Beton Armat Capitolul 1

8/17/2019 Beton Armat Capitolul 1

http://slidepdf.com/reader/full/beton-armat-capitolul-1 1/19

C A P I T O L U L 1

ELEMENTE STRUCTURALEDIN BETON PRECOMPRIMAT

1.1. Principiile fundamentale ale precmprim!rii

Betonul precomprimat este, o combinaţie activă între betonul de înaltă rezistenţă şi oţelul de calitate superioară, printensionarea armăturii din oţel şi inducerea pe această cale a unui efort de compresiune în beton, înainte de aplicarea încărcărilor

exterioare asupra elementului structural.

Această asociere de eforturi, de semn contrar, conduce la o utilizare mult mai avantajoasă a celor două materialeconstituente şi la sporirea performanţelor structurii.

Ameliorarea comportării structurii este posibilă deoarece eforturile unitare produse de cele două categorii de acţiuni – precomprimarea şi încărcările exterioare – sunt de semn contrar.

a urmare, eforturile de întindere din beton pot fi eliminate sau reduse la valori acceptabile. !rima alternativă defineşte precomprimarea totală "#,$% iar cea de&a doua precomprimarea parţială "'%.

#



Avantajele precomprimarii " precomprimarea face posibilă utilizarea integrală a secţiunii transversale din beton la preluarea eforturilor, rezult(ndsecţiuni mai mici la o desc)idere dată sau desc)ideri mai mari la o secţiune anumită, funcţionarea sub sarcini de exploatare fără fisuri imprimă un aspect mai plăcut al elementelor, o impermeabilitate lalic)ide, o protecţie mai bună a armăturii împotriva coroziunii şi o durabilitate mai mare la un preţ de cost convenabil, precomprimarea permite controlarea săgeţilor şi a capacităţii portante la forfecare a elementelor, calitatea betonului şi armăturii, mai bună dec(t în elementele din beton armat conduce la avantaje te)nice şieconomice importante, rigiditatea mai mare a secţiunilor sub sarcinile de exploatare, rezistenţa sporită la impact şi oboseală, posibilitatea de

prefabricare în bucăţi *bolţari+ asamblate prin tensionarea armăturii, constituie alte avantaje demne de menţionat.

Dezavantajele precomprimarii " cofrajele *tiparele+ sunt mai complicate, necesit(nd un spor de manoperă şi preţ de cost, este necesar un control mai riguros la execuţie, forţa de precomprimare este afectată în timp de pierderi de tensiune, procesul de proiectare este mai complex, necesită dispozitive speciale de pretensionare şi de ancorare a armăturilor precum şi o alcătuire specială a zonelor încare acestea sunt dispuse.

$



Domeniile eficiente de utili#are a precmprim!rii cuprind" structurile de retenţie *rezervoare, decantoare,+, conductele de presiune, tiranţii arcelor, plăcile, grinzile şi st(lpii *în construcţii civile, industriale, poduri, construcţii energetice+, învelitori subţiri, piloţi, traverse de cale ferată.

!ractic toate elementele structurale pot fi precomprimate, cu avantaje mai mult sau mai puţin importante, în funcţie degradul de precomprimare adoptat.

n general, alegerea gradului de precomprimare la proiectare se face după criteriile menţionate la punctul -..

'



/upă odul 0odel 1B&23! "% precomprimarea se exercită prin tendoane realizate din oţel de înaltă rezistenţă sub formăde s(rme, toroane şi bare.

4endoanele pot fi dispuse5

a – în interiorul betonului, put(nd fi5a.# – preîntinse *inainte de turnarea betonului+a.$ – postîntinse *dupa turnarea si intarirea betonului+ caz în care pot fi aderente prin injectarea canalelor sau pot fi provizoriu sau permanent neaderente,

b – în exteriorul betonului, c(nd pot fi5 b.# – total în exteriorul conturului elementului, b.$ – parţial sau total înafara conturului *cu excepţia punctelor de ancorare+.

!recomprimarea poate fi5 nedetaşabilă şi neajustabilă *care este întotdeauna cazul armăturii preîntinse şi al tendoanelor interne aderente+, nedetaşabilă, dar ajustabilă, detaşabilă şi ajustabilă.

Ancorajele pot fi 5 active, pasive sau

de cuplare.



1.$. Materiale utili#ate la %etnul precmprimat

6a realizarea construcţiilor din beton precomprimat se utilizează următoarele materiale5 betonul, mortarul de injecţie şimatare, armătura pretensionată *activă+, dizpozitivele de blocare şi ancorare a ei, armătura nepretensionată *pasivă+ şi materialele

auxiliare.

1.$.1. Betnul

7aţiunile utilizării betonului de înaltă rezistenţă sunt5 mdulul de re#i&ten'! al acestor betoane este mai mare, conduc(nd la o scurtare elastică la transfer mai redusă şila o pierdere de tensiune corespunzătoare din armătură mai mică,

defrma'iile de cur(ere lent! )i cntrac'ie a %etanelr de *nalt! re#i&ten'! &unt mai redu&e dec(t a celor derezistenţă medie şi slabă, ceea ce face ca şi pierderile de tensiune dependente de timp să fie mai reduse, %etnul e&te utili#at eficient întruc(t întreaga secţiune transversală este comprimată, aderen'a %etnului la armătură este mai bună.

8tructurile din beton precomprimat pot fi realizate şi cu %etane u)are, cu condiţia ca acestea să aibă o rezistenţăcomparabilă cu a celor din beton cu agregate provenite din piatră naturală şi să se asigure o alegere corespunzătoare a calităţii şi

proporţiei componenţilor.

Clasele de beton de rezistenţă normală şi înaltă sunt5 #$9#-, #:9$;, $;9$-, C$+,-/ C-,-0/ C-+,+/ C,+/ C+,++/C+,2/ C++,20/ C2,0+/ C0,3+/ C3,4+ )i C4,1+.

Cla&a minim! de beton prescrisă de normele europene *redactarea din decembrie #<=<+ este C$+,- pentru elementele postîntinse şi ';9'> pentru elementele preîntinse. n redactarea din decembrie $;; a 1urocodului $ "-% această prevedere numai este preluată.

-



4abelul #.#. aracteristicile de rezistenţă şi deformaţie a betonului.

:



>



Rezistenţa la compresiune a betonului este definită de clasa de rezistenţă a acestuia, care reprezintă rezistenţa caracteristicăcu riscul *fractilul+ de -?, determinată pe cilindri de #-;9';;mm *f c@ + sau pe cuburi cu latura de #-;mm *f c@,cub+ la v(rsta de $=zile.

aracteristicile de rezistenţă şi de deformaţie ale betoanelor cu densitate normală sunt date în tabelul #.#, reprodus după1$.

n tabel sunt date, de asemenea, şi următoarele valori5f cm – rezistenţa medie la compresiune pe cilindri,f ctm – rezistenţa medie la întindere axială,f ct@, ;.;- – rezistenţa caracteristică la întindere axială cu fractilul de -?,f ct@, ;.<- – idem cu fractilul de <-?.

7ezistenţa la compresiune, înainte sau după $= de zile, se determină pe bază de încercări pe epruvete.

/acă este necesar să se stabilească rezistenţa la compresiune f cm*t+ şi la întindere f ctm*t+, în anumite etape *decofrare,transfer al precomprimării+ se pot utiliza relaţiile5

f cm*t+ cc*t+ C f cm *#.#+f ctm*t+ "cc*t+%D C f ctm *#.$+unde5

cc*t+

−⋅ $

#

t

$=#sexp *#.'+

s – coeficient în funcţie de tipul cimentului ;.$; pentru ciment de rezistenţă superioară şi întărire rapidă, ;.$- – ciment normal şi întărire rapidă, ;.'= – ciment cu întărire lentă.

t – v(rsta betonului în zile,D # pentru t E $=,D $9' pentru t F $=

7ezistenţele de calcul la compresiune *f cd+ şi la întindere *f ctd+ se stabilesc cu relaţiile5

=



f cd Dcc C f c@ 9 Gc *#.+f ctd Dct C f ct@, ;.;- 9 Gc *#.-+

în care5Dcc şi Dct sunt coeficienţi care iau în consideraţie efectele de lungă durată şi efectele defavorabile rezultate din modulde aplicare a încărcărilor ,

Gc – coeficient parţial de siguranţă pentru beton #.- pentru situaţii de proiectare permanente şi tranzitorii, #.$ pentru situaţii accidentale.

Haloarea recomandabilă pentru Dcc şi Dct este #. /acă rezistenţa betonului este determinată la o v(rstă t I $= zile, valorileacestor coeficienţi se reduc prin multiplicarea lor cu factorul @ t ;.=-.

aracteristicile de deformare elastică a betonului cuantificate prin modulul de elasticitate secant *între Jc ; şi ;. C f cm+1cm sunt date în tabelul #.#. Hariaţia modulului de elasticitate în timp poate fi estimată cu relaţia5

cm

'.;

cm

cm

cm 1f

+t*f +t*1 ⋅

= *#.:+

n elementele din beton precomprimat pot apărea eforturi de compresiune la v(rsta t; care depăşesc valoarea ;.- Cf c@ *t;+* spre exemplu elementele prefabricate din beton la nivelul tendoanelor+. n această situaţie avem de a face cu o deformaţie decurgere lentă neliniară care se poate cuantifica prin coeficientul fictiv neliniar de curgere lentă5

++-.;@ *-.#exp*+t,*+t,*;;@ −⋅⋅∞ϕ=∞ϕ σ *#.>+

în care5+t,* ;@ ∞ϕ este coeficientul final de curgere lentă, stabilit cu ajutorul graficelor din figura '.# din 1$ atunci c(nd nu

este necesară o acurateţe mai mare, respectiv cu relaţiile din Anexa B a aceluiaşi cod pentru o acurateţe mai mare,k σ Jc 9 f ctm*t;+ – raportul efort–rezistenţă ,Jc – efortul de compresiune,

f cm*t;+ – rezistenţa medie la compresiune a betonului în momentul încărcării. Diagrama efort-deformaţie a betonului solicitat la un efort axial de compresiune de scurtă durată utilizată pentru

proiectarea secţiunilor are forma de parabolă&dreptung)i *fig.#.#+ şi este descrisă prin relaţiile5

<



εε

−−⋅=σn

$c

ccdc ##f pentru ; K Lc K Lc$ *#.=+

cdc f =σ pentru Lc$ K Lc K Lcu$ *#.<+

în care Lc$, Lcu$ şi n au valorile din tabelul #.#.

Precmprimarea tran&5er&al!, precum şi armarea transversală, produc efectul de confinare a betonului *fig.#.$+ const(ndîn sporirea rezistenţei la compresiune la valoarea f c@,c dată de relaţiile5

#;

2ig.#.#. /iagrama parabolă&dreptung)i pentru betonul comprimat.



σ⋅+⋅=

c@

$c@ c,c@

f ;,-;;;,#f f pentru J$ E ;,;-Cf c@ *#.#;+

σ⋅+⋅=

c@

$c@ c,c@

f -;,$#$-,#f f pentru J$ I ;,;-Cf c@ *#.##+

şi creşterea deformaţiilor critice la valorile Lc$,c şi Lcu$,c5$

c@

c,c@ $cc,$c

f

f

⋅ε=ε *#.#$+

c@

$$cuc,$cu

f $,; σ⋅+ε=ε *#.#'+

unde5 J$ J' este efortul lateral de compresiune în starea limită ultimă,Lc$ şi Lcu$ – deformaţiile critice * tabelul #.#+.

1.$.$. Arm!tura preten&inat!Armăturile pretensionate din structurile de beton *denumite şi tendoane pretensionate+ se realizează din sârme, bare şi

toroane. 1le trebuie să aibă un nivel acceptabil de redus de susceptibilitate la coroziune sub tensiune.erinţele impuse toroanelor pretensionate *în termeni de valori caracteristice+ sunt5

##

2ig.#.$. /iagrama efort–deformaţie pentru betonul confinat



rezistenţa la întindere f p@ , efortul corespunzător unei deformaţii remanente de ;,#? f p;,#@ , alungirea la încărcarea maximă Lu@ .

2iecare produs trebuie să poată fi clar identificat în funcţie de5

rezistenţă, definită de efortul f p;,#@

, de raportul @ #,; p

p@

f

f

şi de alungirea Lu@

, clasă, indic(nd comportarea la relaxare, dimensiuni, caracteristici de suprafaţă.

6oturile de armături trebuie să fie însoţite de un certificat conţin(nd toate informaţiile necesare pentru identificare.

1urocodul $ defineşte trei clase de relaxare5 clasa #, cuprinz(nd tendoanele pretensionate obişnuite, alcătuite din s(rme şi toroane, clasa $ – s(rme şi toroane cu relaxare redusă, clasa ' – bare laminate la cald şi bare prelucrate.

!ierderile de tensiune din relaxare *MJ pr + se determină cu relaţiile următoare5

clasa #5( )

'#>-,;

>,:#;;;

pi

pr #;

#;;;

te'<,- −

µ−⋅µ⋅ ⋅

⋅⋅ρ⋅=

σσ∆

*#.#+

clasa $5( )

'#>-,;

#,<#;;;

pi

pr #;

#;;;

te::,; −

µ−⋅µ⋅ ⋅

⋅⋅ρ⋅=

σσ∆

*#.#-+

clasa '5

( )'

#>-,;=

#;;; pi

pr

#;#;;;

te<=,#

−µ−⋅

µ⋅

⋅

⋅⋅ρ⋅=σ

σ∆

*#.#:+în care5

MJ pr este valoarea absolută a pierderii de tensiune din relaxare,J pi – valoarea absolută a efortului iniţial din precomprimare *J pi J pm;+ în cazul postîntinderii, respectiv efortul maxim de

#$



întindere aplicat asupra tendonului minus pierderile de tensiune instantanee apărute în timpul procesului de tensionare în cazul preîntinderii,

t – timpul după tensionare *în ore+,

p@

; pm

f

σ=µ ,

N#;;; – valoarea pierderii de tensiune din relaxare *în ?+ la #;;; de ore dupătensionare şi la o temperatură minimă de $;O.Haloarea N#;;; se poate considera fie egală cu =? pentru clasa #P $,-? pentru clasa $ şi ? pentru clasa ', fie se

poate lua din certificat.

Diarama efort!deformaţie pentru oţelul pretensionat tipic din figura #.' se poate asimila cu diagrama biliniară din figura#., pentru proiectarea secţiunilor.

#'



/eformaţia limită Lud se consideră egală cu ;,<CLu@ sau dacă nu există suficiente date Lud ;,;$ şi <,;

f

f

p@

@ #,; p = .

4endoanele pretensionate trebuie să aibă o ductilitate adecvată5 la alungire, care presupune o alungire la sarcina maximă av(nd valoarea specificată în norme *1Q #;#'=+, la încovoiere, definită de satisfacerea cerinţelor de deformabilitate,

#

2ig.#.'. /iagrama efort&deformaţie pentru oţelul pretensionat

2ig.#.. /iagrama efort–deformaţie idealizată Aşi de calcul B pentru oţelul pretensionat



la întindere, atunci c(nd tendonul are o valoare a raportului p@

@ #,; p

f

f specificată în 1Q #;#'=.

4endoanele trebuie să aibă o rezistenţă la oboseală adecvată. "odulul de elasticitate *1 p+ pentru s(rme şi bare variază între #<- şi $#;R!a, în funcţie de procesul de fabricare şi poate fi

considerat egal cu $;- R!a. !entru toroane, 1 p variază între #=- şi $;- R!a, put(nd fi luat în medie #<-R!a.

#fortul de calcul din armătura pretensionată se ia cu valoarea5

s

@ #,; p pd

f f

γ = *#.#>+

*vezi fig.#.+ în care Gs este coeficientul parţial de siguranţă pentru oţelul pretensionat, av(nd valoarea #,#- pentru situaţii de proiectare persistente şi tranzitorii, respectiv #,; pentru situaţii accidentale.

An&am%lul ancra67tendn pretensionat şi cupl!7tendn trebuie să aibă5 &rezistenţă suficientă,

&alungire la rupere şi caracteristici de oboseală suficiente pentru a asigura cerinţele de proiectare.Alun(irea la rupere a an&am%lelr tre%uie &! fie 8$9.

1.-. Si&teme de precmprimare )i ancra6e

6a elementele postîntinse, tendoanele se tensionează şi se ancorează la capătul elementelor de beton, după ce acesta a fost

#-



turnat şi a atins o rezistenţă suficientă. n mod obişnuit se plasează de&a lungul elementului un tub metalic impermeabil la mortar,denumit şi teacă, înainte de turnarea betonului. 4endonul poate fi plasat liber în teacă înainte sau după turnarea şi întărirea

betonului. /upă tensionare şi ancorare, spaţiul dintre tendon şi teacă este umplut cu mortar care, ulterior, se întăreşte. 4endoaneleutilizate în general la postcomprimare se realizează din s(rme, toroane şi bare, aşa cum se vede în figura #.-.

& sistem /STidag, cu piuliţă şi clopot, respectiv placă rigidă&

#:



& sistem BB7

& sistem H86

& sistem 6&

#>



& sistem 2reSssinet

8e disting patru tipuri de tendoane5#. tendoane dintr&un singur toron, $. tendoane dintr&o singură bară,'. tendoane din mai multe s(rme, . tendoane din mai multe toroane.

2iecare tendon necesită un ancoraj activ, care poate fi utilizat pentru tensionare, la capatul lui fiind plasată presa pentruîntindere. n timp ce barele sunt tensionate individual, s(rmele şi toroanele pot fi tensionate si în grup. ntr&unul din sistemele2reSssinet, #$ s(rme sau toroane alcătuind un tendon pot fi tensionate simultan. n sistemul BB7, un tendon conţine p(nă la #>;de s(rme subţiri. Un tendon din sistemul H86 are p(nă la '# de toroane. n figura #.- se prezintă sistemele tipice de ancoraje,reproduse după ":%.

Ancorajele pasive *sau moarte+ se înglobează direct în beton. onstrucţia ancorajelor pasive poate fi similară cu a celor active de capăt, sau pot fi ancoraje prin aderenţă care sunt îngropate în beton. n acest caz, forţa de posttensionare se transmite la beton prin aderenţă pe o anumită lungime a toronului şi prin răsfirarea s(rmelor la capete sau prin dispunerea unor plăci. n figura#.: se reproduc după ":% două exemple de ancoraje pasive.

#=

2ig.#.-. Ancoraje tipice pentru diferite sisteme de precomprimare, după Qaaman.



&sistem BB7 & sistem H86

n cazul preîntinderii, tendoanele se întind la un efort prestabilit şi se ancorează pe blocuri de ancorare fixe sau pe tipare.Apoi, betonul se toarnă în jurul tendoanelor, se tratează termic, şi după întărire, tendoanele se eliberează de la capete. Vi în acestcaz, tendoanele se realizează, în general, din s(rme, toroane sau bare. Ancorajele sunt similare cu cele de la posttensionare. ncazul tendoanelor din toroane individuale, se utilizează frecvent ancorajele cu pene.

#<

2ig.#.:. 1xemple de ancoraje pasive după ollins şi 0itc)ell.

Beton Armat Capitolul 1

Documents

Transcript of Beton Armat Capitolul 1