere n element; -

Fs fora de calcul de ntindere n armtur; -

f rezistena la compresiune a zidriei; Rc

fb rezistena normalizat la compresiune a unui corp de zidrie; R

fbo rezistena la smulgere a armturii; -

fbok rezistena caracteristic la smulgere a armturii; -

fc rezistena la compresiune a betonului; Rb

fck rezistena caracteristic la compresiune a betonului; Rck

fcv rezistena la forfecare a betonului; Rf

fd rezistena de calcul la compresiune a zidriei; Rc

fk rezistena caracteristic la compresiune a zidriei; -

fm rezistena medie la compresiune a mortarului; Rm

ftk rezistena caracteristic la ntindere a armturii; Rt

fv rezistena la forfecare a zidriei; Rf

fvd rezistena de calcul la forfecare a zidriei; Rf

fvk rezistena caracteristic la forfecare a zidriei sau a betonului; -

fvko rezistena caracteristic la forfecare a zidriei sub efort de compresiune zero; -

fx rezistena la ncovoiere a zidriei; R

fxd rezistena de calcul la ncovoiere a zidriei; R

fxk rezistena caracteristic la ncovoiere a zidriei (de asemenea fxk1 i fxk2); -

fy rezistena la curgere a armturii; Ra

fyk rezistena caracteristic la curgere a armturii; -

G modulul de elasticitate la forfecare; G

H nlimea peretelui pn la nivelul ncrcrii concentrate; H

h nlimea liber a peretelui (de asemenea h1 sau h2); h

hef nlimea (de calcul) efectiv a peretelui; -

hm nlimea total a seciunii; l

21


htot nlimea total a structurii; H

In momentul de inerie al ariei unui element I

K constant referitoare la rezistena caracteristic la compresiune a zidriei; Lef lungimea (de calcul) efectiv a peretelui; LC

l deschiderea liber a planeului (de asemenea l3 sau l4); l0

lb lungimea de ancoraj a armturii; la

lc lungimea comprimat a peretelui; x

lef deschiderea (de calcul) efectiv a unui element; lC

M clasa de rezisten la compresiune a mortarului; M

Md moment ncovoietor de calcul; M

MRd capacitatea de rezisten de calcul la moment; -

N ncrcarea vertical de calcul pe unitatea de lungime; N

NRd capacitatea de rezisten de calcul la ncrcri verticale a peretelui; -

NSd ncrcarea vertical de calcul pe un perete; N

qlat rezistena de calcul la solicitri orizontale, pe unitatea de lungime a peretelui; f

S clasa de plasticitate a betonului; T

t grosimea unui perete sau a unui strat de perete (de asemenea t1 i t2); b

tef grosimea de calcul (efectiv) a peretelui; bef

VRd capacitatea de rezisten de calcul la forfecare a zidriei (de asemenea VRd1); Tcf

VRd2 capacitatea de rezisten de calcul la forfecare a armturii; -

VSd fora tietoare de calcul; T

z braul de prghie al unui element din zidrie armat supus la ncovoiere; -

M factor parial de siguran pentru proprietile materialelor; n factor referitor la nlimea i limea corpurilor de zidrie; -

m deformaia specific n zidrie; s deformaia specific n armtur; a uk valoarea caracteristic a alungirii unitare la efortul maxim de ntindere n

armtur;

-

deformaie specific; C deformaia specific final datorat curgerii lente; - el deformaia specific elastic; el efortul unitar normal; d efortul unitar de calcul vertical de compresiune; 0 diametrul armturii;

Pn la ncetenirea definitiv a noilor notaii se vor folosi cu siguran nc mult

vreme vechile notaii.

22


n tabelul 1.2 este dat lista cu semnificaia simbolurilor utilizate n calculul

zidriilor la ncrcri orizontale conform MP001-96 i preluate n metoda propus de

verificare a structurilor la seism din capitolul 5. Tabelul 1.2

F STADIUL FISURARE stadiul de deformaie corespunztor anulrii efortului de

compresiune n una din fibrele extreme ale seciunii elementului

C STADIUL CURGERE stadiul de deformaie corespunztor atingerii rezistenei la

compresiune a zidriei i a deformaiei specifice de curgere la compresiune n fibra extrem

cea mai comprimat

U STADIUL ULTIM - stadiul de deformaie corespunztor atingerii deformaiei specifice limit

la compresiune n ipoteza unei distribuii elasto-plastice a eforturilor de compresiune

0 efortul de compresiune mediu din ncrcri gravitaionale = N/ATOT 0,cap,F efortul tangenial nominal capabil n stadiul FISURARE corespunztor ruperii n seciuni

nclinate

0,cap,C efortul tangenial nominal capabil n stadiul CURGERE

0,cap,U efortul tangenial nominal capabil n stadiul ULTIM

0,asoc,F efortul tangenial nominal asociat capacitii de rezisten la ncovoiere n stadiul

FISURARE

0,asoc,C efortul tangenial nominal asociat capacitii de rezisten la ncovoiere n stadiul

CURGERE

0,asoc,U efortul tangenial nominal asociat capacitii de rezisten la ncovoiere n stadiul ULTIM

Qcap,F fora tietoare asociat fisurrii din eforturi principale de ntindere n seciune nclinat n

stadiul FISURARE

Qcap,C fora tietoare asociat fisurrii din eforturi principale de ntindere n seciune nclinat n

stadiul CURGERE

Qcap,U fora tietoare asociat fisurrii din eforturi principale de ntindere n seciune nclinat n

stadiul ULTIM

Qasoc,F fora tietoare asociat fisurrii la baz din moment ncovoietor, n stadiul FISURARE

Qasoc,C fora tietoare asociat capacitii de rezisten la compresiune excentric n stadiul

CURGERE

Qasoc,U fora tietoare asociat capacitii de rezisten la compresiune excentric n stadiul ULTIM

Rc rezistena la compresiune axial

R2 rezistena la eforturi principale de ntindere

Rm rezistena la ntindere din ncovoiere

Ri rezistena la ntindere centric

Rt rezistena la efort tangenial n rost orizontal

H nlimea montantului deasupra seciunii calculate sau a paletului de zidrie

D lungimea seciunii montantului sau paletului

H/D raportul dintre nlimea i lungimea seciunii elementului

23


Z distana de la punctul de aplicaie al rezultantei aciunii seismice la baza elementului

Z/H

b grosimea seciunii elementului

0,F e0,F/D excentricitate adimensional a efortului de compresiune n stadiul FISURARE

0,C e0,C/D excentricitate adimensional a efortului de compresiune n stadiul CURGERE

0,U e0,U/D excentricitate adimensional a efortului de compresiune n stadiul ULTIM

e0(F, C,U) distana de la centrul de greutate al seciunii la punctul de aplicaie a forei axiale la baza

profilului pentru fiecare nivel

F deformaia specific de compresiune n stadiul FISURARE

C deformaia specific de compresiune n stadiul CURGERE

U deformaia specific de compresiune n stadiul ULTIM

C/ U t grosimea tlpii pentru seciune cu talp

bt limea tlpii

AT aria tlpii

Ai aria inimii

t1, t2 grosimea tlpilor pentru seciuni cu dou tlpi

bt1, bt2 limea tlpilor pentru seciuni cu dou tlpi

AT1, AT2 ariile tlpilor seciuni cu dou tlpi

, a, 1, a1, 2, a2,

coeficieni adimensionali pentru caracterizarea seciunilor cu tlpi

=/i, a=t/D, 1=1/i, a1=t1/D, 2=2/i, a2=t2/D, n metoda propus de verificare a structurilor la seism se introduc i urmtoarele

notaii n plus fa de cele de mai sus: Tabelul 1.3

cmax efortul tangenial capabil maxim c efortul tangenial capabil Qcap fora tietoare capabil

G greutatea construciei

F fora seismic de proiectare

c coeficientul seismic global

x, y coeficieni de distribuie a ncrcrilor verticale pe cele dou direcii de calcul x i y x,y coeficienii globali de distribuie a greutii construciei pe cele dou direcii de calcul x i y

24


CAPITOLUL 2: STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND

ALCTUIREA I CALCULUL

STRUCTURILOR CU DIAFRAGME DIN

ZIDRIE

2.1 PROIECTAREA STRUCTURILOR DE REZISTEN CU DIAFRAGME DIN ZIDRIE

2.1.1 Definirea structurilor de rezisten cu diafragme din zidrie portant n ansamblul complex al unei construcii, structura de rezisten este acea parte

component care are rolul de a prelua toate solicitrile de provenien mecanic,

conferidu-i astfel stabilitate i siguran pe ntreaga durat de timp a exploatrii acesteia.

Structurile din zidrie portant se nscriu n categoria structurilor cu diafragme,

formate dintr-un sistem de elemente verticale dezvoltate pe dou direcii, respective

diafragme, legate ntre ele prin planee, astfel nct s formeze un ansamblu spaial.

Prin definiie, la aceste tipuri de structuri, pereii exteriori i interiori sunt elemente

care transmit terenului, prin intermediul fundaiilor, toate ncrcrile verticale i orizontale

ce acioneaz asupra cldirii. n afar de rolul de rezisten al pereilor portani, ei au i

rolul de a izola ncperile ntre ele i de exterior [6], [14], [19], [22].

Un factor definitoriu pentru structurile din zidrie portant l reprezint grosimea

pereilor, ce depinde de valoarea ncrcrilor, de numrul de etaje i de exigenele de

izolare termic, ajungndu-se n multe situaii la grosimi mari ale pereilor ceea ce

constituie evident un important dezavantaj.

De asemenea, pereii trebuiesc realizai n acelai plan vertical impunnd aceeai

distribuie a ncperilor pe toat nlimea construciei, modificrile n plan fiind dificil de

realizat. Totodat acest tip de structuri ne oblig la dimensiuni mici ale golurilor datorit

rezistenelor relativ reduse ale materialelor din care se execut zidriile.

Cu toate acestea, cldirile cu structur cu diafragme din zidrie cu un numr mic i

mediu de etaje sunt nc foarte rspndite astzi, avnd avantaje de ordin economic.

Grosimea zidurilor la aceste structuri este folosit raional, n sensul n care grosimea

pereilor rezultat din considerente de rezisten se suprapune peste grosimea necesar

pentru izolarea termic a cldirii. Materialele din care se execut aceste construcii sunt de

cele mai multe ori materiale locale, deci avantajoase din punct de vedere al costului.

25


2.1.2 Norme ce se refer la proiectarea structurilor de rezisten cu diafragme din

zidrie

Proiectarea antiseismic a structurilor din zidrie are la baz ca de altfel totalitatea

tipurilor de structuri, normativul P100-92, Normativ pentru proiectarea antiseismic a

construciilor de locuine, social culturale, agrozootehnice i industriale [88] ce este n

vigoare la momentul de fa. ns n capitolul 9 Prevederi specifice structurilor din

zidrie din P100-92 avem o singur fraz referitoare la aceste structuri cu diafragme din

zidrie ce face trimitere la prevederi i prescripii specifice, referindu-se n special la

Normativ privind alctuirea i calculul structurilor din zidrie indicativ P2-85 [85]. i

normativul P2-85 este pe cale de a fi actualizat i nlocuit de norma Manual de proiectare

a cldirilor cu perei portani din zidrie simpl (nearmat) indicativ MP001-96 [84]

aprobat de MLPAT DGT din 1996 dar nepublicat nc n Buletinul construcilor.

Att normativele P2-85 Alctuirea, calculul i executarea structurilor din zidrie

[85], ct i MP001-96 Manual de proiectare a cldirilor cu perei portani din zidrie

simpl (nearmat) [84], cuprind n prima parte reguli privind alctuirea de ansamblu a

construciilor din zidrie.

Normativul P2-85, nc n vigoare, face referire n general la structurile din zidrie

simpl, armat, mixt i complex privind alctuirea, calculul i executarea acestora.

Normativul, elaborat naintea lui P100-92, este depit din multe puncte de vedere i de

aceea tendina este de nlocuire a acestuia. Norma MP001-96 reuete s suplineasc P2-85

doar n cazul proiectrii cldirilor cu perei portani din zidrie simpl (nearmat), n

celelalte cazuri utilizndu-se n continuare P2-85.

Obiectul Manualului de proiectare a cldirilor cu perei portani din zidrie simpl

(nearmat) l formeaz calculul i executarea structurilor din zidrie nearmat, alctuirea

i conformarea de ansamblu a structurilor din zidrie adoptndu-se conform cu prevederile

din P2-85 i P100-92. Referitor la calculul structural privind rezistena antiseismic, n

normativ s-a dezvoltat o metodologie de calcul specific pentru elementele structurale de

tip perei structurali. Aceast metodologie trateaz n special rezistena elementelor supuse

la solicitri compuse de compresiune excentric i for tietoare, la care criteriul principal

de rupere s-a considerat ruperea n seciune nclinat provocat de eforturile principale de

ntindere asociat cu dechiderea rostului orizontal din compresiune excentric .

Diferena esenial dintre P2-85 i MP001-96 este referitoare la calculul de

verificare a structurilor din zidrie la aciuni seismice. Aa cum se va prezenta n detaliu,

26


exist diferene eseniale ntre principiul pe care se bazeaz calculul conform P2 i calculul

conform MP001.

De asemenea la ora actual sunt n vigoare i urmtoarele STAS-uri referitoare la

proiectarea zidriilor: STAS 10104-83 Construcii de zidrie - Prevederi fundamentale

pentru calcul elementelor structurale [77] i STAS 10109/1-82 Construcii civile,

industriale i agrozootehnice Lucrri de zidrie Calculul i alctuirea elementelor

[78]. Primul standard stabilete prevederile fundamentale pentru calculul la strile limit

ale elementelor structurale din zidrie la construciile civile, industriale, agrozootehnice

executate din crmizi pline, crmizi cu goluri, blocuri ceramice cu goluri verticale sau

orizontale, blocuri mici cu goluri din beton cu agregate uoare i blocuri mici din beton

celular autoclavizat. Cel de-al doilea stas cuprinde principiile i metodele pentru calculul

seciunilor elementelor de construcii din zidrie executate din crmizi i blocuri de

zidrie legate cu mortar. Avem n stas referiri la materiale, la principiile fundamentale de

calcul, la caracteristicile de calcul ale zidriei, precum i calcul seciunilor la strile limit

de rezisten i de fisurare la diferite tipuri de solicitri.

Pentru alinierea la normele Europene de proiectare referitor la zidrii n momentul

de fa a fost elaborat un Cod de proiectare i execuie a structurilor din zidrie

prevederi pentru proiectare, comentarii pe articole, exemple de calcul indicativ CR6 [83]

lucrare ce ns nu este nc n vigoare.

Codul Romnesc pentru zidrie - CR6 - se aplic la proiectarea cldirilor i

construciilor civile, sau ale prilor acestora, realizate din zidrie simpl, zidrie armat i

zidrie confinat. Acest cod se refer numai la cerinele privind rezistena, stabilitatea,

sigurana n exploatare i durabilitatea structurilor. Alte cerine, de exemplu cele privind

izolarea termic i acustic, nu au fost luate n considerare.

Prevederile privind execuia lucrrilor sunt tratate n msura n care este necesar s

se indice calitatea materialelor i a produselor pentru construcii i nivelul calitii

execuiei pe antier, cerute pentru respectarea ipotezelor avute n vedere la proiectare.

CR6 nu trateaz cerinele speciale relative la proiectarea antiseismic. Prevederi privind

astfel de cerine sunt date n Normativul P100 ,,Proiectarea structurilor n regiuni seismice care

completeaz i este n acord cu CR6.

n CR 6 nu se dau valori numerice privind aciunile care se iau n considerare la

proiectarea cldirilor i construciilor civile. Acestea sunt prevzute ntr-un cod separat

CR1, Aciuni asupra structurilor. Pn la intrarea n vigoare a CR1, valorile numerice

27


ale aciunilor i gruparea acestora vor fi luate n considerare conform standardelor din seria

STAS 10101.

n partea 1.1 a CR6 se dau bazele generale ale proiectrii cldirilor i construciilor

civile din zidrie simpl, zidrie armat i zidrie confinat. Partea 1.1 trateaz zidria

armat la care armturile sunt introduse pentru a asigura ductilitate, rezisten sau siguran

n exploatare. Sunt prezentate de asemenea principiile pentru proiectarea zidriei confinate

fr a se prezenta reguli de aplicare. Regulile de aplicare urmeaz a fi prezentate n ghiduri

practice ce vor fi elaborate n completare la CR6.

Pentru acele tipuri de structuri neacoperite integral n CR6, pentru utilizarea unor

materiale tradiionale n tipuri de structuri noi, pentru utilizarea unor noi tipuri de materiale

sau n cazurile n care este necesar s fie preluate aciuni i alte influene n afara unei

experiene normale, se pot utiliza aceleai principii i reguli de aplicare din acest CR, dar

acestea vor fi eventual suplimentate. Pentru toate aceste situaii proiectarea se va face

conform unor reglementri specifice.

n partea 1.1 sunt prezentate reguli detaliate aplicabile n principal la construciile

curente. Din considerente practice, datorit simplificrilor adoptate, aplicarea acestor reguli

poate fi limitat. Restriciile referitoare la modul de aplicare sunt date n text acolo unde

este necesar.

Partea 1.1 a CR 6 cuprinde urmtoarele:

Capitolul 1: Generaliti

Capitolul 2: Bazele proiectrii

Capitolul 3: Materiale

Capitolul 4: Durabilitatea

Capitolul 5: Calculul structural

Capitolul 6: Strile limit ultime

Capitolul 7: Strile limit ale exploatrii normale

Capitolul 8: Detalii de execuie

Capitolul 9: Execuie

Partea 1.1 nu trateaz:

rezistena la foc (care va fi tratat n Partea 1-2 a prezentului Cod);

aspecte specifice unor tipuri speciale de cldiri (de exemplu, efecte dinamice asupra

unor cldiri nalte);

aspecte specifice unor tipuri speciale de construcii inginereti (de exemplu poduri,

baraje, couri sau rezervoare din zidrie);

28


aspecte specifice referitoare la unele cazuri particulare de structuri (de exemplu

arce sau cupole);

zidrie armat cu alte materiale dect oelul.

Alte pri ale CR6: Partea 1-1 a CR6 va fi completat n viitor cu urmtoarele pri:

Partea 1.2: Proiectarea structural la foc a construciilor din zidrie

Partea 2: Proiectarea, selectarea materialelor i execuia zidriei.

Partea 3: Metode simplificate de calcul i reguli simple pentru structuri din

zidrie.

Un alt cod romnesc ce se afl n ultima faz de redactare nainte de publicarea

oficial este P100-2003(in curs de aparitie), Cod de proiectare seismic a construciilor

[89] ca revizuire a P100-92. Capitolul 8 al acestui cod intitulat Prevederi specifice pentru

construcii de zidrie, cuprinde de data aceasta un numr de 28 de pagini referitoare la

acest tip de structuri, spre deosebire de P100-92 [88]. Capitolul are ca obiect definirea

cerinelor specifice pentru construciile de zidrie amplasate n zone seismice, completnd

prevederile generale de alctuire din CR6. Prevederile se refer la:

Zidrie simpl/nearmat (ZNA)

Zidrie confinat (ZC)

Zidrie confinat i armat n rosturi orizontale (ZCA)

Zidrie cu inima armat (ZUC)

Normele CR6 i P100/2003 i gsesc corespondentul pe plan European n prEN

1996-1-1 EUROCODE 6 - Proiectarea structurilor din zidrie Reguli generale pentru

structuri din zidrie (simpl) nearmat i din zidrie armat [93], respectiv prEN 1998-1

EUROCODE 8 - Proiectarea structurilor la aciuni seismice [94]. Partea 1: Reguli generale,

aciuni seismice i reguli pentru cldiri cap.9. Reguli specifice pentru cldiri din zidrie

fiind o adaptare a acestora la condiiile de la noi din ar.

O list a standardelor n vigoare utilizate pentru proiectarea structurilor din zidrie

[49] [105] este prezentat mai departe cu precizri privind normele ce n curnd nu-i

vor mai pstra valabilitatea:

STANDARDE:

STAS 456-73 - Crmizi de construcie din argil ars. Reguli i metode

pentru

verificarea calitii

STAS 457-86 - Crmizi ceramice pline

29


SR EN 679:1996 - Determinarea rezistenei la compresiune a betonului celular

autoclavizat

STAS 1030-85 - Mortare de zidrie i tencuial. Clasificare i condiii tehnice

STAS 2643-80 - Mortare obinuite pentru zidrie i tencuial. Metode de ncercare

STAS 5089-71 - Produse din piatr natural pentru construcii. Terminologie

STAS 5185/1-86 - Crmizi i blocuri ceramice cu goluri verticale. Condiii tehnice

de calitate

STAS 5185/2-86 - Crmizi i blocuri ceramice cu goluri verticale. Forme i

dimensiuni

STAS 6029-89 - Blocuri mici din beton cu agregate uoare

STAS 6200/2-81 - Piatr natural pentru construcii. Prescripii generale pentru

ncercri mecanice

STAS 8560-86 - Blocuri ceramice cu goluri orizontale

STAS 10833-80 - Beton celular atoclavizat. Elemente nearmate

SR EN 10088 - Oeluri inoxidabile

STAS 10100/0-75 - Principii de verificare a siguranei construciilor

STAS 10101/0-75 - Aciuni n construcii. Clasificarea i gruparea aciunilor

STAS 10101/1-78 - Aciuni n construcii. Greuti tehnice i ncrcri permanente

STAS 10101/2-75 - Aciuni n construcii. ncrcri datorit procesului de exploatare

STAS 10101/0A-77 - Aciuni n construcii. Clasificarea i gruparea aciunilor pentru

construcii civile i industriale

STAS 10101/2A1-87 - Aciuni n construcii. ncrcri tehnologice din exploatare

pentru construcii civile, industriale i agrozootehnice

STAS 10101/20-90 - Aciuni n construcii. ncrcri date de vnt

STAS 10101/21-92 - Aciuni n construcii. ncrcri date de zpad

STAS 10101/23-75 - Aciuni n construcii. ncrcri date de temperatura exterioar

STAS 10101/23A-78 - Aciuni n construcii. ncrcri date de temperaturi exterioare

n construcii civile i industriale

STAS 10107/0-90 - Calculul i alctuirea elementelor structurale din beton, beton

armat i beton precomprimat

STAS 10107/1-90 - Planee din beton armat i beton precomprimat. Prescripii

generale de proiectare

STAS 10107/2-92 - Planee curente din plci i grinzi din beton armat i beton

precomprimat. Prescripii de calcul i alctuire

30


STAS 10107/3-90 - Planee cu nervuri dese din beton armat i beton precomprimat.

Prescripii de proiectare

STAS 10107/4-90 - Planee casetate din beton armat. Prescripii de proiectare

STAS 10104/83 - Construcii din zidrie. Prevederi fundamentale pentru calculul

elementelor sructurale

STAS 10109/1-82 - Lucrri de zidrie. Calculul i alctuirea elementelor

Referitor la aplicarea n continuare a STAS 10104/83 i STAS 10109/1-82 se face

precizarea c acestea pot fi nlocuite integral de prevederile din CR6, astfel ca i pot nceta

valabilitatea dup emiterea ordinului de publicare a CR6.

NORMATIVE I INSTRUCIUNI C 14/1-94 - Ghid pentru utilizarea blocurilor mici de zidrie din beton cu agregate

grele, BZG 290x240x188 mm (B.C.nr. 11/94)

C 17-82 - Instruciuni tehnice privind compoziia i prepararea mortarelor de zidrie

i tencuial (B.C. nr.1/83; 4/85;6/88)

NE 012-99 - Cod de practic pentru executarea lucrrilor din beton, beton armat i

beton precomprimat. Partea A: Beton i beton armat (B.C. nr.8,9,10/99)

ST 009-96 - Specificaie tehnic privind cerine i criterii de performan pentru

produse din oel utilizate ca armturi n structuri din beton (B.C. nr.11.97).

MP 001-96 - Manual de proiectare a cldirilor cu perei portani din zidrie simpl.

P2-85 - Normativ privind alctuirea, calculul i executarea structurilor din zidrie

Referitor la aplicarea Normativului P2-85 se face precizarea ca rmn nc valabile,

n msura n care unele prevederi nu contrazic prevederile CR6, pn la revizuirea

normativului P100 i pn la elaborararea ghidurilor de aplicare a codului CR6 urmtoarele

capitole:

cap. 3 - Alctuirea structurilor de rezisten

cap. 4 - Perei structurali

cap. 5 - Alctuirea planeelor

cap. 6 - Alctuirea infrastructurii

cap. 7 - Prevederi suplimentare pentru alctuirea structurilor din zidrie portant

amplasate pe terenuri slabe i pe pmnturi contractile

31


cap. 8 - Alctuirea i ancorarea elementelor nestructurale

Pentru reglementrile la care se fac trimiteri n textul acestor capitole se vor folosi

ediiile cele mai recente ale acestora.

STANDARDE EUROPENE

prEN 1990 EUROCODE 0 Bazele proiectrii structurilor

prEN 1991 EUROCODE 1 - Aciuni n construcii

prEN 1992-1 EUROCODE 2 Proiectarea structurilor din beton

prEN 1996-1-1 EUROCODE 6 - Proiectarea structurilor din zidrie Reguli

generale pentru structuri din zidrie (simpl) nearmat i din zidrie armat

prEN 1998-1 EUROCODE 8 - Proiectarea structurilor la aciuni seismice. Partea

1: Reguli generale, aciuni seismice i reguli pentru cldiri cap. 9. Reguli

specifice pentru cldiri din zidrie

EN 998-2 - Mortare de uz general cu compoziie prescris

EN 771-1 - Corpuri de zidrie ceramice

EN 771-2 - Corpuri de zidrie din silico calcar

EN 771-3 - Corpuri de zidrie din beton (cu agregate obinuite sau uoare)

EN 771-4 - Corpuri de zidrie din beton celular autoclavizat

EN 771-5 - Corpuri de zidrie din piatr artificial

EN 771-6 - Corpuri de zidrie din piatr cioplit

EN 1052-1 - Determinarea rezistenelor la compresiune ale zidriei

EN 1052-3 - Determinarea rezistenelor la forfecare ale zidriei

prEN 1052-5 - Determinarea rezisentelor de aderen la ncovoiere

EN 1015-11 - Determinarea rezisentelor la compresiune ale zidriei

2.1.3 Prevederile normelor actuale privind alctuirea i conformarea de ansamblu a

structurilor de rezisten cu perei portani din zidrie

Normativul P2-85 i prelund dup acesta MP001-96 arat c proiectarea

antiseismic a structurilor cu diafragme din zidrie portant urmrete s realizeze:

Conformarea general favorabil a construciei;

Asigurarea unei rigiditi suficiente la deplasri laterale n msur s limiteze la

valori admisibile att deplasrile absolute ct i cele relative;

32


Obinerea unui mecanism structural favorabil de disipare a energiei sub aciuni

seismice.

Pentru obinerea unui mecanism structural favorabil de disipare a energiei sub

aciuni seismice, una dintre condiii este evitarea ruperilor premature cu caracter casant,

fenomen posibil n cazul structurilor de rezisten cu diafragme din zidrie portant.

Privind alctuirea de ansamblu a construciilor din zidrie, prescripiile din P100-92

sunt preluate i adaptate n normative specifice pentru structurile din zidrie. Alctuirea de

ansamblu a construciilor potrivit P100-92 se refer la forma n plan i n elevaie a

construciilor, msuri pentru limitarea maselor construciilor, prevederi generale de

alctuire a structurilor de rezisten, rosturi antiseismice i msuri privind elemente i

subansamble nestructurale.

Avnd n vedere performanele slabe la aciuni seismice ale structurilor din zidrie

nearmat, domeniul de aplicabilitate al acestora se limiteaz la construcii cu regim de

nlime redus, amplasate n zone cu intensitate seismic redus (tabelul 2.1). Tabelul 2.1

Cazul planeelor cu rol de

diafragm orizontal

Cazul planeelor fr rol de

diafragm orizontal Zona

seismic

P100-92

Grad

seismic

echivalent

Coeficient Ks Numrul

maxim de

nivele al

cldirii

nlimea

maxim a

cldirii

Numrul

maxim de

nivele al

cldirii

nlimea

maxim a

cldirii

A 9 0,32 - - - -

B 8 0,25 - - - -

C 8 0,20 P+1E 6,0 P 3,5

D 7 0,16 P+1E 6,0 P 3,5

E 7 0,12 P+1E 6,0 P 3,5

F 6 0,08 P+4E 15,0 P+1E 6,0

mprirea teritoriului Romniei n zone seismice de calcul din punct de vedere a

valorii coeficienilor ks este dat n normativul P100-92 [88]. Se observ c n zonele

seismice de calcul A i B este interzis realizarea de construcii din zidrie simpl

(nearmat).

nlimea cldirii se consider de la nivelul superior al soclului, respectiv al

planeului peste subsol, pn la nivelul superior al planeului peste ultimul nivel. n cazul

n care nivelul planeului peste susbol depete cu 1,50 m nivelul trotuarului subsolul se

numr ca nivel. n cazul terenului n pant se consider nlimea medie dintre trotuar i

planeul susbolului. n cazurile n care ultimul nivel are o nlime mai mic de 3 m i

33


acoper mai puin de 25 % din suprafaa construit, aceasta nu se numr ca nivel i nu se

consider la stabilirea nlimii cldirii.

Planeele acestor cldiri trebuiesc de regul realizate din beton armat monolit sau

din elemente prefabricate monolitizate, pentru realizarea efectului de diafragm pe fiecare

nivel al cldirii.

Funcie de rolul pe care l ndeplinesc n cldire pereii din zidrie pot fi:

perei structurali portani cu rolul de a prelua sarcini verticale i orizontale;

perei structurali de contravntuire cu rolul de a prelua sarcinile orizontale i

greutatea lor proprie;

perei nestructurali ce ndeplinesc numai un rol de compartimentare a volumului

cldirii; greutatea lor este preluat prin intermediul planeelor de perei structurali

portani.

n cadrul fiecrei categorii de mai sus vor fi preferate structurile avnd perei

structurali portani pe ambele direcii ortogonale ale cldirii. Funcie de rolul pe care l

ndeplinesc n cldire pereii din zidrie pot fi: perei structurali portani cu rol de a prelua

ncrcri verticale i orizontale, perei structurali de contravntuire cu rol de a prelua

ncrcrile orizontale i greutatea lor proprie i perei nestructurali ce ndeplinesc numai rol

de compartimentare. Distanele maxime admise ntre pereii structurali, pentru fiecare din

cele dou direcii n funcie de tipul planeului, gradul de protecie antiseismic i nlime

Tipurile de planee a, b, c, d sunt definite conform normativului P2-85 dup cum

urmeaz:

tip a) planee de beton armat monolit sau din elemente prefabricate cu

suprabetonare continu de minimum 4cm grosime

tip b) planee din panouri sau semipanouri prefabricate din beton armat, mbinate

pe toate patru laturile cu bare sudate sau bucle i prin monolitizare

tip c) planee din beton de tip fie avnd bare sau bucle de legtur la extremiti

tip d) planee prefabricate de tip grinzioare din beton armat i corpuri de

umplutur, fr suprabetonare sau fii fr bare sau bucle de legtur.

Structurile din zidrie portant trebuie concepute ca sisteme spaiale, alctuite din

perei dispui de regul dup dou direcii ortogonale i diafragme (aibe) orizontale

realizate de planeele cldirilor. Se vor alege de preferin construcii cu forme n plan

regulate, compacte i simetrice din punctul de vedere al distribuiei n plan a maselor,

rigiditilor i capacitilor de rezisten ale elementelor structurale, n vederea limitrii

efectelor defavorabile de torsiune general provocate de aciunea seismic. n vederea

34


obinerii unei comportri corespunztoare a structurilor sub aciunea seismic se va urmri

asigurarea unei variaii ct mai uniforme pe vertical a rigiditilor i capacitilor de

rezisten att a ansamblului structurii ct i a elementelor structurale componente. Se vor

evita alctuiri structurale cu rigiditi i capaciti de rezisten mai reduse la un nivel

inferior fa de cele superioare. Cldirile cu forme neregulate n plan, de exemplu cele n

form de L, T, U, precum i cele cu zone avnd nlimi, mase i rigiditi diferite, se vor

separa prin rosturi n tronsoane de forme apropiate de dreptunghi.

Alctuirea planeelor va asigura de regul realizarea unor aibe (diafragme)

orizontale ct mai rigide pentru asigurarea conlucrrii spaiale a elementelor structurale sub

aciunea sarcinilor seismice. n vederea asigurrii rigiditii planeelor n planul lor,

legtura planeelor cu pereii structurali se va realiza prin centuri de beton armat. Planeele

de beton armat monolit sunt cele mai indicate pentru stucturile din zidrie portant

amplasate n zone seismice.

n cazul n care alctuirea constructiv a planeelor nu conduce la realizarea unor

aibe orizontale rigide, repartiia sarcinilor orizontale seismice la elementele verticale

structurale se va face innd seama de deformabilitatea planeelor.

Infrastructura va fi alctuit astfel nct s formeze un sistem rigid, capabil s

transmit la teren ncrcrile gravitaionale ale cldirii i s reziste la solicitrile provenite

din micrile seismice ale terenului.

Capacitatea de rezisten a elementelor structurale din zidrie se poate spori dup

necesiti prin prevederea de materiale (crmid sau bloc i mortare) de mrci superioare

sau prin ngroarea unor perei structurali n limite raionale.

Grosimea pereilor portani, interiori i exteriori, se va determina prin calcul din

condiii de rezisten i stabilitate. Grosimea minim a pereilor portani va fi de o

crmid sau un bloc de 24 cm. Grosimea pereilor portani va trebui s corespund i

condiiilor de izolare termic i evitare a formrii condensului determinate funcie de zona

climatic n care se amplaseaz construcia, izolare fonic i prevenire a incendiilor i a

efectelor acestora. n cazul n care grosimea pereilor dimensionat n condiii de rezisten

i stabilitate nu satisface condiiile de mai sus, proiectantul poate prevede: mrirea grosimii

pereilor sau adoptarea unor soluii constructive utiliznd perei portani din crmid n

combinaie cu materiale eficiente izolante termic, fonic, etc.

nlimea de nivel definit ca dimensiunea structural ntre dou planee nu va

depi de 16 ori grosimea peretelui, cu excepia pereilor de 1/2 crmid i a celor

rigidizai prin stlpiori i centuri intermediare din beton armat.

35


Pereii de contravntuire vor respecta condiiile privind grosimea n mod identic cu

cei portani. Pereii de contravntuire trebuie s fie plani i coplanari pe toat nlimea

construciei. La cldirile de tip bar cu perei de contravntuire transversali, se va urmri ca

acetia s lege ntre ele faadele opuse. Pereii de contravntuire se vor executa

concomitent cu pereii portani ortogonali, asigurndu-se legtura ntre perei prin esere

sau prin stlpiori de beton armat nglobai n zidrie.

Golurile mari (pentru ferestre, ui, etc) din pereii structurali se vor amplasa i

dimensiona astfel ca plinurile dintre ele s satisfac condiiile necesare de rezisten i

stabilitate sub aciunea ncrcrilor verticale i orizontale.

Pentru utilizarea crmizilor i blocurilor ceramice la zidriile portante ale cldirilor trebuie s se respecte raportul de esere la punerea n oper. Raportul de esere se

exprim prin raportul dintre lungimea de suprapunere a dou crmizi sau blocuri (l) i

nlimea crmizii (h). Valoarea recomandat a acestui raport este: l/h 0,8 iar valoarea minim: l/h = 0,4. Lungimea de suprapunere va fi cel puin 1/4 din lungimea crmizii sau

blocului.

Tipul de crmid sau bloc se alege n funcie de condiiile de rezisten i

stabilitate, de gradul de protecie antiseismic, de gradul de protecie termic, de

economisirea combustibilului n exploatare, reducerea manoperei pe antier, consumului

de ciment, reducerea greutii construciei, etc.

Codul n curs de aprobare P100-2003 specific, ca recomandare, faptul c utilizarea

structurilor din zidrie simpl s fie evitat. Se pot proiecta cldiri de zidrie simpl dac

structura este regulat, cu perei dei n sistem fagure i nlimea nivelului sub 3,0m.

innd cont i de noua zonare teritoriului rii n zone seismice precizeaz regimul de

nlime admis pentru construcii din zidrie simpl este :

n zonele A i B n = 1 (P)

n zonele C, D, E i F n 2 (P+1E)

n zona G n 3 (P+2E)

Regimul de nlime maxim admis la structuri din zidrie confinat, zidrie armat

i confinat i la zidria cu inim armat este :

n zonele A i B n 2 (P+1E)

n zonele C iD 3 (P+2E)

n zonele E i F n 4 (P+3E)

n zona G n 5 (P+4E)

36


Alte reguli de alctuire cuprinse n P100-2003 prevd c structurile de zidrie vor fi

astfel alctuite nct s realizeze o structur spaial alctuit din :

Perei structurali dispui pe cel puin dou direcii ortogonale ;

Planee care de regul formeaz aib rigid n plan orizontal ;

Legturile dintre pereii structurali se realizeaz prin :

esere la coluri, intersecii i ramificaii i armturi n rosturile orizontale ;

Stlpiori de beton armat plasai la coluri, intersecii i ramificaii.

Legturile dintre perei i planee se realizeaz prin :

Centuri de beton armat turnate pe toi pereii la zidria nearmat ;

nglobarea armturilor din stlpiori n centuri la zidria confinat:

nglobarea armturilor din stratul median n centuri la zidria cu inim plin.

Pereii structurali care alctuiesc o structur de zidrie sunt de dou categorii:

perei izolai (montani), cu schema static de consol;

perei cuplai (cu goluri de ui i/sau ferestre) constituii din montani legai ntre ei,

la nivelul fiecrui planeu, prin grinzi de cuplare de beton armat.

Structurile construciilor etajate curente de zidrie, se clasific n funcie de

distanele maxime ntre pereii structurali i de aria maxim a celulei format de pereii

dispui pe cele dou direcii principale, n dou categorii:

structuri cu perei dei (sistem fagure), cu nlimea de nivel 3,20 m avnd

distanele maxime ntre perei, pe cele dou direcii principale 5,00 m i aria

celulei format de pereii de pe cele dou direcii principale 25,0 m2. structuri cu perei rari (sistem celular), cu nlimea de nivel 4,00 m, avnd distanele maxime ntre perei, pe cele dou

direcii principale 9,00 m i aria celulei format de pereii de pe cele dou direcii principale 75 m2.

Urmtoarele categorii de planee sunt considerate rigide n plan orizontal:

planee de beton armat monolit sau din predale cu suprabetonare continu cu

grosime 6 cm, armat cu plas de oel beton cu aria 2,00 cm2/m;

planee din panouri sau semipanouri prefabricate din beton armat mbinate pe

contur prin piese metalice sudate, bucle de oel beton i beton de monolitizare;

planee executate din prefabricate de tip fie, cu bucle sau bare de legtur la

extremiti i cu suprabetonare continu cu grosime 6 cm, armat cu plas din

oel beton cu aria 2,00 cm2/m.

Urmtoarele categorii de planee sunt considerate fr rigiditate n plan orizontal:

planee din fii prefabricate cu bucle sau bare de legtur la extremiti, fr

suprabetonare armat sau cu ap nearmat cu grosimea 3,0 cm;

37


planee din prefabricate de mici dimensiuni, cu suprabetonare armat;

planee din lemn.

Planeele fr rigiditate n plan orizontal nu sunt acceptate pentru zonele AF.

Planeele fr rigiditate n plan orizontal pot fi folosite numai pentru:

toate planeele construciilor cu maximum trei niveluri (P+2E) din clasele de

importan III i IV; n zona seismic G;

planeul peste ultimul nivel al construciilor cu maximum dou niveluri (P+1E), din

clasa de importan IV, situate n zonele seismice E i F.

Faa superioar a planeului va avea, de regul, aceeai cot de nivel pe toat

suprafaa construciei. n mod excepional, pot fi acceptate decalri ale feei superioare a

planeului mai mici dect nlimea curent a centurilor (2030 cm).

Fundaiile pereilor structurali vor fi de tip talp continu . Tlpile de fundaie pot

fi realizate, n funcie de mrimea eforturilor i de natura terenului de fundare, din beton

simplu sau din beton armat [21].

n cazul construciilor fr subsol, soclul i fundaiile vor fi de regul axate fa de

pereii structurali. Limea soclului va fi cel puin egal cu grosimea peretelui de la parter,

se admite o retragere de maximum 5 cm a feei exterioare a soclului n raport cu planul

zidriei de la parter. Soclul se va executa, de regul, din beton armat.

38


2.2 NTRIREA PEREILOR STRUCTURALI DIN ZIDRIE

2.2.1 ntrirea pereilor structurali din zidrie conform prescripiilor de proiectare

de la noi din ar

Aa cum s-a artat, normativul MP001-96 [84] face referire doar la cazul pereilor

structurali din zidrie simpl (nearmat), de aceea ntrirea zidriilor se abordeaz conform

normativului P2-85 [85]. ntrirea cu centuri de beton armat, fiind obligatorie indiferent de

tipul de structur din zidrie, este tratat i n MP001-96 fiind preluat cu foarte mici

modificri din P2-85.

Comportarea pereilor structurali din zidrie supui la aciunea combinat a

sarcinilor verticale (gravitaionale) i orizontale (vnt, seismice), conform P2-85, poate fi

mbuntit prin nglobarea n zidrie de:

stlpiori din beton armat;

centuri din beton armat;

armturi distribuite n rosturile orizontale de zidrie i asigurarea conlucrrii

acestora cu zidria.

Zidria ntrit cu stlpiori de beton armat poart denumirea de zidrie

complex. De asemenea se mai utilizeaz noiunea de zidrie nrmat (sau

confinat), pentru zidria ntrit cu stlpiori i centuri de beton armat pe contur.

Stlpiorii se prevd pentru sporirea capacitii portante i a stabilitii pereilor la ncrcri verticale i deopotriv pentru sporirea capacitii portante a

pereilor structurali la aciunea combinat a sarcinilor verticale (gravitaionale) i

orizontale (vnt, seism).

Dispunerea stlpiorilor pentru sporirea capacitii portante i a stabilitii pereilor

la ncrcri verticale se face n pereii structurali cu ncrcri mari, a cror grosime nu

poate fi mrit din motive tehnice, funcionale sau economice, i n plinurile de zidrie care

nu respect dimensiunile minime impuse de normative.

De asemenea se dispun pentru rigidizarea pereilor nali formnd mpreun cu

centurile intermediare o reea astfel nct suprafaa de zidrie ncadrat s nu depeasc

anumite valori funcie de zona seismic de calcul.

Pentru sporirea capacitii portante la aciunea combinat a sarcinilor verticale i

orizontale se ntresc pereii cu stlpiori i centuri de beton armat, obinndu-se practic

panouri de zidrie nrmat pe contur (confinat). Efectele avantajoase a nrmrii zidriei

se obin la panouri cu raportul dintre lungime i lime cuprinse ntre 1,0...2,0.

39

Cercetri privind comportar

Documents

STUDIU ZIDARIE INRAMATA