262 Matei Claudiu-lucian - Rezumat Ro

0

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

FACULTATEA DE CONSTRUCTII CIVILE, INDUSTRIALE SI AGRICOLE

DEPARTAMENTUL MECANICA STRUCTURILOR

TEZA DE DOCTORAT (rezumat)

CONTRIBUTII ASUPRA DEFINIRII CARACTERISTICILOR DE REZISTENTA SI DEFORMABILITATE ALE ZIDARIEI

UTILIZATE IN ZONE SEISMICE

Conducător ştiinţific

Prof.univ.dr. honoris causa ing. Mihail IFRIM

Elaborator: Drd. Ing. Claudiu-Lucian MATEI

- 2013 -

1

CUPRINS CAPITOLUL 1 - INTRODUCERE 1.1. Importanta domeniului de cercetare 1.2. Obiectivele tezei 1.4. Organizarea tezei CAPITOLUL 2 - CONCEPTE SI PROCEDEE MODERNE DE DETERMINARE A CARACTERISTICILOR DE REZISTENTA ALE ZIDARIEI STRUCTURALE 2.1. Generalităţi 2.2. Cercetări de laborator pentru determinarea rezistenţei la compresiune a zidăriei 2.3 Cercetări de laborator pentru determinarea rezistenţei la forfecare în rost orizontal a zidăriei. 2.4 Determinarea valorilor normate şi de calcul ale proprietăţilor de rezistenţă şi deformabilitate ale zidăriilor la compresiune diagonală. 2.5 Determinarea rezistenţei la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, paralel cu rostul de pozare. 2.6 Determinarea rezistenţei la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, perpendicular cu rostul de pozare. 2.7 Concluzii CAPITOLUL 3 - PROCEDEE DE INVESTIGARE A CONSTRUCTIILOR REALIZATE CU PERETI STRUCTURALI DIN ZIDARIE IN VEDEREA DEFINIRII CARACTERISTICILOR DE MATERIAL 3.1. Metode de evaluare a construcţiilor realizate cu zidărie structurală. 3.2. Alegerea nivelelor de cunoaştere pentru selectarea metodei de calcul şi a factorilor de încredere 3.3.Verificarea/determinarea caracteristicilor materialelor componente 3.4 Stabilirea nivelului de degradare a construcţiei 3.5. Informaţii specifice necesare pentru evaluarea siguranţei construcţiilor din zidărie 3.6. Evaluarea siguranţei seismice 3.7 Exemplu de studiu de caz pentru determinarea caracteristicilor de rezistenta ale zidariei CAPITOLUL 4 METODE MODERNE DE INTERVENŢIE PENTRU CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DIN ZIDĂRIE 4.1 Generalităţi 4.2 Utilizarea conceptului de performanţă 4.3 Metode de evaluare a construcţiilor realizate cu zidărie structurală. 4.4.Metode de reparare a elementelor din zidărie prin metoda injectării cu pastă de ciment 4.5.Consolidarea elementelor utilizând materiale compozite 4.6 Cercetări experimentale privind utilizarea lamelelor de carbon la consolidarea lucrărilor de zidărie CAPITOLUL 5 CONTRIBUŢII PERSONALE PRIVIND EVALUAREA CARACTERISTICILOR DE REZISTENTA A ZIDĂRIEI IN DIFERITE COMBINAŢII DE MATERIAL – PROPUNERI PENTRU CERCETARI VIITOARE 5.1. Obiectul şi scopul cercetărilor 5.2. Rezultatele experimentale pentru rezistenţa la compresiune centrica 5.3. Rezultatele experimentale pentru deformatii la compresiune centrica 5.4. Rezultatele experimentale pentru rezistenţa la compresiune diagonala (eforturi principale) 5.5.Rezultatele experimentale pentru deformatii la compresiune diagonala (eforturi principale) 5.6. Rezultatele experimentale pentru rezistenta la forfecare in rost orizontal 5.7. Contributii personale si cercetari viitoare

BIBLIOGRAFIE

2

CAPITOLUL 1 - INTRODUCERE 1.1. Importanţa domeniului de cercetare Teza cuprinde o analiză a domeniului zidăriilor realizate în diferite combinatii de elemente de zidărie cu tipuri de mortare de înzidire. Materialul compozit „zidarie” a fost utilizat din cele mai vechi timpuri fiind alături de elementele de lemn cele mai utilizate materiale pentru construcţii. În perioada 1990-2000 în România, proiectarea construcţiilor cu pereţi structurali din zidărie s-a realizat în conformitate cu prescripţiile tehnice “Lucrări de zidărie. Calculul şi alcatuirea elementelor” STAS 10109/1-82 [6], “Normativ privind alcatuirea, calculul şi executarea structurilor din zidărie” – P 2-1985 [7] si “Normativ pentru proiectarea antiseismică a construcţiilor de locuinţe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale” – P 100-1992 [8] revizuit în 1996, care urmăreau atât asigurarea rezistenţei, cât şi a unei exploatări normale, prin verificarea regimului de fisurare şi a deformaţiilor.

IPCT în colaborare cu INCERC Bucureşti a elaborat primul model al Normativului P-2, iar în perioada 1984-1985 s-a procedat la reactualizarea şi îmbunatăţirea acestei prescripţii, care a stat la baza întregii activităţi de proiectare şi expertizare a construcţiilor din zidărie. Deşi prescripţia a fost folosită în mod curent, toţi specialiştii din activitatea de proiectare şi cercetare au recunoscut că aceasta prezintă o serie de inadvertenţe, necesitând clarificări şi imbunătăţiri importante care să se bazeze pe date experimentale de cercetare, realizate în cadrul unui program unitar şi extrem de serios documentat.

În jurul anului 2000 în România au început să intre pe piaţa materialelor de construcţii materiale noi cu forme şi dimensiuni diferite de cele standardizate utilizate până atunci, pentru realizarea zidăriilor structurale. Aceste produse sunt realizate pe baza standardelor europene armonizate; standarde ce au introdus o nouă filozofie referitoare la producerea şi comercializarea acestor tipuri de elemente.

Impunerea cerinţelor de asigurare a unor construcţii cu consum energetic redus a condus la apariţia de elemente de zidărie de dimensiuni mari (se reducea astfel efectul negativ al transmisiei energetice şi de masă prin rosturi) şi cu forme variate a geometriei secţionale, aparând elemente cu goluri verticale ajungând la rapoarte ce ating curent 55% volum de goluri din ansamblul elementului de zidărie. Cerintele liniilor directoare în ceea ce priveşte aplicarea printr-o anexă naţională a directivelor europene s-a materializat în anul 2006 prin adoptarea codului CR 6-2006 „Cod de proiectare pentru structurile din zidărie”[10]. Acest cod asigură implementarea materialelor noi pentru zidărie şi asigură cadrul reglementat pentru calculul structurilor din zidărie.

Prevederile codului CR 6 pot fi aplicate numai dacă condiţiile de calitate şi valorile caracteristicilor mecanice de rezistenţă şi deformabilitate ale materialelor componente şi ale zidăriilor realizate cu acestea sunt stabilite din următoarele categorii de informaţii:

- încercări efectuate de producător, conform cerinţelor standardelor SR EN 771- 1 [11] şi SR EN 771-4 [12] şi cu procedeele menţionate în acestea, în laboratoare recunoscute din ţară sau din străinătate; - informaţii existente în baza de date naţională, actualizate pe baza testelor efectuate conform standardelor europene adoptate în România (SR EN); - date relevante din agrementele tehnice eliberate de autorităţile competente din România pe baza testelor efectuate conform standardelor europene adoptate în România (SR EN); - încercări efectuate conform standardelor europene (EN) pentru produse similare, în laboratoare recunoscute, în cazul unor proiecte concrete; - informaţii existente într-o bază de date recunoscută din străinătate pentru produse similare, testate conform standardelor europene (EN).

Aplicarea codului CR 6 implică cunoaşterea caracteristicilor de rezistenţă şi deformabilitate ale zidăriei în combinaţia de elemente de zidărie şi mortare cunoscute,

3

existente pe piaţa din România. În România nu există o bază de date naţională care să cuprindă valori determinate în conformitate cu legislaţia europeană pentru materialele constitutive ale zidăriei.

Prezenta lucrare îşi propune realizarea unei baze de date, de referinţă, pentru diferite combinaţii de elemente de zidărie/mortare de înzidire, plecând de la caracteristicile materialelor existente pe piaţa construcţiilor din România. S-au avut în vedere atât produsele nou intrate pe piaţă cât şi produsele utilizate curent la un moment dat, pentru realizarea structurilor din zidărie. Acest mod de abordare asigură caracteristicile zidăriei utilizate în practica curentă atât pentru proiectarea structurilor noi cât şi evaluarea prin calcul în procesul de expertizare a structurilor existente. 1.2. Obiectivele tezei

Principalele obiective ale tezei derivă din practica curentă de proiectare şi expertizare a structurilor din zidărie structurală, ca o consecintă a lipsei de date referitoare la caracteristicile de rezistenţă şi deformabilitate necesare calculului în zone seismice a clădirilor. În acest moment în lipsa datelor fundamentate ştiinţific, pentru calculul structurilor de zidărie în România se utilizează datele obţinute din sursele producătorilor de materiale de zidărie sau din cercetarile disponibile. Pentru proiectarea/expertizarea clădirilor cu structuri din zidărie, alcătuite cu materiale care satisfac condiţiile de introducere pe piată, se folosesc valorile forfetare ale caracteristicilor mecanice ale materialelor componente şi ale zidăriei stabilite prin codul CR 6 (pentru elementele de zidărie din argilă arsă şi b.c.a). Pentru celelalte tipuri de elemente de zidărie nu există un cadru legal/reglementat pentru caracteristicile ce trebuie să fie luate în calcul la proiectarea elementelor/structurilor din zidărie alcătuite cu acest tip de zidărie.

Teza de doctorat şi-a propus să stabilească caracteristicile de rezistenţă şi deformabilitate, pe baze ştiintifice şi într-un cadru unitar, a tuturor valorilor necesare pentru calculul structural al zidăriilor, în zone seismice.

Principalele caracteristici ce s-au urmarit să se stabilească pe o bază experimentală şi ştiintifică sunt:

- fb rezistenţa unitară la compresiune standardizată a elementelor pentru zidărie normal pe faţa rostului orizontal;

- fk rezistenţa unitară caracteristică la compresiune a zidăriei; - fm rezistenţa unitară medie la compresiune a mortarului utilizat la realizarea zidariei; - Ez modul de elasticitate longitudinal secant de scurtă durată al zidăriei simple; - m,f deformaţia specifică în zidărie la fisurare; - mu,rup deformaţia specifică ultimă a zidăriei la rupere; - fpr (fvk,i) rezistenţa unitară caracteristică la eforturi principale-compresiune diagonala in planul peretelui;

- deformaţia unghiulară la eforturi principale; - G modul de deformaţie transversal; - fvk0 rezistenţa caracteristică iniţială la forfecare fără efort unitar de compresiune; - trasarea curbelor pentru fiecare tip de combinaţie de element de zidărie/tip de mortar.

1.3. Metode de cercetare

Metodele de cercetare aplicate în elaborarea prezentei teze de doctorat au constat în cercetare bibliografică, încercări experimentale, analiză şi prelucrare numerică.

Cercetarea bibliografică a fost efectuată pornind de la literatura de specialitate din ţara precum si literatura specifica din alte tari, in special europene.

Pentru consultarea documentatiilor de specialitate, constand in cărţi şi reviste în domeniul de cercetare abordat s-a apelat la biblioteca tehnica INCD URBAN-INCERC precum

4

si la biblioteca proprie a elaboratorului. Pentru o documentare mai aprofundata au fost accesate motoarele de cautare Google si Scholar Google cu ajutorul cuvintelor cheie, precum şi site-urile cu reviste internaţionale indexate.

Documentatia studiata pentru elaborarea prezentei teze a constat şi din lucrările de cercetare ale autorului elaborate în cei 25 de ani de activitate în domeniul zidăriilor realizate în diferite combinaţii de materiale. 1.4. Organizarea tezei

Structura tezei este realizată sub formă de 5 capitole principale ce sunt la rândul lor structurate pe subcapitole în funcţie de cerinţele de prezentare a domeniului.

In primul capitol este prezentat stadiul studierii domeniului in tara noastra si importanta elaborarii tezei in domeniul de cercetare ales de elaboratorul ei, a obiectivelor propuse si a metodelor de atingere a acestora.

În cel de al doilea capitol sunt prezentate concepte şi procedee moderne de determinare a caracteristicilor de rezistenţă ale zidăriei structurale. Metodele de investigare prezentate implică utilizarea unor metode raţionale de obţinere a datelor primare şi a valorilor analizei statistice, semnificative atăt din punct de vedere al fenomenului pe care îl descriu, cât şi din punct de vedere cantitativ. Sunt puse în evidenţă metode de definire probabilistică a valorilor normate prin anumiţi fractili şi calculul acestora. Determinarea caracteristicilor zidăriilor structurale pe baze probabilistice constituie o abordare modernă orientată către definirea rezistenţelor caracteristice cu o anumită probabilitate de îndeplinire.

În cel de al treilea capitol sunt prezentate procedee de investigare a construcţiilor realizate cu pereţi structurali din zidărie, în vederea definirii caracteristicilor de material în procesul de evaluare prin expertizare. Sunt studiate metodele de investigare impuse prin aplicarea codului P100-3-2006 „Cod de evaluare şi proiectare a lucrărilor de consolidare la clădiri existente, vulnerabile seismic” [14] şi consecintele ce rezidă din acesta în vederea posibilităţii de evaluare în spiritul conceptului de siguranţă a vieţii, a construcţiilor realizate din zidărie structurală. Este prezentată, în cadrul acestui capitol o metodă de investigare simplă în vederea definirii caracteristicilor zidăriei structurale.

Capitolul al patrulea este dedicat metodelor moderne de intervenţie pentru consolidarea structurilor din zidărie. Sunt prezentate cateva metode de intervenţie utilizate curent în practica de reparare şi consolidare a construcţiilor existente. Este dezvoltată metoda de evaluare bazată pe utilizarea conceptului de performanţă în sensul predicţiei degradărilor, refacerii structurale şi a încadrărilor structurilor în categorii de consolidare.

Analiza structurală trebuie să se bazeze pe obiective clare care să fie orientate către conceptul de acceptabilitate. Sunt detaliate metodele de investigare în stransă legatură cu cerinţele fundamentale prezentate şi definite în codul P 100-3/2006.

Capitolul cinci al tezei prezintă sub formă sintetizată concluziile finale ale programelor experimentale şi contribuţiile personale aduse domeniului studiat. CAPITOLUL 2 - CONCEPTE ŞI PROCEDEE MODERNE DE DETERMINARE A CARACTERISTICILOR DE REZISTENŢĂ ALE ZIDĂRIEI STRUCTURALE 2.1 Generalităţi Capitolul II cuprinde o analiză a experimentărilor referitoare la stabilirea proprietăţilor fizico-mecanice şi în special a valorilor rezistenţelor şi a deformaţiilor zidăriilor structurale. Pentru aplicarea curentă a elementelor de zidărie trebuie cunoscute valorile specifice (de calcul, normate, medii) ale proprietăţilor de rezistenţă şi deformaţie, obţinute în laborator, determinate pe probe de zidărie confectionate cu materiale ce urmează a fi utilizate efectiv la lucrările de zidărie.

5

Valorile de calcul utilizabile în practica de proiectare se determină pe baza valorilor normate, în urma unei analize probabilistice .

2.2. Cercetări de laborator pentru determinarea rezistenţei la compresiune a zidăriei. Încercările experimentale şi prelucrările au drept obiect zidăriile executate în diferite combinaţii de elemente de zidărie şi mortar. Determinarea se efectuează în conformitate cu specificaţiile tehnice prezentate în standardul SR EN 1052-1 „Determinarea rezistenţei la compresiune a zidăriei”[15]. La confecţionarea specimenelor se folosesc mortare de clase realizate după reţetele indicate în Normativ C 17/82 î16ş şi standardul SR EN 998-2:2004 [17] Certcetările au drept scop:

a) determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale blocurilor de zidărie; b) confecţionarea probelor pentru compresiune simplă şi verificarera tehnologică a

execuţiei; c) determinarea valorilor normate şi de calcul a următoarelor proprietăţi de rezistenţă şi deformabilitate ale zidăriilor:

- rezistenţa la compresiune a zidăriei, fb; - deformaţia specifică la rupere din compresiune o; - modulul de elasticitate longitudinal Eo; -

A) Forma şi dimensiunile elementelor de zidărie Forma şi dimensiunile blocurilor de zidărie trebuie să corespundă cu forma şi

dimensiunile blocurilor de zidărie realizate în conformitate cu specificaţiile standardelor de produs din seria SR EN 771/ 1.....6: Pentru stabilirea dimensiunilor reale ale blocurilor de zidărie se vor face determinări prin măsurare asupra unui lot de minim 6 blocuri, rezultând valorile medii ale principalelor dimensiuni. Forma blocurilor de zidărie, aşa cum este prezentată în standardul de produs, se va determina prin aplicarea procedurilor specifice din standardul SR EN 772-16 “Metode de încercare a zidăriei” – Determinarea dimensiunilor [22], . Pe baza datelor rezultate în urma determinărilor se permite încadrarea blocurilor ceramice în una dintre grupele de tipuri de blocuri. Încadrarea se face pe baza standardului SR EN 1996-1-1[9] ce clasifică elementele pentru zidărie din argilă arsă în patru grupe în funcţie de parametrii menţionaţi mai jos. Tabelul 2.1.

Configuratia elementelor pentru zidarie si incadrarea in grupe de produs Elemente

pline Elemente cu goluri verticale Elemente cu goluri orizontale Parametrul de referinţă

Grupa 1 Grupa 2 Grupa 3 Grupa 4 Volumul golurilor (% din

volumul brut)

25% > 25% 55%

> 55% 70 % 70%

Volumul fiecărui gol (% din volumul brut) 12.5%

fiecare din golurile curente 1%; total goluri de

manipulare 12.5%

fiecare din golurile curente 1%; total goluri de

manipulare 12.5%

fiecare din golurile curente 8%; un singur gol de

manipulare 25% Perete Perete Perete

interior exterior interior exterior interior exterior Grosimea minimă a pereţilor interiori şi

exteriori (mm)

Nu se

limitează 5 8 3 6 6 8 Grosimea cumulată a pereţilor interiori şi

exteriori (% din lăţimea totală a corpului)

Nu se limitează 16% 12 % Nu se aplică

6

Pentru produsele de zidărie din BCA încadrarea se va face în conformitate cu

standardul SR EN 771-4 [14]. Abaterea dimensională faţă de dimensiunile de bază trebuie să se încadreze în funcţie de clasele de toleranţă în domeniile de toleranţă T1 sau T2. Pentru caracterizarea zidăriei este necesară determinarea densităţii aparente şi a densităţii absolute a blocurilor de zidărie.

Determinarea rezistentei la compresiune a elementelor de zidărie Rezistenţa la compresiune a elementelor pentru zidărie va fi declarată ca rezistenţă medie, conform SR EN 771-1 pentru elemente din argilă arsă şi conform SR EN 771-4 pentru elemente din BCA.

Rezistenţa la compresiune a elementelor pentru zidărie pentru determinarea rezistenţelor de proiectare ale zidăriei la compresiune, la încovoiere şi la forfecare, este rezistenţă standardizată (fb) definită conform SR EN 771-1 pentru elementele din argilă arsă şi conform SR EN 771-4 pentru elementele din BCA.

Producătorul elementelor pentru zidărie, care urmează a fi folosite pentru elementele de construcţie din zidărie, este obligat să declare rezistenţa standardizată (fb) în documentele de însoţire a produselor determinata din incercari pe produsele proprii.

Rezistenţa standardizată se calculeaza din rezistenţa medie obţinută prin încercări efectuate conform SR EN 772-1î24ş Anexa A (informativă) prin multiplicare cu coeficienţi în funcţie de regimul de condiţionare a probelor (δcond) şi în funcţie de factorul de formă al epruvetelor încercate (δ). Din acest motiv în rapoartele de încercare trebuie specificat, în mod obligatoriu, metoda de condiţionare.

În cazul în care încercările au fost realizate pe epruvete decupate din elemente întregi, rezistenţa determinată pe aceste epruvete se atribuie elementelor întregi din care au fost decupate. Acest aspect se aplica, în special, elementelor din BCA pentru care determinarea se efectuează pe cuburi de 10 x 10 cm prelevate din elementul de zidărie.

Rezistenţa standardizată la compresiune fb este definită prin două valori, în funcţie de poziţia forţei de compresiune în raport cu faţa de aşezare:

- normal pe faţa rostului orizontal (de aşezare) fb; - paralel cu faţa rostului orizontal, în planul peretelui fbh (compresiune pe capete). Valorile celor două rezistenţe standardizate la compresiune (fb,fbh) specificate în proiecte,

vor fi determinate prin incercari de laborator si declarate de producator. Determinarea rezistentei la compresiune normal/paralel cu fata rostului de pozare se

face in conformitate cu specificatiile prezentate in stadardul SR EN 772-1 “ Metode de încercare a zidăriei “ – Determinarea rezistenţei la compresiune. Rezistenţa standardizată la compresiune se obtine prin aplicarea relatiei (2.1) fb Fi /( li x wi ) [ N/mm2 ] (2.1) Unde: li - lungimea suprafeţei pe care acţioneză platanul presei exprimată în îmmş; wi - lăţimea suprafetei pe care acţionează platanul presei exprimată în îmmş; Fi - forţa de rupere maximă capabilă a fiecarui element de zidărie exprimata in [N]; fb - rezistenţa standardizată la compresiune normal pe faţa rostului orizontal in [N/mm2]; fbh - rezistenţa standardizată la compresiune perpendicular pe faţa rostului orizontal in planul

peretelui exprimată în [N/mm2];

7

B) Determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale mortarelor utilizate pentru realizarea zidăriei

Tipuri de mortar pentru zidărie (de inzidire)

Mortarele pentru zidărie sunt definite ca: mortar de utilizare generală, mortar pentru rosturi subţiri sau mortar uşor, în funcţie de elementele din care sunt alcătuite.

În funcţie de metoda de stabilire a compoziţiei, mortarele pentru zidărie sunt considerate ca mortare performante sau mortare cu compoziţie prescrisă.

În funcţie de metoda de fabricare, mortarele pentru zidărie pot fi de tip industrial (predozat sau preamestecat), de tip industrial semi-fabricat sau preparate la şantier.

Mortarele de zidărie de tip industrial şi industrial semi-fabricat trebuie să fie conforme cu SR EN 998-2:2004 [25]. Mortarul preparat la şantier trebuie să fie conform cu SR EN 1996-2 NB [26]. Mortarul preamestecat alcătuit din var/nisip trebuie să fie preparat şi utilizat conform cu SR EN 998-2:2004.

Specificaţia mortarului pentru zidărie Mortarele se clasifică prin rezistenţa lor la compresiune, exprimată prin litera M urmată

de rezistenţa la compresiune în N/mm2, de exemplu M 5. Mortarele pentru zidărie cu compoziţie prescrisă, în afara numărului M, vor fi descrise prin compoziţia stabilită, de exemplu 1:1:5 ciment: var: nisip în volum.

Mortarele pentru zidărie de utilizare generală pot fi mortare performante conform cu SR EN 998-2:2004 sau mortare cu compoziţie prescrisă SR EN 998-2.

Mortarele pentru zidărie pentru rosturi subţiri şi mortarele uşoare sunt mortare performante conform cu SR EN 998-2.

Pentru realizarea zidariei proiectantul va specifica in proiect tipul de mortar de inzidire recomandat

Proprietăţile mortarelor Rezistenţa la compresiune a mortarului pentru zidărie, fm, trebuie să fie determinată

conform cu SR EN 1015-11[27]. Rezistenţa la compresiune, fm a mortarelor pentru zidărie folosite pentru zidăria armată,

alta decât zidăria armată în rosturile de aşezare, este de minimum 4 N/mm2, iar pentru cele folosite în zidăria armată în rosturile de aşezare este de 2 N/mm2 .

C) Metodologia de încercare a probelor de zidărie la compresiune centrică. Stabilirea formei şi dimensiunile probelor de zidărie pentru încercarea la compresiune centrică, tipuri de probe.

Principala cerinţă care stă la baza alcătuirii probelor de zidărie supuse la compresiune centrică constă în aceea că prin numărul şi dispoziţia rosturilor orizontale şi verticale pe care le include, proba de zidărie trebuie să reproducă cât mai fidel posibil materialul compozit – zidărie reală. În acest sens, dimensiunile probelor de zidărie vor fi corelate, în raport cu dimensiunile corpului de zidărie utilizat.

Numărul de probe Definirea valorilor normate ale rezistenţelor la compresiune prin fractilul R0.05 al repartiţiei statistice a rezultatelor încercărilor, respectiv fractilul repartiţiei statistice definit cu probabilitatea ca 5 % din rezultate să fie mai mici ca valoarea R 0.05 , conduce din punct de vedere teoretic la necesitatea ca numărul de probe încercate să fie de minimum 20 conform relaţiei:

8

N = 1 / p = 1 / 0.05 = 20 probe (2.2)

Efectuarea propriu-zisă a încercării După aşezarea probei pe platanul inferior al presei şi axarea ei, se procedază la încărcarea presei în trepte de 5.000 N până la înregistrarea cedării probei prin rupere. După atingerea treptei de încărcare, încărcarea este menţinută constantă circa 30 secunde, pentru citirea deformaţiilor longitudinale corespunzătoare treptei de încărcare. Pe parcursul încercării se vor materializa pe probă traseele fisurilor în ordinea apariţiei lor, corespunzător nivelului de încărcare la care s-a produs. Incercarea este condusă până la instalarea ruperii. Drept valoare a încărcării de rupere se consideră încărcarea maximă preluată de probă (prin incarcarea probei se constată scăderea acului indicator al presei), prin depăşirea căruia se produce cedarea, iar ca deformaţie ultimă cea corespunzătoare acestei încărcări.

Foto 2.1- Proba de zidarie pentru determinarea rezistentei la

compresiune a zidariei (Încercări realizate de autor la INCERC Bucureşti)

Determinarea deformaţiilor specifice din compresiune Pe baza valorilor întabulate ale scurtărilor din compresiune corespunzătoare tuturor treptelor de încercare, până la înregistrarea ruperii, se calculează valorile deformaţiilor specifice din compresiune ca raport între valorile scurtării probei în secţiunea de măsurare şi distanţa iniţială între repere. Valori caracteristice pentru relaţia ( - ) Pe baza perechilor de valori ( , ) corespunzător fiecărei trepte de încercare, până în momentul cedării, se trasează pentru fiecare probă de zidărie încercată, diagrama ( - ). In figura 2.1 sunt prezentate modelele diagramelelor ( - ) pentru probele de zidărie executate cu mortar de utilizare generală (G).

Pentru calculul rezistenţei şi al rigidităţii secţiunilor elementelor structurale şi nestructurale din zidărie, se folosesc următoarele tipuri de relaţii "efort unitar - deformaţie specifică σ-" (legi constitutive) care schematizează comportarea reală a zidăriei (valori caracteristice şi de proiectare):

liniară (figura 2.1 a) liniar - dreptunghiulară (figura 2.1 b) parabolic - dreptunghiulară (figura 2.1 c)

9

(a) (b) (c)

Figura 2.1 Relaţia efort-deformaţie pentru zidăria solicitată la compresiune axială (Sursa:CR 6 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie)

Pe diagramele ( - ) pentru fiecare probă în parte s-a determinat valoarea modulului de elasticitate longitudinal E o , definit ca valoarea tangentei unghiului format de tangenta la curba ( - ) în origine, şi axa (o - ). Principalele proprietăţi de rezistenţă şi deformabilitate privind comportarea probelor de zidărie supuse la compresiune, respectiv: - fk rezistenţa unitară caracteristică la compresiune a zidăriei - fd rezistenţa unitară de proiectare la compresiune a zidăriei - fdfis efort unitar la fisurare - m deformaţia specifică în zidărie - mu deformaţia specifică ultimă a zidăriei - Ez modul de elasticitate longitudinal secant de scurtă durată al zidăriei simple sunt caracterizate statistic şi prezentate in tabelele de evaluare. Valorile determinate se vor prezenta de producător în declaraţiile de conformitate.

2.3 CERCETĂRI DE LABORATOR PENTRU DETERMINAREA REZISTENŢEI LA FORFECARE ÎN ROST ORIZONTAL AL ZIDĂRIEI

A) Obiectul si scopul încercărilor Testele pentru determinarea rezistenţei iniţiale la forfecare au avut la bază principiile

din standardul SR EN 1052-3 „ Metode de încercare a zidăriei- Partea 3: Determinarea rezistenţei initiale la forfecare” [29] .

Pentru confecţionarea specimenelor se utilizează metoda de condiţionare în aer, blocurile ceramice fiind ţinute în laborator, în ambalajul iniţial, până la confecţionarea specimenelor. Programul experimental este conceput pentru a se putea determina rezistenţa iniţiala la forfecare, pentru fiecare dintre tipurile de blocuri de zidărie utilizate.

B) Descrierea specimenelor de incercat Modulele se pregatesc, în funcţie de dimensiunile blocurilor de zidărie, în conformitate

cu tabelul 2, pentru tipul A, şi au la bază standardul SR EN 1052-3 „Metode de încercare a zidăriei - Partea 3: Determinarea rezistenţei iniţiale la forfecare”

Specimenele se confecţionează în timp de 30 minute, după condiţionarea elementelor pentru zidărie în condiţii normale de mediu. La confecţionare se va asigura ca fetele de pozare sunt curate şi fară praf şi că elementul inferior este pe o suprafaţă plană şi curată. Elementul urmator se montează astfel încât să se obţină o grosime de strat de mortar cuprinsă între 1 şi 3 mm pentru mortarele pentru rosturi subţiri şi 10 mm pentru mortare de uz general. Verticalitatea şi nivelmentul se vor verifica cu ajutorul unui echer şi a unei bule de nivel. Proba se va realiza prin zidirea a trei elemente de zidărie.

Imediat după construire, probele se preincarca prin repartizarea unei sarcini în mod distribuit pentru obtinerea unui efort vertical de circa 2.0 x 10-3 N/mm2.

10

Modulele se vor pastra, în condiţii normale de umiditate şi temperatură, nemişcate, până la încercare.

Foto 2.2 – Specimene pregatite pentru incercarea de forfecare initiala a zidariei

(Sursa:teste efectuate de autor la INCERC Bucuresti)

C) Încercarea specimenelor Pentru determinarea rezistenţei iniţiale la forfecare se folosesc modulele realizate din

câte trei blocuri suprapuse. Încercarea constă în ruperea specimenelor după o secţiune controlată, corespunzatoare tipului A sau B prezentate în SR EN 1052-3, în funţie de tipul blocului de zidărie. Modulele de zidărie se sprijină pe reazemele maşinii de încercat prevazute cu capacitatea de preluare a eventualelor rotiri (role), fără a intoduce eforturi concentrate în elemente. Plăcile de acţionare sunt realizate din oţel şi asigură un contact bun cu blocurile de zidărie. Plăcile de acţionare a forţei sunt prevăzute cu capacitate de deformare, pistonul presei fiind acţionat prin intermediul unui dispozitiv cu bilă.

2.4 DETERMINAREA VALORILOR NORMATE ŞI DE CALCUL ALE PROPRIETĂŢILOR DE REZISTENŢĂ ŞI DEFORMABILITATE ALE ZIDĂRIILOR LA COMPRESIUNE DIAGONALĂ A) Metodologia de încercare a probelor de zidărie la compresiune diagonală. Determinarea valorilor pentru rezistenţa la compresiune diagonală se aplică numai pentru zidăriile structurale, utilizate în zone seismice. Aplicarea eurocodurilor a marginalizat acest tip de determinări, deoarece aspectele legate de comportarea zidăriei la solicitări seismice constituie o problemă locală a statelor afectate de astfel de riscuri. Elaboratorul consideră că acest tip de încercare trebuie introdus în practica curentă, reprezentand un aspect semnificativ pentru caracterizarea zidăriei la solicitari laterale. Apariţia diagonalelor comprimate, la structurile confinate, poate să constituie un mecanism de cedare semnificativ ce caracterizează comportarea de ansamblu a zidăriei. Stabilirea formei şi dimensiunilor probelor de zidărie pentru încercarea la compresiune diagonală.

a) forma probelor În prezent, pe plan mondial este unanim acceptată ideea că asigurarea modalităţii de

obţinere a unor valori corecte ale rezistenţei la eforturi principale de întindere, constă în încărcarea unor probe de zidărie, de formă pătrată, pe direcţia unei diagonale (dispusă în verticala maşinii de încercat); acest mod de solicitare – compresiune diagonală, determină ruperea probei în lungul diagonalei încercate (comprimată) ca urmare a dezvoltării unor eforturi de întindere normale pe planul de rupere, paralele deci cu diagonala neâncărcată (întinsă).

b) dimensiunile probelor de zidărie In general literatura de specialitate furnizează mai puţine date cu privire la dimensiunile

probelor supuse la încercarea de compresiune diagonală.

11

Singura motivaţie clară a alegerii dimensiunilor probelor de zidărie supuse la încercarea de compresiune diagonală este prezentată în ASTM – R – 519 [30]. Mărimea probelor este de 1.20 x 1.20 m, iar grosimea probelor este reprezentată de grosimea zidăriei reale pentru care se determină rezistenţa la eforturi principale de întindere; de remarcat că normativele din America prezintă probele de 1.20 x 1.20 m ca probele cu dimensiunile cele mai mici ce se pot încerca pentru obţinerea rezistenţelor care ne interesează. B) Dispozitive de transmitere a încărcării Determinarea rezistenţelor la eforturi principale de întindere se realizează prin încercarea unor probe de zidărie pătrate, încercate după una dintre diagonale dispusă în verticala maşinii de încercat (diagonala comprimată). Pentru a fi posibilă realizarea unei asemenea scheme de încercare, este necesar să se prevadă dispozitive metalice speciale la capetele diagonalei comprimate care au rolul: - să se evite strivirea colţurilor probelor de la capetele comprimate; - să nu realizeze o tulburare a stării de eforturi şi deformaţii în probe de zidărie încercată în sensul împiedicării dezvoltării de eforturi de întindere şi a deformaţiilor liniare de lungire pe direcţia diagonalei orizontale; - să asigure stabilitatea probelor din momentul manipulării lor şi până la scoaterea din maşină. În vederea îndeplinirii tuturor cerinţelor de mai sus au fost realizate dispozitivele metalice specifice denumite sabot inferior, respectiv sabot superior. Dimensiunile saboţilor se deternină din respectarea unui raport de apasare pe proba echivalent cu 1/8 din latura modulului.

Foto 2.3 Specimene pentru încercarea de compresiune diagonală

(teste efectuate de autor la INCERC Bucureşti) C) Efectuarea încercării După centrarea probei în presa de încercare (diagonala comprimată a probei coincide cu axul vertical al presei) se procedează la aplicarea în trepte egale a încercării, până la instaurarea ruperii. Treptele de încercare sunt astfel alese încât până la instaurarea ruperii să se poată efectua cel puţin 10 citiri ale deformaţiilor liniare pe direcţia celor două diagonale; valoarea încărcării corespunzătoare celei de a 10-a treaptă de încărcare trebuie să fie mai mică decât încărcarea la rupere. După atingerea fiecărei trepte de încărcare, aceasta se menţine constantă timp de circa 30 secunde în vederea efectuării măsurătorilor deformaţiilor liniare pe diagonala comprimată, respectiv întinsă (pe ambele feţe ale probei). Pe parcursul efectuarii încercarii se vor consemna in fişele de măsurători eventualele fisuri sau striviri ale blocurilor de zidărie. Mecanismul de cedare se va consemna în fişe şi se vor prezenta si eventuale înregistrari fotografice. Valorile individuale masurate se vor prelucra şi consemna în rapoarte de încercare.

12

D) Trasarea curbelor (- ) Perechile de valori (f p,rup , ) corespunzătoare fiecărei trepte de încărcare se prezintă într-un sistem ortogonal de axe având pe abcisă (f p,rup ) şi pe ordonată (). Curba care uneşte punctele (f p,rup şi ) pentru fiecare treaptă reprezintă curba - pentru fiecare probă încercată. In figura 2.2 este prezentată o curbă caracteristică - pentru probele încercate ce au cedat prin mecanismul normal.

Proba nr. 1

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 10 20 30 40 50

deformatia transversala

efor

t tan

gent

ial

Figura 2.2 Curbe (- ) pentru modulele incercate (model de prezentare a rezultatelor experimentale)

E) Determinarea modulului transversal G Modulul transversal G se defineşte ca fiind coeficientul unghiular al tangentei la curba - în punctul corespunzător valorii efortului unitar de lunecare * = 0.5 rup , respectiv : * G = (N/mm 2 ) (2.12) * unde : *- reprezintă deformaţia unghiulară corespunzătoare valorii 0.5 rup 2.5 DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNCOVOIERE PERPENDICULAR PE PLANUL ZIDĂRIEI, PARALEL CU ROSTUL DE POZARE A) Generalităţi Pentru determinarea rezistentei la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, paralel cu rostul de pozare se încearcă specimenele confecţionate conform specificaţiei din standardul SR EN 1052-2 [31]. Încercarea se efectuează în conformitate cu pct.8 din standardul SR EN 1052-2. Schema de încercare pe baza căreia s-au efectuat testele este cea prezentată în figura 2.3 (a), distanţa între reazeme a fost aleasă să satisfaca urmatoarele cerinte:

- distanţa dintre suporturile exterioare şi extremitatea modulului de zidărie trebuie să fie mai mare sau egală cu 50 mm;

- distanţa dintre suporturile interioare, în funcţie de formatul modulului poate varia între 0.4 până la 0.6 ori distanţa dintre suporturile exterioare;

- baza fiecărui modul de zidărie are posibilitatea de deplasare liberă fără frecări.

stabilite prin standard.

13

Figura 2.3 -Scheme de încărcare pentru determinarea rezistenţei la încovoiere a zidăriei conform standardului

SR EN 1052-2 Încovoiere în plan vertical ( CR 6 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie)

B) Descrierea specimenelor de incercat Pentru fiecare tip de bloc de zidărie se confecţionează serii de cate 6 module

respectandu-se cerinţele specificaţiilor tehnice cuprinse în tabelul 2 de la punctul 7.1 al standardului SR EN 1052-2.

C) Incercarea specimenelor

Aparatura de încercare utilizată trebuie să permită încarcarea pe baza schemei de acţionare asigurand corectarea variatiilor planeităţii prin intermediul plăcilor cu semisfere dispuse pe capetele presei de acţionare. Modulele de zidăărie se încearcă pe un stand special amenajat care permite realizarea unui reazem fix, indeformabil, pe care este fixat dispozitivul de rezemare cu deschiderea prescrisa si un dispozitiv echivalent de incarcare, pentru asigurarea incarcarii cu viteza specificata. Dispozitivul de actionare trebuie sa fie indeformabil si sa asigure contactul pe toata latimea zidăriei. Acolo unde nu se îndeplineste această condiţie se pot introduce suporturi din cauciuc. Modulele de zidărie se vor poza pe un strat ce permite libera deplasare a specimenelor, fără frecare. Dispozitivul permite deplasarea prin glisare în planuri paralele perfect verticale, atât a dispozitivelor cât şi a modulelor de zidărie.

2.6 DETERMINAREA REZISTENŢEI LA ÎNCOVOIERE PERPENDICULAR PE PLANUL ZIDĂRIEI, PERPENDICULAR CU ROSTUL DE POZARE A) Generalităţi Pentru determinarea rezistenţei la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, perpendicular cu rostul de pozare se încearcă specimenele confecţionate conform specificaţiei din standardul de încercări SR EN 1052-2.

B) Descrierea specimenelor de incercat Pentru fiecare tip de bloc de zidărie se confeţionează serii de câte 6 module

respectandu-se cerintele specifiatiilor tehnice cuprinse în tabelul 2 de la punctul 7.1 al standardului SR EN 1052-2.

D) Incercarea specimenelor

Aparatura de încercare utilizată trebuie să permită încarcarea pe baza schemei de acţionare asigurând corectarea variaţiilor planeitătii prin intermediul placilor cu semisfere dispuse pe capetele presei de actionare. Un model de dispozitiv este prezentat in fotografia 2.4

14

Foto 2.4 Modul de zidarie supus la solicitarea de incovoiere perpendicular pe planul peretelui,

perpendicular pe rostul de pozare. (teste efectuate de autor la INCERC Bucureşti)

2.7. CONCLUZII Caracteristicile de rezistenţă şi deformabilitate ale zidăriei structurale trebuie să fie

determinate pentru fiecare tip de zidărie structurală în funcţie de alcătuirea specifică (bloc de zidărie-tip de mortar utilizat).

Este de remarcat faptul că pentru fiecare tip de bloc de zidărie, valorile specifice sunt esenţiale pentru proiectant pentru a asigura calculul structural în conformitate cu cerinţele specifice din reglementările naţionale CR 6 şi P 100-1.

Pentru zidăria structurală este necesar să se cunoască următoarele caracteristici de rezistentă şi deformabilitate:

a) Caracteristici de rezistenţă pentru solicitarea de compresiune centrică: - rezistenţa la compresiune a zidăriei - fb; - deformaţia specifică la rupere din compresiune - u; - modulul de elasticitate longitudinal - Eo;

- rezistenţa standardizată la compresiune normal pe faţa rostului orizontal fb - rezistenţa standardizată la compresiune perpendicular pe faţa rostului orizontal in planul peretelui - fbh ;

b) Caracteristici de rezistenţă la solicitarea de compresiune diagonală: - efortul de lunecare în secţiune înclinată - f pr - deformaţie unghiulară - ; - modul de deformatie transversal - G.

c) Caracteristica de rezistentă iniţială la forfecare - fvko; d) Caracteristici de rezistenţă pentru încovoiere perpendicular pe planul peretelui:

- rezistenţa la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, paralel cu rostul de pozare - fxk1;

- rezistenţei la încovoiere perpendicular pe planul zidăriei, perpendicular pe rostul de pozare - fxk2;

CAPITOLUL 3 - PROCEDEE DE INVESTIGARE A CONSTRUCŢIILOR REALIZATE CU PEREŢI STRUCTURALI DIN ZIDĂRIE ÎN VEDEREA DEFINIRII CARACTERISTICILOR DE MATERIAL 3.1. METODE DE EVALUARE A CONSTRUCŢIILOR REALIZATE CU ZIDĂRIE STRUCTURALĂ Evaluarea construcţiilor realizate cu zidărie structurală se face pe baza recomandărilor din codul P100-3:2007 ce stabileşte criteriile pentru evaluarea performanţei seismice a structurilor existente, în strânsă legătură cu cerinţele fundamentale definite în codul P100-1:2006.

15

Evaluarea seismică a structurilor trebuie să parcurgă paşi ce constau dintr-un ansamblu de etape ce trebuie să stabilească vulnerabilitatea acestora în raport cu caracteristicile cutremurelor de pe un anumit amplasament. Acest lucru constă în capacitatea unei structuri de a satisface cerinţele de performanţă asociate acţiunii seismice considerate ca stare limită. Evaluarea propriu-zisă, în primă etapă asigură colectarea informaţiilor referitoare la : - amplasament; - geometria structurii; - calitatea detaliilor constructive; - calitatea materialelor utilizate în construcţie. În general, aceste date pot fi obţinute pe baza analizei documentaţiei construcţiei respective (dacă aceasta există), sau pe baza analizei individuale pentru obiectul supus evaluării.

3.2. ALEGEREA NIVELELOR DE CUNOAŞTERE PENTRU SELECTAREA METODEI DE CALCUL ŞI A FACTORILOR DE ÎNCREDERE.

Pentru încadrarea construcţiei într-o anumită clasă de risc trebuie să fie făcută o evaluare calitativă şi respectiv o evaluare prin calcul. Evaluarea trebuie să fie făcută în funcţie de clasa de importanţă a clădirii şi a duratei de serviciu până în momentul expertizării.

3.3.VERIFICAREA/DETERMINAREA CARACTERISTICILOR MATERIALELOR COMPONENTE

Cunoaşterea caracteristicilor materialelor este necesară fie pentru confirmarea materialelor utilizate la execuţie, atunci când se deţin date referitoare la materialele utilizate, fie pentru determinarea caracteristicilor în cazul în care nu există informaţii referitoare la materiale.

In funcţie de nivelul de cunoaştere pe care dorim să îl atingem încercările pot să fie: - încercări nedistructive (se pot utiliza metodele de sclerometrare ultrasonice sau

combinate); - încercări distructive (se utilizează cu precădere metoda de încercare pe elementele

componente); - combinat cele două metode. Încercările descrise mai sus se pot executa în-situ în programe de încercări limitate,

extinse sau cuprinzătoare. 3.4. STABILIREA NIVELULUI DE DEGRADARE A CONSTRUCŢIEI Stabilirea nivelului de degradare a construcţiei se va realiza pe baza analizei din teren a

tuturor elementelor structurale şi nestructurale. Etapele de parcurs pentru stabilirea nivelului de degradare sunt prezentate în Codul P100-3:2007.

3.5.INFORMAŢII SPECIFICE NECESARE PENTRU EVALUAREA SIGURANŢEI CONSTRUCŢIILOR DIN ZIDĂRIE

A) Date generale privind construcţia Informaţiile cu caracter general privind clădirile din zidărie se referă la:

- data (perioada) execuţiei, numărul de niveluri, forma şi dimensiunile în plan forma şi dimensiunile în elevaţie, tipul zidăriei (nearmată, confinată), natura elementelor pentru zidărie şi modul de zidire (cu mortar, zidărie uscată), tipul şi materialele planşeelor, tipul şi materialele acoperişului (şarpantei), natura terenului de fundare, tipul şi materialele fundaţiilor, tipul şi materialele finisajelor şi decoraţiilor exterioare.

16

Informaţiile menţionate mai sus vor fi colectate din documentele disponibile şi/sau prin examinare vizuală.

B) Proprietăţile materialelor Încercările specifice pentru determinarea caracteristicilor materialelor se fac cu

următoarele precizări: - Inspecţii in-situ limitate: se fac prin examinarea vizuală a ţeserii zidăriei şi a

elementelor din care aceasta este alcătuită. Este necesar să se efectueze cel puţin un examen, pentru fiecare tip de zidărie din clădire şi pentru fiecare nivel al clădirii; nu sunt cerute date experimentale.

- Încercări in-situ extinse: au ca scop obţinerea informaţiilor cantitative, cu caracter general, asupra rezistenţelor zidăriei. Pentru aceasta, se va efectua cel puţin o încercare din cele menţionate la fiecare nivel, pentru fiecare tip de material existent în structură (cu aceleaşi elemente şi/sau mortare), în plus faţă de verificările vizuale de la inspecţia limitată.

- Încercări in-situ cuprinzătoare: au ca scop evaluarea mai exactă a rezistenţelor materialelor şi/sau ale zidăriei. Pentru a se obţine rezultate semnificative, se fac cel puţin trei încercări pentru fiecare tip de material existent în lucrare şi pentru fiecare nivel al clădirii. În cazul unor construcţii importante se recomandă şi: - încercări de laborator (compresiune pe diagonală şi/sau compresiune cu forţă tăietoare) pe probe de zidărie extrase din lucrare; - teste de încărcare statică şi/sau dinamică pe planşee.

3.6. EVALUAREA SIGURANŢEI SEISMICE Evaluarea siguranţei seismice a clădirilor cu pereţi structurali din zidărie se face

prin coroborarea rezultatelor obţinute prin două categorii de procedee : - evaluare calitativă; - evaluare prin calcul.

Procedeele de evaluare calitativă au două niveluri de complexitate: - evaluare calitativă preliminară; - evaluare calitativă detaliată.

Evaluarea prin calcul a siguranţei seismice a clădirilor din zidărie, în prezenţa încărcărilor verticale (permanente şi utile), implică două categorii de verificări: - verificarea ansamblului structurii şi a pereţilor structurali pentru acţiunea seismică în planul pereţilor; - verificarea pereţilor pentru acţiunea seismică perpendiculară pe plan.

Procedeele de evaluare prin calcul au două niveluri de complexitate: - evaluare preliminară de ansamblu, pentru acţiunea seismică în planul pereţilor; - evaluare detaliată, pentru acţiunea seismică în planul pereţilor şi normal pe plan.

3.7 EXEMPLU DE STUDIU DE CAZ PENTRU DETERMINAREA CARACTERISTICILOR DE REZISTENŢĂ ALE ZIDĂRIEI

Exemplul de determinare a caracteristicilor de rezistenţă şi deformabilitate, utilizând

metoda simpla de evaluare este prezentat in cadrul raportului de evaluare calitativa a caracteristicilor materialelor componente pentru zidaria structurii de rezistenta a obiectivului “ Capela familiei Stirbey “.

17

CAPITOLUL 4 METODE MODERNE DE INTERVENŢIE PENTRU CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DIN ZIDĂRIE

A) Generalităţi Intervenţiile asupra structurilor din zidărie, în afara cazului în care se aceptă starea

degradată, se pot cataloga în funcţie de efectele obţinute, ca urmare a aplicării acestora, privite ca un posibil răspuns la un viitor cutremur cu caracteristicile celui de calcul în următorele categorii:

- reparaţii – ce se definesc ca fiind măsurile luate asupra unei structuri din zidărie prin care se reface starea iniţială a structurii, raspunsul la un viitor cutremur fiind la acelaşi nivel cu al structurii iniţiale sau apropiat acestuia;

- consolidare – consolidarea este procedeul prin care unei zidării efectate/degradate i se aplică un anumit tip de intervenţie în urma căreia structura are capabilitatea de a avea un răspuns superior stării iniţiale a acesteia.

Experienţa analizei post seism efectuată pentru construcţiile din zidărie au arătat că pentru reabilitarea structurală a construcţiilor este necesară o abordare individuală fără un suport bazat pe standarde specifice. În cadrul procesului de evaluare a construcţiilor din zidărie în vederea stabilirii gradului de asigurare şi a măsurilor de intervenţie ne lovim de aspecte legate de conceptul de lucru.

In cadrul capitolului IV sunt prezentate cercetări teoretice şi experimentale asupra metodelor de intervenţie din categoria reparaţiilor şi consolidărilor. Sunt inventariate cele mai uzuale metode de intervenţie adaptate pentru structurile de zidărie. Au fost evaluate efectele obţinute prin aplicarea procedurilor de consolidare asupra zidăriei structurale atât asupra caracteristicilor de rezistenţă cât şi asupra deformabilităţii acestora. Este prezentat, în continuare, programul experimental dezvoltat de către autorul lucrării şi rezultatele obţinute.

B) Cercetări experimentale privind utilizarea lamelelor din carbon la consolidarea lucrărilor de zidărie.

Introducere Studiul se referă la încercările efectuate pe panouri de zidărie (1,20 x 1,20 m)

pentru studierea influenţei/aportului lamelelor Carbodur (aplicate în diferite configuraţii) asupra rezistenţei şi modului de cedare al acestor elemente [Studiu realizat la INCERC Bucureşti].

Programul de încercări Pentru analizarea conlucrării dintre lamelele Carbodur şi zidărie precum şi a situaţiilor în

care se pot utiliza aceste produse în domeniul arătat, s-a propus următorul program de cercetări experimentale:

Etapa I : Experimentări pe probe de zidărie realizate cu cărămidă de tip 2S cu goluri verticale utilizata curent in practică şi cu cărămidă plină, pentru studierea mecanismului de cedare şi determinarea unor date pentru proiectare. Modelele sunt panouri de zidărie, având 1,20 x 1,20 m, care se încearcă la compresiune pe diagonală. Elementele variabile vor fi numărul şi poziţia lamelelor Carbodur montate pe feţele panourilor, prin cercetarea experimentală urmărindu-se :

a)- evoluţia caracteristicilor de deformaţie raportata la solicitare ; b)- modurile de cedare şi particularităţi ale acestora ; c)- valori privind deformaţiile şi rezistenţele, comparativ cu cele obţinute pe panourile de

zidărie fără armare cu lamele Carbodur.

18

Etapa a II-a : Experimentări pe panouri de zidărie de cca. 2,50 x 3,00m , solicitate cu deformaţii relative de nivel, în planul lor. Experimentările se efectuează pe două panouri de zidărie, astfel :

a)- încercarea unui panou până la un anumit grad de deteriorare ; b)-încercarea, aceluiaşi panou, după remediere şi armarea cu lamele Carbodur; c)- încercarea celui de al doilea panou, armat de la început cu lamele Carbodur.

Prin experimentare se doreşte obţinerea următoarelor date : (i)- evoluţia caracteristicilor privind deformaţiile şi rezistenţele, în cele trei situaţii (ii)- evidenţierea diferenţelor în ceea ce priveşte modul de cedare ; (iii)- obţinerea de date pentru proiectarea (alcătuirea şi calculul) unor asemenea soluţii de

armare.

Rezultatele experimentale În această prima etapă a programului de încercări au fost încercate 10 panouri de zidărie

(5 realizate cu cărămidă tip 2S cu goluri verticale şi 5 cu cărămidă plină). Modul de dispunere al lamelelor Carbodur este prezentat în foto 4.1., pentru probe

realizate cu cărămidă 2S cu goluri verticale şi în foto 4.2., pentru probe realizate cu cărămidă plină).

Două probe martor (probe din zidărie pe care nu s-au aplicat lamele Carbodur) au fost încercate pentru fiecare tip de zidărie.

Rezultatele obţinute pe probele realizate cu cărămidă tip 2S cu goluri verticale sunt prezentate în tabelul 4.1:

Tabelul 4.1 Rezultatele obtinute la incercarile pe specimene consolidate cu fibre de carbon PROBA B L A Prup rup rup 10-3 0.5rup 0,5rup G

nr. mm mm mm2 N N/mm2 % % N/mm2 1 298 1226 365348 110 0.213 45 0.106 22.5 473 2 298 1222 364156 170 0,333 27 0,165 13,5 1222 3 300 1226 367800 80 - - - - - 4 303 1231 372993 300 0,569 145 0,284 72,5 392 5 301 1238 372638 200 0,379 77 0,190 38,5 493

Probele 1 şi 2 au fost probe martor. Probele 3, 4 şi 5 au fost consolidate pe ambele

feţe, conform foto 4.2, cu lamele Carbodur S 1012. La încercarea celor 3 probe consolidate s-a manifestat acelaşi fenomen şi anume,

probele au cedat în zona de aplicare a încărcării prin distrugerea pereţilor exteriori ai cărămizilor.

Se remarcă faptul că suprafaţa lamelelor a reprezentat 1,4% (proba 3), 3,33% (proba 4), respectiv 2% (proba 5) din suprafaţa totală a probelor.

Cedarea s-a produs prematur în cazul probei 3 la o valoare a încărcării reprezentând circa 70 % din valoarea forţei sub care au cedat probele neconsolidate. Rezultatul nu se consideră concludent.

În cazul probelor 4 şi 5, se constată atât o mărire a capacităţii de preluare a eforturilor (cu cel puţin 75% mai mare faţă de probele neconsolidate în cazul utilizării variantei de consolidare, pe ambele feţe ale probei, cu trei lamele dispuse paralel cu diagonala şi de cel puţin 20% în cazul utilizării variantei de consolidare, pe ambele feţe ale probei, cu două lamele dispuse paralel cu latura) cât şi o mărire considerabilă a deformaţiei (aproape dublu în cazul probei 5 şi de peste 3 ori în cazul probei 4).

Zonele pe care s-au aplicat lamelele nu au prezentat nici un fel de degradare.

19

Deşi au fost semnalate aspecte pozitive ale utilizării lamelelor Sika Carbodur, numărul redus de probe încercate, împrăştierea mare a rezultatelor obţinute pe probele neconsolidate şi mai ales modul de cedare al probelor nu permit formularea clară a avantajelor aduse de acest sistem de consolidare pentru zidăriile din cărămidă.

Proba nr. 1

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 10 20 30 40 50


efor

t tan

gent

ial

Proba nr. 2

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 5 10 15 20 25 30


efor

t tan

gent

ial

Figura 4.1. Diagrame efort-deformatie pentru probe martor (conform tabelului 4.12)

Proba nr. 3

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120 140 160


efor

t tan

gent

ial

Proba nr. 5

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


efor

t tan

gent

ial

a) b)

Figura 4.2. Diagrama proba consolidata – a)proba 4, b) proba 5 (conform tabelului 4.12)

Dintre cele şase specimene realizate cu cărămidă plină, s-au validat rezultatele numai pentru patru probe. Rezultatele luate în considerare pentru analiză sunt prezentate în tabelul 4.2:

20

Tabelul 4.2 Rezultatele încercării la compresiune diagonală pentru specimenele realizate cu zidărie

plină PROBA B L A Prup rup rup

10-3 0.5rup 0,5rup G

nr. mm mm mm2 kN N/mm2 % % N/mm2 1 242 1250 302500 120 0,28 29.75 0.14 14.875 943 3 240 1252 300480 84 0,19 - - - - 5 239 1218 291102 130 0.316 59 0.158 29.5 535 6 243 1236 300348 130 0.306 373 0.153 186.5 82

Proba 1 a fost o probă martor. Probele 3, 5, 6 consolidate conform foto 4.1.-4.2. Proba 3, consolidată pe o singură parte, cu două lamele dispuse perpendicular pe

direcţia solicitării a cedat prin încovoiere la o valoare a forţei de 70 % din forţa înregistrată pe proba neconsolidată, cu înregistrarea unei săgeţi în plan orizontal, perpendicular pe traseul lamelei, de 18 mm. Nu s-au semnalat degradări ale zonei consolidate.

Probele 5 şi 6, cu dispunerea lamelelor pe o faţă, respectiv 2 feţe, paralel cu două laturi ale panoului de zidărie au relevat o creştere importantă a capacităţii de deformare (dublă pentru consolidarea pe o faţă - proba 5 - şi de zece ori mai mare pentru consolidarea pe ambele părţi – proba 6-). Ambele probe au cedat prin dezlipirea lamelelor : în zona centrală în cazul probei 5, la extremităţi în cazul probei 6.

Nu s-au înregistrat creşteri ale capacităţii portante. Diagramele efort-deformaţie sunt prezentate în figurile 4.3

Proba nr. 1caramida plina

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 5 10 15 20 25 30 35


efor

t tan

gent

ial


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 10 20 30 40 50 60 70


efor

t tan

gent

ial


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 50 100 150 200 250 300 350 400


efor

t tan

gent

ial

a) b) c)

Figura 4.3 Diagrama efort-deformaţie caramidă plină- a) proba martor b) proba consolidată pe o fată, c) proba consolidată pe ambele fete

(conform tabelului 4.2)

Aspecte din timpul confecţionării şi încercării probelor sunt prezentate în fotografiile 4.1.......4.2. (teste efectuate de autor la INCERC Bucureşti)

Specimene realizate din elemente de zidărie cu goluri verticale

21

Foto 4.1: Marcarea poziţiei lamelelor

Specimene realizate din cărămidă plină

Foto 4.2: Probă realizată din cărămidă plină pregătită pentru consolidare

C) Concluzii

Încercările desfăşurate în această etapă au furnizat informaţii referitoare la comportarea panourilor de zidărie de dimensiuni mici (1,20 x 1,20m) realizate din cărămidă cu goluri şi cărămidă plină, consolidate cu lamele Carbodur.

Deşi dispersia rezultatelor obţinute pe probele încercate, precum şi dimensiunile reduse ale panourilor nu permit formularea unor principii generale pentru utilizarea acestor produse la consolidarea elementelor de zidărie, programul experimental desfăşurat în această primă etapă a relevat câteva caracteristici comune ale comportării acestor elemente.

Principalele aspecte care rezultă din comportarea panourilor la încercarea de compresiune pe diagonală, pe probe de 1,20 x 1,20 m, sunt următoarele:

a) consolidarea panourilor de zidărie de dimensiuni mici, cu lamele din fibre de carbon, tip Carbodur, contribuie în mod cert la mărirea considerabilă a deformaţiilor panoului la rupere. Acest lucru se poate observa clar în diagramele din fig. 4.3 a),b),c) trasate pentru probele realizate cu cărămidă plină (deformaţia dublă pentru aplicarea pe o faţă a panoului, deformaţie de 10 ori mai mare pentru aplicarea pe ambele feţe)

b) aplicarea simetrică a lamelelor, pe ambele feţe ale panourilor de zidărie, este în mod clar singura soluţie viabilă şi eficientă pentru consolidarea acestor elemente

c) asigurarea ancorării la capete a lamelelor este o condiţie esenţială pentru consolidarea eficientă a elementelor de zidărie sau beton. Acest lucru a fost evidenţiat şi de încercările din această etapă (vezi proba 6 realizată din cărămidă plină, consolidată).

d) aplicarea lamelelor pe cărămidă tip 2S cu goluri verticale ridică probleme suplimentare legate de rezistenţa transversală a acestor cărămizi, în zonele adiacente zonelor consolidate.

22

CAPITOLUL 5 CONTRIBUŢII PERSONALE PRIVIND EVALUAREA CARACTERISTICILOR DE REZISTENTA A ZIDĂRIEI IN DIFERITE COMBINAŢII DE MATERIAL – PROPUNERI PENTRU CERCETARI VIITOARE. 5.1. Obiectul şi scopul cercetărilor Cercetările experimentale au avut ca obiect determinarea caracteristicilor de rezistenţă şi deformabilitate a zidăriilor executate utilizand elemente de zidărie realizate din diferite materiale şi mortare de marcă M 2.5, M 5 şi M 10. Cercetările au avut drept scop:

a) determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale elementelor pentru zidarie utilizate şi încadrarea în categorii de clase (mărci) de elemente ;

b) determinarea mărcilor de mortare utilizate la confecţionarea probelor în vederea validării caracteristicilor de rezistenţă;

c) determinarea valorilor normate şi de calcul a următoarelor proprietăţi de rezistenţă şi deformabilitate a zidăriei:

rezistenţa la compresiune a zidăriei - fd; deformaţia specifică la rupere din compresiune -c; modulul de elasticitate longitudinală -Ec; rezistenţa la eforturi principale de întindere fpr; deformaţia unghiulară ; modul de deformaţie transversal G; rezistenta la forfecare in rost orizontal fvk

5.2. Rezultatele experimentale pentru rezistenţa la compresiune centrica- pentru specimene realizate cu:

- elemente de zidărie ceramice format normal- FN Rezistenţa normata la fisurare

fn,fis [N/mm2]

Rezistenţa normata la rupere

fn,rup [N/mm2] Mortar C 5 C 10 C 5 C 10

M 2.5 1.24 1.58 3.47 5.51 M 5 1.25 2.51 4.27 7.59 M 10 2.20 3.43 5.37 8.76

- elemente de zidărie ceramice cu goluri verticale cu înălţimea asizei <150 mm

Rezistenţa normata la fisurare

fn,fis [N/mm2]


fn,rup [N/mm2] Mortar C 5 C 10 C 5 C 10

M 2.5 1.47 1.73 3.63 3.78 M 5 1.68 1.05 3.60 4.42 M 10 1.73 2.19 3.93 6.68

- elemente de zidărie din BCA


fn,fis [N/mm2]


fn,rup [N/mm2] Mortar BGN-T BGN 5 BGN-T BGN 5

M 2.5 0.66 0.62 1.50 1.65 M 5 1.09 1.13 1.64 1.78 M 10 - 1.02 - 1.89

23

- elemente de zidărie din beton greu Rezistenţa normata la fisurare

fn,fis [N/mm2]


fn,rup [N/mm2] Mortar BG 50 BG 50

M 2.5 1.28 2.18 M 5 1.61 2.20

- elemente de zidărie ceramice cu goluri verticale cu înălţimea asizei >150mm


fn,fis [N/mm2]


fn,rup [N/mm2] Grosime zidărie Produs 2S Produs 2S special Produs 2S Produs 2S special

25 1.65 1.61 3.55 2.56 30 1.89 1.75 3.59 2.65 38 1.73 1.63 3.99 2.45

5.3. Rezultatele experimentale pentru deformatii la compresiune centrica pentru specimenele realizate cu:

- elemente de zidărie ceramice format normal- FN Media deformaţiei liniare la

fisurare fis [x10-3] Media deformaţiei liniare la rupere

rup [ x10-3] Mortar

C 5 C 10 C 5 C 10 M 2.5 44.5 44.9 249.8 253.3 M 5 44.3 39.3 172.4 150.0 M 10 41.3 36.2 146.2 164.1


Media deformaţiei liniare la fisurare

fis [ x10-3]

Media deformaţiei liniare la rupere

rup [ x10-3] Mortar C 5 C 10 C 5 C 10

M 2.5 28.6 27.8 63.2 61.0 M 5 24.9 21.7 66.0 69.2 M 10 25.0 18.9 66.4 53.5

- elemente de zidărie din BCA


fis [ x10-3]


rup [ x10-3] Mortar BGN-T BGN 5 BGN-T BGN 5

M 2.5 58.8 53.0 93.2 115.7 M 5 47.6 59.0 78.0 103.0 M 10 - 69.0 - 134.0

- elemente de zidărie din beton greu


fis [ x10-3]


rup [ x10-3] Mortar BG 50 BG 50

M 2.5 25.9 74.3 M 5 54.6 90.3

- elemente de zidărie ceramice cu goluri verticale cu înălţimea asizei >150mm Media deformaţiei liniare la fisurare

fis [x10-3]


rup [ x10-3] Grosime zidărie Produs 2S Produs 2S special Produs 2S Produs 2S special

25 46.0 42.3 84.0 65.0 30 31.0 51.0 65.0 73.5 38 23.0 43.0 53.0 54.0

24

Curbele medii obţinute pentru combinaţiile de elemente de zidărie şi mortare de marcă M 2.5, M 5 si M 10 sunt prezentate în figura 5.1.....5.5.

CURBE MEDII compresiune centrica

caramida presata plina FN marca C 5

0

1

2

3

4

5

6

7

0 50 100 150 200 250 300deformatia x 10-3 (%0)

efor

t uni

tar

(N/m

m2 )


caramida presata plina FN marca C 10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 50 100 150 200 250 300

deformatia x 10-3 (%0)

efor

t uni

tar

(N/m

m2 )

a) b)

Figura 5.1 Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice - FN de marcă a) C 5si b) C 10


caramida cu goluri verticale h 150 mm marca C 5

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


efor

t uni

tar (

N/m

m2 )


caramida cu goluri verticale h 150 mm marca C 10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60 70 80


efor

t uni

tar

(N/m

m2 )

a) b)

Figura 5.2 Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice - format 290x140x88mm marcă a) C5 şi b)C 10

M 2.5

M 5 M 10

M 2.5

M 5

M 10

M 2.5

M 5 M 10

M 2.5

M 5

M 10

25

CURBE MEDII compresiune centricabeton celular BGN -T

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


efor

t uni

tar (

N/m

m2 )


beton celular marca 5 - BGN 5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6deformatia x 10-3 (%0)

efor

t uni

tar (

N/m

m2 )

a) b)

Figura 5.3 Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie din BCA tip a) BGN-T şi b) BGN 5


beton greu BG 50

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


efor

t uni

tar

(N/m

m2 )

Figura 5.4. Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie

din beton greu de marcă BG 50

M 2.5

M 5

M 2.5

M 5 M 10

M 2.5

M 5

26


caramida cu goluri verticale h >150 mm cu lacas de mortar

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9deformatia x 10-3 (%0)

efor

t uni

tar

(N/m

m2 )


caramida cu goluri verticale h > 150 mm cu lacas de mortar tip S

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8deformatia x 10-3 (%0)

efor

t uni

tar

(N/m

m2 )

a) b)

Figura 5.5. Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice cu goluri verticale cu inaltimea asizei >150 mm cu lacas de mortar

a) tip 2 S şi b) tip 2 S special şi mortar M 5

5.4. Rezultatele experimentale pentru rezistenţa la eforturi principale (compresiune diagonala) 5.5. Rezultatele experimentale pentru rezistenţa la compresiune diagonala (eforturi principale) - pentru specimene realizate cu:

- elemente de zidărie ceramice format normal- FN Media rezistenţei la compresiune

diagonala a zidăriei fpr [N/mm2]

Media deformaţiei tangentiale la rupere

ultim [x10-3] Mortar

C 5 C 10 C 5 C 10 M 2.5 0.37 0.34 56.6 76.9 M 5 0.36 0.39 64.8 76.5 M 10 0.37 0.39 77.9 74.4


Media rezistenţei la compresiune diagonala a zidăriei

fpr [N/mm2]


ultim [x10-3] Mortar

C 5 C 10 C 5 C 10 M 2.5 0.41 0.81 31.3 35.0 M 5 0.59 1.06 40.6 38.5 M 10 0.70 1.15 48.5 34.6

- elemente de zidărie din BCA Media rezistenţei la compresiune



ultim [ x10-3] Mortar

BGN-T BGN 5 BGN-T BGN 5 M 2.5 0.21 0.24 36.3 64.0 M 5 0.24 0.26 40.9 68.0 M 10 - 0.30 - 69.1

25

30 38 25 S

30 S

38 S

27

- elemente de zidărie din beton greu Media rezistenţei la compresiune



ultim [ x10-3] Mortar

BG 50 BG 50 M 2.5 0.32 57.3 M 5 0.90 54.5


Media rezistenţei la compresiune diagonala a zidăriei

fpr [N/mm2]


ultim [ x10-3] Grosime zidărie

Produs 2S Produs 2S special Produs 2S Produs 2S special 25 0.37 0.26 71.0 226.0 30 0.26 0.21 44.0 175.0 38 0.43 0.21 91.0 220.5

Curbele medii obţinute pentru combinaţiile de elemente de zidărie şi mortare de marcă

M 2.5, M 5 si M 10 sunt prezentate în figura 5.6.....5.11.

CURBE MEDII rezistenta la eforturi principale caramida plina FN marca C 5

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

deformatie tangentiala (%0)

efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )

CURBE MEDII rezistenta la eforturi principale caramida plina FN marca C 10

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )

a) b)

Figura 5.6. Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice - FN de marcă a) C 5şi b) C 10

M 2.5

M 5

M 10

M 2.5

M 5

M 10

28

CURBE MEDII rezistenta la eforturi principale

caramida cu goluri verticale hazi za< 150 mm marca C 5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 10 20 30 40 50 60


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )


caramida cu goluri verticale haziza <150 mm marca C 10

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )

a) b)

Figura 5.7. Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice - format 290x140x88mm marcă a) C 5 şi b) C10


beton celular autoclavizat BGN T

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )


beton celular autoclavizat BGN 5

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )

a) b)

Figura 5.8. Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie din BCA a) tip BGN-T şi b) tip BGN 5

M 2.5

M 5

M 10

M 2.5

M 5 M 10

M 2.5

M 5

M 2.5

M 5

M 10

29


elemente din beton greu marca C 5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )


din beton greu de marcă BG 50


elemente cu inaltimea asizei >150 mm cu lacas de mortar

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )


elemente cu inaltimea asizei > 150 mm cu lacas de mortar tip S

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.5 1 1.5 2 2.5


efor

t de

com

pres

iune

dia

gona

l (N

/mm2 )

Figura 5.10 Diagrama pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie

ceramice cu h asiza >150 mm cu goluri verticale cu lăcaş de mortar a) tip S şi tip b) S special şi mortar de marcă

M 2.5

M 5

25

30 38

25 S

30 S

38 S

30


elemente cu inaltimea asizei > 150 mm cu lacas de mortar tip Ssi mortar M 5 fluid

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5deformatie tangentiala (%0)

efor

t de c

ompr

esiu

ne d

iago

nal (

N/m

m2 )


ceramice cu h asiza >150 mm cu goluri verticale cu lăcaş de mortar tip S şi mortar de marcă C 5 fluid

5.6. Rezultatele experimentale pentru rezistenta la forfecare in rost orizontal, obţinute pentru combinaţiile de elemente de zidărie şi mortare de marcă M 2.5, M 5 si M 10 sunt:

- elemente de zidărie ceramice format normal- FN Media rezistenţei la rupere la forfecare in

rost orizontal a zidăriei

ff [N/mm2]

Media rezistenţei la rupere la forfecare in rost orizontal a zidăriei

ff [N/mm2]

C 5 C 10 Mortar

sub efort vertical de 1 daN/cm2




M 2.5 0.43 0.79 0.47 0.80 M 5 0.58 0.81 0.57 0.82 M 10 0.60 0.80 0.60 0.82



ff [N/mm2]


ff [N/mm2]

C 5 C 10 Mortar





M 2.5 0.43 0.60 0.52 0.63 M 5 0.52 0.64 0.66 0.79 M 10 0.54 0.67 0.59 0.82

25 S

30 S

38 S

31

- elemente de zidărie din BCA Media rezistenţei la rupere la forfecare in

rost orizontal a zidăriei

ff [N/mm2]


ff [N/mm2]

BGN-T BGN 5 Mortar





M 2.5 0.28 0.32 0.29 0.31 M 5 0.30 0.46 0.33 0.36

- elemente de zidărie din beton greu


ff [N/mm2]

C 50 Grosime zidărie



M 2.5 0.70 0.84 M 5 0.75 0.88



ff [N/mm2]

C 5 Mortar



25 0.38 0.54 30 0.44 0.45 38 0.45 0.46

Curbele medii experimentale pentru rezistenta la forfecare in rost orizontal, obţinute

pentru combinaţiile de elemente de zidărie ceramice cu goluri verticale cu lăcaş de mortar şi mortar de marcă C 5 sunt prezentate în figura 5.12.

Figura 5.12. Diagrame forfecare in rost orizontal pentru zidaria realizată cu elemente de zidărie ceramice cu

goluri verticale cu lăcaş de mortar şi mortar de marcă C 5

25

30

38

32

5.7. Contributii personale si cercetari viitoare

Prin tematica abordată, autorul s-a axat pe componenta experimentală, teza reprezentând cercetările intreprinse pentru a determina caracteristicile de rezistenţă si deformabilitate in diferite combinaţii de materiale. S-a urmărit elaborarea unui program experimental care sa reflecte printr-o abordare ştiinţifică principalele caracteristici ale materialului compozit- zidăria. Pentru prima dată în Romania, dar şi în spaţiul european, au fost realizate teste pentru determinarea rezistenţelor caracteristice pentru material. În literatura de specialitate sunt prezentate valori ale caracteristicilor de rezistenţă exprimate ca valori medii.

Programul experimental si prelucrarea valorilor experimentale au permis determinarea valorilor caracteristice pentru o probabilitate de 95 %. Definirea valorilor normate ale rezistenţelor prin fractilul R0,05 al repartiţiei statistice a rezultatelor încercărilor, respectiv fractilul repartiţiei statistice defnit cu probabilitatea ca 5% din rezultate să fie mai mic ca valoarea R0,05, conduce din punct de vedere teoretic la necesitatea ca numărul de probe încercate să fie de minimum 20 de probe. Programul experimental a fost alcătuit astfel încât sa fie satisfacută această cerinţă. Astfel, pentru o singura caracteristica si un singur tip de element, a fost necesar să se testeze 120 de specimene mari din zidărie (circa 120 x 120 cm). Pentru intregul program experimental au fost incercate peste 2000 de specimene.

Această abordare a permis realizarea următoarelor obiective: - Principalul obiectiv: Teza de doctorat şi-a propus să stabileasca caracteristicile de

rezistenţa şi deformabilitate, pe baze ştiintifice şi într-un cadru unitar, a tuturor valorilor necesare pentru calculul structural al zidăriilor, în zone seismice.

Principalele caracteristici ce au fost determinate pe bază experimentală şi ştiintifică sunt:

- fb rezistenţa unitară la compresiune standardizată a elementelor pentru zidărie normal pe faţa rostului orizontal; - fk rezistenţa unitară caracteristică la compresiune a zidăriei - fm rezistenţa unitară medie la compresiune a mortarului utilizat la realizarea zidariei - Ez modul de elasticitate longitudinal secant de scurtă durată al zidăriei simple - m,f deformaţia specifică în zidărie la fisurare - mu,rup deformaţia specifică ultimă a zidăriei la rupere - fpr (fvk,i) rezistenţa unitară caracteristică la eforturi principale-compresiune diagonala in planul peretelui

- deformaţia unghiulară la eforturi principale - G modul de deformaţie transversal - fvk0 rezistenţa caracteristică iniţială la forfecare fără efort unitar de compresiune - trasarea curbelor pentru fiecare tip de combinaţie de element de zidărie/tip de

mortar Pe baza informaţiilor obţinute în urma studierii stadiului actual al problematicii

abordate s-a elaborat un program de cercetare şi evaluare conceput pe baza urmatoarelor principii:

- studierea principalelor materiale utilizate ca elemente pentru realizarea zidariei; - utilizarea mortarelor pentru inzidire realizate in conformitate cu prescriptiile specifice

perioadei de confectionare a acestora; - studierea metodelor de încercare şi analizarea parametrilor relevanţi pentru fiecare tip

de solicitare, ce necesită definirea nivelelor de prag; - posibilitatea de utilizare a diferitelor combinaţii de caracteristici pentru elementele de

zidărie cu mortare în diferite alcătuiri;

33

- asigurarea, prin numarul de specimene încercate, a unui grad de încredere corespunzator unei analize numerice bazată pe calcule statistice;

- prelucrarea datelor experimentale în vederea definirii valorilor medii pentru caracteristicile de material;

- calculul valorilor de referinţă în baza studiului statistic şi trecerea la valori ale rezistenţelor caracteristice;

- punerea în evidenţă a caracteristicilor de deformabilitate şi definirea curbelor de interacţiune efort-deformaţie specifică.

Rezultatele prezentate în cadrul prezentului capitol constituie o bază de date naţională ce poate fii utilizată la evaluarea prin calcul, atat pentru construcţiile noi cât şi pentru construcţiile existente.

Principalele deschideri ale tezei de doctorat constau în:

- Posibilitatea de utilizare a metodelor de determinare a caracteristicilor de rezistenţă şi deformabilitate intr-un mod unitar.

- Declararea rezistentelor caracteristice obtinute prin prelucrarea statistica si pentru alte tipuri de elemente de zidărie;

- Analiza si corectia relatiilor de calcul pentru valorile forfetare prezentate in codul CR 6 „Cod de proiectare pentru structuri de zidarie”

- Determinarea influentei volumului de goluri asupra rezistenţelor şi a caracteristicilor de deformaţie pentru elementele de zidărie din grupa 2 si 2S;

- Stabilirea corelaţiilor între caracteristicile dimensionale ale elementelor de zidărie versus caracteristicile de rezistenţă a acesteia;

- Determinarea caracteristicilor de rezistenţă in plan transversal peretelui: - rezistenţa la incovoiere perpendicular pe planul peretelui, paralel cu rostul de pozare fxk1 - rezistenţa la incovoiere perpendicular pe planul peretelui, perpendicular cu rostul de pozare fxk2

- Stabilirea pentru toate combinatiile de zidărie şi tipuri de mortare a rezistenţelor la forfecare initială a zidăriei fvko

STANDARDE SI NORMATIVE DE REFERINTA (NATIONALE/ARMONIZATE)

[1] STAS 1030/85 – Mortare obişnuite pentru zidarie si tencuieli. Clasificare si conditii tehnice.

[2] STAS 457/86 – Cărămizi pline presate pe cale umedă. [3] STAS 5185-1,2/86- Caramizi presate cu goluri verticale. [4] STAS 10833-80- Beton celular autoclavizat. Elemente nearmate. [5] STAS 6029-89- Blocuri mici de beton cu agregate uşoare. [6] STAS 10109/1-89- Lucrări de zidărie. Calculul şi alcatuirea elementelor. [7] P2/85 – Normativ privind alcătuirea, calculul şi executarea structurilor din zidărie. [8] P100-1/1992 - Cod de proiectare seismică. Partea I: Prevederi de proiectare pentru clădiri. [9] SR EN 1996-1-1 Reguli generale pentru structuri de zidărie armate şi nearmate. [10] CR 6-2006 – Cod de proiectare pentru structuri de zidarie. [11] SR EN 771- 1 - Elemente pentru zidărie de argilă arsă. [12] SR EN 771- 4 - Elemente pentru zidărie de beton celular autoclavizat. [13] P100-1/2012 - Cod de proiectare seismică. Partea I: Prevederi de proiectare pentru clădiri. [14] P 100-3/2007 - Cod de evaluare si proiectare a lucrarilor de consolidare la cladirile existenta, vulnerabile seismic.

34

[15] SR EN 1052-1 - Metode de încercare a zidăriei. Partea 1: Determinarea rezistenţei la compresiune. [16] Normativ C 17 /82- Instructiuni tehnice privind compozitia si prepararea

mortarelor de zidarie si tencuieli. [17] SR EN 998-1 - Specificaţie a mortarelor pentru zidărie. Partea 1 Mortare pentru tencuire şi gletuire [18] SR EN 771-2 - Elemente pentru zidărie de silico-calcar. [19] SR EN 771-3 - Elemente pentru zidărie din beton. [20] SR EN 771-5 - Elemente pentru zidărie din piatră artificială. [21] SR EN 771-6 - Elemente pentru zidărie din piatră naturală. [22] SR EN 772-16 - Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea 16: Determinare dimensiuni. [23] SR EN 772-13 - Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea 13:

Determinarea densităţii aparente şi absolute în stare uscată a elementelor pentru zidărie (cu excepţia pietrei naturale).

[24] SR EN 772-1 - Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea 1: Determinarea rezistenţei la compresiune. [25] SR EN 998-2 - Specificaţie a mortarelor pentru zidărie. Partea 2 Mortare pentru zidărie. [26] SR EN 1996-2 - Proiectare, alegere materiale şi execuţie zidărie. [27] SR EN 1015-11 - Metode de încercare a mortarelor pentru zidărie- Partea 11 : [28] SR EN 1990 - Acţiuni asupra structurilor. [29] SR EN 1052-3 - Metode de încercare a zidăriei. Partea 3:

Determinarea rezistenţei iniţiale la forfecare. [30] ASTM – R 519-74 – Teste pentru zidarie structurala [31] SR EN 1052-2 - Metode de încercare a zidăriei. Partea 2:

Determinarea rezistenţei la încovoiere. [32] Legea nr. 10 -1995 - Legea privind calitatea in constructii. [33] HG 325/1995 - Hotararea de Guvern nr. 325 din 1995 [34] SR EN 772-6 - Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea 6: Determinarea densitati aparente in stare uscata. [35] SR EN 1992-1-1 Proiectarea structurilor de beton. Reguli generale şi reguli pentru clădiri [36] STAS 7344-86 – Beton celuar autoclavizat. Pierderea de masa. [37] STAS 10100-75 - Principii generale de verificare a sigurantei constructiilor” BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ: 1. Mihail Ifrim DINAMICA STRUCTURILOR SI INGINERIE SEISMICA – Editura

Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1984 2. Mihail Ifrim -Analiza Dinamica A Structurilor Si Inginerie Seismica - Editura

Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1972. 3. Mihail Ifrim Comentarii asupra unor factori majori de risc seismic cu caracter

subiectiv si/sau necuantificabili A-3-a Conferinta Nationala de Inginerie seismica Bucuresti,9 Decembrie 2005, p.109-114.

4. Mihail Ifrim „Deflection of significant changes in strong eartquake ground motion” Proceedings of the 11th European Conference on Earthquake Engineering, Moscow, USSR 1990.

35

5. Mihail Ifrim „Strenghting Solutions and Criteria for Building Subjected to Strong Motions” Proceedings of the 11th European Conference on Earthquake Engineering, Moscow, USSR 1990.

6. Mihail Ifrim „Certitudini si incertitudini in ingineria seismica” Prima Conferinta de Inginerie Seismica, vol.1, Bucuresti,1996.

7. Sofronie, R.; Popa, G. – “Confined structures of reinforced masonry” in Proceedings of the 11th European Conference on Earthquake Engineering. Sept. 1998, Paris, CD-Rom:Paper SOFCSO.

8. Sofronie, R.; Bolander Jr., J.E. – “Innovative structural system for masonry buildings”in Proceedings of IAHS World Congress on Housing. June 1-7, 1999, San Francisco, California, Vol. IV, p. 929-936.

9. Sofronie, R. – “Use of polymer grids in masonry retrofitting”. Special Session on Advances in earthquake experimental studies in Proceedings of the 12th European Conference on Earthquake Engineering, September 9-13, 2002, Barbican Centre, London UK, Paper Reference #5.

10. Juhasova, E.; Sofronie, R.–“Retrofitting techniques for masonry buildings in seismic areas” in Proceedings of the International Conference on Earthquake Loss Estimation and Risk Reduction. October 24-26, 2002, Bucharest, Romania, paper #5.

11. Sofronie, R. – Application of reinforcing techniques with polymer grids for masonry buildings. August 28, 2003, ENEL-ISMES, Bergamo Italy, Report No.5, CASCADE Project, 283p.

12. Emil-Sever Georgescu – Cutremurul din 10 Noiembrie 1940-vector de initiere a ingineriei seismice moderne din Romania A-3-a Conferinta Nationala de Inginerie seismica, Bucuresti,9 Decembrie 2005, p.27-38

13. Dan Lungu s.a. Zonarea caracteristicilor cutremurelor Vrancene si a efectului acestora asupra constructiilor A-3-a Conferinta Nationala de Inginerie seismica, Bucuresti,9 Decembrie 2005, p.53-69

14. FEMA 273, NEHRP Guidelines for the seismic rehabilitation of buildings, 1997; 15. http://www.britainexpress.com/architecture 16. Georgescu E.S., Dragomir C.S. 2009 “Cutremurul L’Aquila din 6 aprilie 2009 din

regiunea Abruzzo, Italia. Investigaţii de teren şi cercetarea integrată a specificului mişcării seismice, efectelor asupra clădirilor şi impactului socio-economic, în corelaţie cu strategiile de refacere.” preliminary general presentation

17. Çelebioglu, B., Limoncu, S., 2006, “Strengthening of Historic Buildings in Post-disaster Cases”, Third International Conference/Post Disaster Reconstruction: Meeting Stakeholder Interests, Florence, Italy, 17-19 May 2006, p. 383-392

18. Sandi H et al., Quantification of Seismic Action on Structures (Cuantificarea actiunii seismice asupra structurilor). AGIR Editure, Bucharest

19. Bălan, Şt., Cristescu, V., Cornea, I. (coord.) (1982), Cutremurul de pământ din România de la 4 martie 1977, Editura Academiei, Bucureşti

20. EN 1998-1:2004 (2004) Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings, Doc. CEN/TC250/SC8/N317, European Comittee for Standardization

21. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 3:Assessment and retrofitting of buildings. EN 1998-3:2005. Doc. CEN/TC250/SC8/N388B(2005), European Comittee for Standardization

36

22. Institutul Proiect Bucureşti (IPB) (1978), Studiu privind efectele seismului din 4 martie 1977 asupra clădirilor de locuit şi social-culturale vechi şi noi în oraşul Bucureşti

23. MDRL (2009), P100-3/2008 - Cod de proiectare seismică – Partea a III-a - Prevederi privind evaluarea seismică a clădirilor existente

24. MTCT (2007), P100-1/2006 - Cod de proiectare seismică - Partea I - Prevederi de proiectare pentru clădiri

25. MTCT (2006), CR2-1-1.1 – Cod de proiectare a construcţiilor cu pereţi structurali de beton armat

26. Claudiu-Lucian Matei, Radu Petrovici, MDRT (2006) CR6 “Cod de proiectare pentru structuri din zidărie”

27. Claudiu-Lucian Matei, Radu Petrovici, MDRT (2007) Comentarii la codul CR 6 /2006

28. Văcăreanu, R., Postelnicu, T., Popa, V., Coţofană, D., Cheşca, B. (2006), Study on early earthquake damage evaluation of existing buildings in Bucharest, Romania – Technical University of Civil Engineering, Bucharest

29. Directiva 89/106 CCE (DPC), prin decizia Comisiei Europene nr.97/740/CE din 14.10.1997

30. Henriques,F.M.A, Charola,A. E. : Comparative Study of Standard Test Procedures forMortars 8th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Berlin 1996

31. Hotărâriea Guvernului nr.622/2004, republicată în Monitorul Oficial nr.487/20.07.2007

32. Lewicki,B.,Lechman,M.,Szczygielski, A A method of testing of floor-wall joints CIB W023 Meeting, Prague 2005

33. Zepeda,J.A.,Otálora,A.M., Alcocer,S.M. Estudio de evaluación de las propiedades mecánicas del sistema Hebel, Centro Nacional de Prevención de Desastres, Mexic, Abril 1998

34. Tomazevic, M., Bosiljkov, V., Lutman,M Masonry research for Eurocodes Meeting CIB W023, Wall structures, Padova 2003

35. Zepeda,J.A.,Otálora,A.M., Alcocer,S.M. Estudio de evaluación de las propiedades mecánicas del sistema Hebel, Centro Nacional de Prevención de Desastres, Mexic, Abril 1998

36. Kizinievič,V, Petrikaitis,F, Kizinievič,O., Influence of Technological Factors on the Physical-Mechanical Properties of Clay Masonry Units Materials Science (Medžiagotyra). Vol. 11, No. 1. 2005

37. Pereira dos Santos,A.M. Resistencia das alvenarias à compressao.Licenciatura em Engenharia Civil, Universidade do Minho, 1998

38. Gregg Borchelt,J., Tann, J.A. Bond Strength and Water Penetration of Low IRA Brick and Mortar Masonry Construction,2003.

39. Amrhein,J.E. Reinforced Masonry Engineering Handbook, Fifth Edition Updated, Masonry Institute of America, 1998

40. Davison,J.I. Masonry Mortar Canadian Building Digest 163, National Research Council of Canada, Ottawa Ontario,1974

41. Sandin,K. Mortars for Masonry and Rendering, Choice and Application Building Issues 1995 Vol.7 No.3

37

42. Pluijm van der, R., Out-of-plane Bending of Masonry Behavior and Strength, PhD Thesis, Eindhoven University ofTechnology, 1999

43. Pereira dos Santos,A.M. Resistencia das alvenarias à compressao.Licenciatura em Engenharia Civil, Universidade do Minho, 1998

44. Pluijm van der, R., Out-of-plane Bending of Masonry Behavior and Strength, PhD Thesis, Eindhoven University of Technology, 1999

45. Isberner,A Properties of Masonry Cement Mortars Designing, Engineering and Constructing with Masonry Products, F.Johnson, Ed.,Gulf Publishing. Houston Tx.1969

46. Clay Brick and Paver Institute, Construction Guidelines for Clay Masonry, Australia, 2001

47. Aliawdin,P., Simbirkin,V., Toropov,V. Resistance of masonry wall panels to in-plane shear and compression Journal of Civil Engineering and Management, vol. X, supplement 1, 2004. Vilnius, Estonia

48. Drysdale,R.G., Hamid, A.A., Baker, L.R. Masonry Structures. Behavior and Design Printice Hall, 1994

49. Bosiljkov,V, Totoev,Y.Z., Nichols,J.M. Shear modulus and stiffnes of brickwork masonry: An experimental perspective Structural Engineering and Mechanics, vol.20, 2005

50. UNDP/UNIDO PROJECT RER/79/015 Building constructions in seismic region Viena 1984

51. The International Associations For Earthquake Engineering Guidelines for earthquake resistant non-engieneering construction Publishing Gakujutsu Bunken Fukiu-Kai

52. Ionela Petre, Ecaterina Andreescu, Ileana Mohanu, Cimenturi destinate reparaţiei elementelor din beton prin metoda injectării, Revista Română de Materiale, 3/2006

53. Silviu Alexandru Ionescu, Metodă pentru verificarea consolidărilor prin injecţii, Revista Construcţii nr. 7/1978

54. M. Voiculescu, Claudiu-Lucian Matei, s.a - Indrumator de proiectare a sistemelor structurale din zidarie cu blocuri ceramice cu goluri verticale – Ed. Matrix Rom, Bucuresti 2007, ISBN 978-973-755-177-1

55. C. S. Dragomir, Claudiu-Lucian Matei, D. Dobre, E. S. Georgescu (2009), Behaviour of structural masonry envelope element under extreme actions. Construcţii Magazine, INCERC, Nr. 2,February 2009. Bucharest, pp. 9-16, ISSN 1221-2709.

56. Claudiu-Lucian Matei, Mircea Mironescu, A.N. Braghina (1999) Data on the characteristics of masonry in Romania: Comparisation with other countries. Alberto Bernardini Seismic Damage to Masonry Buildings A.A. Balkema Publishers PO Box 1675 BR Rotterdam Netherlands pag. 153-160 ISBN 90 5809 1 15 5.

57. Claudiu-Lucian Matei, (2003) Method for determinate the characteristics of old masonry, used in Romania. Third Country Trening Program on Earthquake engineering – Istanbul Turcia.

58. Claudiu-Lucian Matei (2010), Studii pentru determinarea caracteristicilor de material pentru reabilitarea constructiilor de patrimoniu. Studiu de caz – evaluarea structurii “ Capela familiei Stirbey “ , Dezvoltarea Spatiala Durabila de la Planificarea Teritoriala la Proiectarea Constructiilor, Bucuresti, data 29 aprilie 2011.

38

59. Claudiu-Lucian MATEI “ Caracteristis of Masonry in Romania in Correlation with the European Codes” 15-th World Conference on Eartquake engineering – Lisabona 24-29-th september 2012.

60. Claudiu-Lucian MATEI, R.C. Matei„Study to evaluate the characteristics of masonry for „ Stirbey family chapel” to retrofit the structure” ICSA2013 – 2nd International Conference on Structures and Architecture, Quimaraes, Portugalia, 24-27 iulie 2013.

61. FEMA P-420, Engineering Guideline for Incremental Seismic Rehabilitation, 2009

262 Matei Claudiu-lucian - Rezumat Ro

Documents

Transcript of 262 Matei Claudiu-lucian - Rezumat Ro