curs 11

BETON ARMAT – partea I-a

curs 12

I. INTRODUCEREI. 1 Betonul simplu, betonul armat si betonul precomprimat

Betonul, utilizat în elementele de beton armat si beton precomprimat, este un material de constructie artificial obtinut din întărirea unui amestec de ciment, apă, agregate si uneori adaosuri, în anumite proportii.

Utilizarea cu succes a betonului în constructii se datorează calitătilor sale, cum ar fi posibilitatea de a realiza orice formă si durabilitate bună în conditii normale de exploatare.

După hidratare si hidroliză cimentul se întăreste înglobând agregatele si se transformă într-un corp dur, rezistent denumit piatră de ciment.

Datorită structurii sale mixte, betonul este neomogen si anizotrop (are proprietăti mecanice diferite după directii diferite) cu deformatii de natură elastică, vâscoasă si plastică. Proprietătile de deformare ale betonului se modifică în timp pe măsura întăririi pietrei de ciment, care este componenta în continuă transformare.

curs 13

Betonul este caracterizat prin rezistenta sa mare la compresiune, dar ca si în cazul pietrelor naturale are rezistentă foarte mică la întindere.

2010R

R

t

c 2010R

R

t

c

Capacitatea de deformare a betonului este limitată, betonul fiind un material casant: deformatiile specifice la care se produce ruperea (numite deformatii limită) au valori mici, pentru întindere chiar foarte mici:

În functie de calitatea betonului raportul dintre rezistenta la compresiune (Rc) si rezistenta la întindere (Rt) este cuprins între limitele:

Compresiune: εbc = 2 3,5 ‰ Întindere: εbt lim = 0,1 0,15 ‰

curs 14

BBetonul simpluetonul simplu poate fi utilizat rational în poate fi utilizat rational în elemente de constructii solicitate preponderent la elemente de constructii solicitate preponderent la compresiune, cum ar fi:compresiune, cum ar fi:ffundatii masiveundatii masiveÎmbrăcăminti rutiereÎmbrăcăminti rutiereConstructii hidrotehnice, etc.Constructii hidrotehnice, etc.

Betonul armat rezultă din dispunerea unor bare de otel, denumite armături, în general cu sectiune circulară, în zonele întinse ale elementelor de rezistentă.

Betonul preia în element tensiunile de compresiune, iar armătura preia cu precădere pe cele de întindere.

curs 15

În betonul armat stadiul de rupere se consideră atins atunci când armătura întinsă ajunge la limita de curgere σc, după care se produce si ruperea betonului din zona

comprimată. În acest fel elementele de beton armat pot prelua orice tip de solicitare:

Fisurarea părtii întinse a elementului nu mai coincide cu ruperea, ci cu trecerea într-o nouă etapă de lucru, acesta putând prelua în continuare încărcări din ce în ce mai mari.

Încovoiere; Întindere;Compresiune; Torsiune;

Solicitări compuse.

curs 16

.a.br

.a.bf

.a.br

.s.br

.a.bf

.s.bf

MMsauMM

MM

Ceea ce face din betonul armat un material cu adevărat competitiv este combinarea calitătilor betonului si otelului într-un tot unitar cu o comportare satisfăcătoare în timp.

Aderenta (legătura care ia nastere între beton si armătură în timpul întăririi betonului) se mentine până la ruperea elementului, asigurând caracterul monolit al elementelor din beton armat;

Asocierea ratională a celor două materiale cu proprietăti de rezistentă si de deformare atât de diferite este posibilă datorită următoarelor aspecte:

curs 17

Coeficientii de dilatare termică au valori aproximativ egale pentru beton si otel, deci în elementele de beton armat nu iau nastere eforturi suplimentare la variatii de temperatură, dacă deformatiile sunt libere;

Otelul se conservă bine în mediul bazic format după hidratarea cimentului, în conditii normale neexistând reactii chimice între beton si armătură. Deasemenea un strat de acoperire de câtiva centimetri asigură protectia armăturii împotriva coroziunii.

Datorită aderentei, în armătură si în fibrele alăturate de beton

deformatiile specifice sunt egale până la fisurarea betonului: bta bta

curs 18

Pentru ca otelul să fie folosit rational tensiunile de întindere produse de încărcările de exploatare trebuie să fie suficient de mari: (0,5 ÷ 0,7)σc.

CARACTERISTICA PRINCIPALĂ A BETONULUI ARMAT ESTE DE A LUCRA CU ZONA ÎNTINSĂ FISURATĂ SUB EFECTUL ÎNCĂRCĂRILOR DE EXPLOATARE.

Sectiunea activă luată în considerare în calcule este formată din betonul comprimat si din armătura de rezistentă întinsă, betonul întins dintre fisuri fiind neglijat.

Ce ar însemna să folosim elementele încovoiate din beton armat fără fisuri? σa = Ea·εa (legea lui Hooke)

εa = εbt lim = 0,1‰

σa = 2,1·106 daN/cm2· = 210 daN/cm2 1000

1,0

curs 19

Betonul precomprimat reprezintă o variantă superioară a betonului armat. Ideea de bază este cresterea raportului dintre sectiunea activă si sectiunea totală, prin evitarea principalului dezavantaj al betonului armat, acela de a lucra cu zona întinsă fisurată. Acest lucru este posibil prin introducerea unei stări de tensiuni de compresiune cu caracter permanent în beton înainte de aplicarea încărcărilor, cu ajutorul unor armături pretensionate de mare rezistentă.

Betonul precomprimat este caracterizat de starea initială de deformatie creată de precomprimare si prin folosirea materialelor cu rezistente ridicate.

Ruperea elementelor din acest material se produce casant, cu deformatii mici, în principal din cauza armăturilor pretensionate, solicitate puternic si realizate din otel dur fără palier de curgere.

curs 110

I. 2 Domeniile de utilizare ale betonului armat. Avantaje si dezavantaje

Acest material este folosit cu succes în cele mai diferite domenii: Constructii de locuit si social culturale; Constructii speciale (buncăre, silozuri, castele de apă,

cosuri de fum, turnuri de răcire, conducte, rezervoare, decantoare); Constructii sportive, bazine de înnot; Fundatii de toate tipurile; Stâlpi LEA, traverse CF; Constructii hidrotehnice; Centrale atomo – electrice, etc.

curs 111

Avantaje

Rezistentă mecanică mare în comparatie cu zidăria, lemnul sau betonul simplu. Comportare bună la vibratii si actiuni dinamice, cutremure;

Rezistentă bună la foc: 3 ÷ 4 ore la 900 ÷ 1000 0C fără pericol pentru rezistentele ulterioare. Metalul nu rezistă la incendiu: la 600 0C otelul pierde circa 60% din rezistentă, iar la 900 0C ea devine nulă;

Durabilitate în conditii normale de exploatare. Rezistentele betonului cresc în timp, iar armătura se conservă bine în beton;

Constructiile din beton armat sunt igienice si nu necesită întretinere specială;

curs 112

Constructiile din beton armat pot lua orice formă datorită usurintei cu care betonul umple cofrajele;

În betonul armat se folosesc materiale ieftine, locale, cantităţile de ciment si armătură fiind mici în comparatie cu cele de agregate;

Constructiile din beton armat sunt mai ieftine decât cele metalice, excepţie făcând constructiile înalte sau de mari deschideri.

curs 113

DEZAVANTAJE

Constructiile din beton armat sunt grele si necesită fundatii de dimensiuni mari

Betonul armat are o conductibilitate fonică relativ mare si transmite usor zgomotele si vibratiile. Izolatiile fonice sunt obligatorii la constructiile

de locuit si social – culturale;

Betonul armat are o conductibilitate termică mai mare decât cărămida (λ = 1,1 fată de λ = 0,60 ÷ 0,75 kcal/m2h0C)

Constructiile din beton armat sunt permeabile datorită structurii poroase a betonului. Apa poate transporta agenti agresivi sau poate cauza cicluri de înghet – dezghet în masa betonului;

curs 114

Calitatea lucrărilor depinde foarte mult de executie, care presupune pricepere, îndemânare, îngrijire ulterioară si un control riguros;

Dificultăti la execuţia pe timp friguros, deoarece temperaturile scăzute reduc ritmul de întărire al pietrei de ciment, iar sub 0 0C acesta încetează;

Demolarea este costisitoare si greu de executat; nu se pot recupera materialele folosite;

În medii agresive betonul si armătura se corodează, necesitând măsuri speciale de protectie;

Consum mare de material lemnos pentru cofraje. Lemnul este scump si deficitar.