CAP4_BETONUL ARMAT.pdf

Facultatea de Construcii Timioara 2012/2013 Agneta Tudor & Tudor Clipii

NOTE DE CURS - BETON ARMAT 31

4.1. ANCORAREA ARMTURII N BETON Asocierea i conlucrarea betonului cu armtura este necesar deoarece, dup fisurarea betonului,

armtura are rolul de a prelua eforturile de ntindere din elementele de rezisten. n acest scop, trebuie mpiedicat lunecarea armturii n beton, printr-o ancorare corespunztoare.

Ancorarea armturii se realizeaz prin aderen, prin forma capetelor barelor sau prin ancore speciale.

4.1.1. Ancorarea armturii prin aderen La suprafaa de contact dintre beton i armtur se realizeaz o legtur cunoscut sub numele de

aderen, care ia natere n cursul procesului de ntrire a betonului. Aderena mpiedic lunecarea armturii i asigur caracterul monolit al elementului de beton armat pn la rupere.

Efortul unitar de aderen, notat bf , este efortul tangenial care se activeaz pe suprafaa armturii, n momentul n care bara este supus la o for de ntindere suficient de mare ca s se produc o deplasare foarte mic (< 0,01mm), fr a compromite aderena. Cu alte cuvinte, aderena dintre beton i armtur are un caracter pasiv n cazul betonului armat, spre deosebire de betonul precomprimat.

Chiar dac betonul solicitat la ntindere fisureaz, conlucrarea dintre cele dou materiale continu s existe pe distana dintre fisuri. Nici variaiile de temperatur nu afecteaz aderena, deoarece coeficientul de dilatare termic al betonului avnd valoarea apropiat de cel al oelului, nu se produc deformaii diferite ale celor dou materiale.

Fenomenul de aderen se datoreaz urmtoarelor cauze (fig. 4.1): ncleierea (adeziunea) pastei de ciment pe armtur; ncletarea (mpnarea) betonului n neregularitile de pe suprafaa armturii; frecarea dintre armtur i beton, activat n procesul smulgerii barei.

plan potenial de forfecare

a) ncleierea b) ncletarea

P compresiune radial

c) frecarea

P

frecare

P

Fig. 4.1 Cauzele aderenei

ncletarea betonului n neregularitile de pe suprafaa armturilor reprezint factorul esenial n dezvoltarea fenomenului de aderen, asigurnd pn la 70 % din efortul unitar total de aderen.

n funcie de suprafaa armturilor, profilat sau neted, ncletarea se produce n mod diferit i duce la o comportare specific. Barele profilate, denumite i armturi cu aderen nalt, au din fabricaie nervuri transversale

dispuse regulat, de ordinul milimetrilor (fig. 4.2). Efectul ncletrii este mare, din cauza pragurilor create de nervuri. n tendina de smulgere a barei, n faa pragurilor betonul este comprimat, iar n spatele pragurilor este ntins, pe o poriune ce depete nivelul pragurilor. Cnd se atinge rezistena la ntindere a betonului, se formeaz fisuri interne, nclinate fa de axa longitudinal a barei, ca n figura 4.2a. Fisurarea intern a betonului formeaz dini de beton

BETONUL ARMAT



(trunchiuri de con), care se pot desprinde i creaz un efect de mpnare al armturii n beton, sporit de presiunea radial dat de contracie. Acest efect trebuie asigurat printr-o acoperire cu beton suficient de mare, altfel stratul de beton se poate desprinde. Cedarea aderenei se produce n final prin despicarea betonului printr-o fisur radial (fig. 4.2b); se observ c cedarea nu se produce la nivelul superior al nervurilor, unde exist un plan potenial de forfecare (fig. 4.1b), ci antrennd o mas mai mare de beton.

Barele cu suprafa neted au pe suprafaa lor o serie de neregulariti, inerente procesului de laminare, variind ntre (40120); de asemenea, barele ruginite n mic msur, dup curarea cu perii de srm au o suprafa neregulat. Pasta de ciment intr n aceste neregulariti, se ntrete i contribuie la crearea aderenei. La smulgerea barei, masa de beton antrenat este mic. Ruperea se produce prin lunecarea armturii dup forfecarea pietrei de ciment la nivelul neregularitilor armturii; efortul unitar de aderen este mult mai mic dect n cazul barelor profilate. Restricia privind utilizarea armturilor cu suprafa neted ca armturi principale se impune i din

motive de aderen, nu numai de rezisten.

direcia de smulgere a armturii

fisur nainte de lunecare

fisuri interne

b) despicarea betonului

c) detaliu o nervur

traseul eforturilor unitare principale (inelare) de ntindere

a) fisurarea intern a betonului

compresiuni radiale asupra armturii

fora de frecare fora exercitat de nervur asupra betonului

Fig. 4.2 Modelul aderenei dintre beton i armtura cu profil periodic

4.1.2 Repartiia eforturilor unitare de aderen Repartiia eforturilor unitare de aderen transmise de la armtur la beton este neuniform n

masa acestuia, att n sens transversal, ct i n sens longitudinal. Acest aspect poate fi urmrit prin proba de smulgere a unei bare din oel dintr-o prob din beton (fig. 4.3a).

4.1.2.1 Repartiia eforturilor unitare de aderen n sens transversal armturii

La efectuarea testului de smulgere a unei bare de oel, betonul nconjurtor se deformeaz pe o anumit zon de influen avnd raza r (fig. 4.3b). Se constat c betonul este puternic antrenat n imediata vecintate a armturii, ns deformaia lui scade odat cu creterea distanei; la o anumit deprtare de armtur betonul nu se mai deformeaz, oricare ar fi valoarea efortului unitar din armtur.



Cunoaterea zonei de influen este necesar pentru o poziionare ct mai raional a armturii n seciunea transversal a elementului. Condiiile cele mai bune de transmitere a eforturilor de la armtur la beton au loc atunci cnd zonele de influen sunt tangente exterioare, deci nu se suprapun.

La grinzi sau stlpi, este necesar s fie dispuse multe bare pe o lime relativ redus, astfel nct nu se poate evita suprapunerea zonelor de influen; pentru alctuirea corect a elementelor, se vor respecta distanele minime dintre bare, date la punctul 4.1.3.

msurarea deplasrilor

lb

starea de tensiuneproba pentru smulgere

P P

a. Determinarea efortului unitar mediu de aderen prin proba de smulgere

armturi

Zona de influen

r r

deformarea local a betonului

beton

b. Repartiia transversal

P

lb

fb max fb med

distribuia real variaie dreptunghiular

variaie triunghiular

As

c. Repartiia n lungul barei

Fig. 4.3 Determinarea i repartiia efortului unitar de aderen bmedf

fisur

lb lb

fb

fb

armtura As

deschiderea fisurii, w

Fig. 4.4 Distribuia eforturilor unitare de aderen lng o fisur



4.1.2.2 Repartiia eforturilor unitare de aderen n lungul armturilor

Pentru o bar nglobat n beton pe lungimea bl , diagrama real de distribuie a eforturilor unitare de aderen bf are aproximativ forma din figura 4.3 c. Distribuia pe lungimea de nglobare este neuniform; valoarea maxim a efortului unitar bf se atinge aproape de captul tras al armturii, unde efortul din armtur s este maxim. n cazul n care bara se afl n zona ntins a unei grinzi, unde a aprut o fisur, efortul este transmis la beton prin activarea aderenei, conform figurii 4.4. Pentru cazurile practice se admit diagrame simplificate, mai des folosite fiind diagrama dreptunghiular i cea triunghiular (fig. 4.3.c).

Fora P la care se produce distrugerea aderenei se poate determina prin testul de smulgere a barei dintr-un cub de beton (fig. 4.3a).

Admind distribuia dreptunghiular pe lungimea de nglobare a armturii bl , rezult valoarea medie a efortului unitar de aderen, medbf , distribuit pe suprafaa lateral a armturii, bl :

b

medbPf

l = (4.1) Lungimea necesar de ancorare bl asigur transmiterea efortului de la armtur la beton prin

aderen pe aceast lungime; se poate deduce din condiia raional ca distrugerea aderenei s se produc simultan cu curgerea armturii:

l medbby2

ff4

=

lmedb

yb f4

f

=

(4.2)

Determinarea valorii de calcul a lungimii de ancorare conform normelor este prezentat n detaliu

la punctul 4.1.6.2.

4.1.2.3 Factorii care influeneaz aderena

Calitatea betonului. Din modul de cedare al aderenei la eforturi unitare principale de ntindere, rezult c efortul unitar de aderen depinde de rezistena la ntindere al betonului. Grosimea stratului de acoperire cu beton de bun calitate trebuie s fie suficient de mare pentru ca n zona de transmitere a efortului de ntindere, tensiunile transversale din jurul armturilor s nu produc ruperea betonului din stratul de acoperire. Conturul exterior al oelului; barele profilate prezint o aderen superioar fa de barele netede, din cauza antrenrii unui volum mai mare de beton prin ncletarea n jurul armturii. Diametrul i numrul barelor. Efortul unitar de aderen acioneaz pe suprafaa lateral a armturilor, deci fora capabil pe care o poate prelua armtura fr s lunece n beton este cu att mai mare cu ct suprafaa lateral a barelor este mai mare. Practic, aderena crete dac se folosesc mai multe bare cu diametru mai mic dect bare mai puine cu diametru mai mare. Poziia armturii fa de direcia de betonare poate influena aderena prin efectele ce nsoesc turnarea i compactarea mecanic a betonului (fig. 4.6): - armturile aezate orizontal n momentul turnrii i compactrii betonului au o aderen mai slab

dect cele aezate vertical, deoarece tasarea plastic a betonului proaspt poate provoca pungi de ap i aer sub armturi, reducnd suprafaa de contact dintre armtur i beton;

- la partea inferioar a grinzilor i plcilor, armturile au aderen mai bun dect cele aezate la partea superioar, unde tasarea plastic a betonului proaspt este mai pronunat.

Prezena armturilor transversale sub form de etrieri, frete sau bare sudate, n zona de ancorare a barelor n special, are un efect favorabil asupra forei de aderen, mpiedicnd deformaiile



transversale ale betonului, evitnd fisurarea paralel cu armtura longitudinal i desprinderea betonului. Modul de solicitare. Aderena se diminueaz n cazul n care structura este supus la aciuni din seism sau aciuni ciclice care produc oboseala.

4.1.3 Distana minim ntre armturi Distana dintre armturi trebuie s permit punerea n oper a betonului i compactarea

corespunztoare prin vibrare a acestuia, astfel nct s se asigure dezvoltarea unei aderene bune. Respectarea distanei minime dintre armturi este necesar deoarece transmiterea eforturilor de ntindere de la bare la beton prin aderen necesit un strat suficient de gros de beton, altfel se poate produce despicarea betonului n lungul armturilor. Prevederile normelor referitoare la distana minim dintre armturi sunt date n continuare.

Distana minim liber dintre armturile longitudinale ls , att pe orizontal, ct i pe vertical (fig. 4.5), trebuie s fie cea mai mare dintre valorile:

( ) ( ){ } ( ){ }mm20;mm5d;maxmm20;kd;kmaxs g2g1 +=+=l (4.3) unde:

este diametrul barei, mm; dg - dimensiunea maxim a agregatului folosit;

k1, k2 valorile date n anexa naional: 1k1 = i mm5k2 = .

Fig. 4.5 Distana minim ntre armturi

n cazul aezrii barelor pe mai multe rnduri de armturi paralele, barele trebuie poziionate pe aceeai vertical; nu este permis intercalarea lor, deoarece mpiedic ptrunderea betonului. Dac barele sunt nndite prin suprapunere, (fig. 4.5b), ele pot fi aezate n contact pe lungimea de suprapunere. Dac se armeaz cu bare grupate, se consider n calcul o bar nlocuitoare, care are aceeai seciune i centru de greutate ca i grupul de bare; diametrul echivalent al grupului este nd = , unde n este numrul de bare (fig. 4.5 c). Distana minim ntre grupuri este n acest caz: ( ){ }mm20;mm5d;maxs gd +=l (4.3a) 4.1.4 Efortul unitar de aderen de calcul, bdf

Efortul unitar de aderen n lungul armturii trebuie s fie suficient de mare pentru a respecta cerina ca aderena s nu cedeze. Pentru armturile profilate, valoarea de calcul al efortului unitar de aderen bdf rezult din relaia urmtoare, n care ine seama de influena rezistenei la ntindere a betonului: ctd21bd f25,2f = (4.4) n care:

sl sl sl

ssl

sl

a) bare independente grupuri de 2 bare c) grupuri de 3 bare

nd = 3n =

b) grupuri de 2 bare suprapuse

sl

slsl



ctdf este rezistena de calcul a betonului la ntindere:

c05,0ctkctctd /ff = , cu valoarea 0,1ct = 1 coeficient legat de condiiile de aderen i poziia barei n timpul betonrii (fig. 4.6):

0,11 = pentru condiii bune de aderen (4.5) 7,01 = pentru alte cazuri (condiii slabe de aderen) (4.6)

2 coeficient legat de diametrul barei: 0,12 = pentru 32 mm (4.7) ( ) 100/1322 = pentru > 32 mm (4.8)

Valorile efortului unitar de aderen de calcul sunt date n tabelul A.4.1 din anexa 4.

Fig. 4.6 Condiii de aderen (pentru coeficientul 1 )

4.1.5 Lungimea de ancorare de referin, rqd,bl Lungimea de ancorare de referin, rqd,bl este lungimea necesar pentru ancorarea forei sdsA din armtura terminat la capete drept, avnd diametrul ; se accept o distribuie constant a efortului unitar de aderen. Plecnd de la relaia de calcul (4.2), rezult:

lbd

sdrqd,b f4 =

(4.9)

n care sd este efortul unitar de calcul n armtur, n seciunea de la care se msoar lungimea de

ancorare (este acoperitor s se considere ydsd f= ) bdf - efortul unitar de aderen de calcul care se determin cu relaia (4.4)

- diametrul barei drepte ancorate; n cazul plaselor sudate din srme sau bare, se utilizeaz diametrul echivalent nominal:

2n = (4.10)

h

h 250mm b)

a) 45 90

h

h > 600mm

c)

d)

250mm

300mm

Direcia de betonare

a), b) - condiii bune de aderen pentru toate barele

c), d) - condiii bune de aderen pentru barele inferioare (zona nehaurat) - condiii slabe de aderen pentru barele superioare (zona haurat)

250 < h 600



Valorile lungimii de ancorare de referin rqd,bl se pot determina cu relaia = brqd,bl ; coeficienii b sunt dai n tabelul A.4.2 din anexa 4, pentru diferite tipuri de oel (PC52, PC60, respectiv S400, S500, S600).

4.1.6 Ancorarea armturilor longitudinale 4.1.6.1 Forme de ancorare ale armturilor longitudinale Ancorarea armturilor bare, srme sau plase sudate - se realizeaz prin: aderen (cerinele pentru realizarea unei aderene bune au fost tratate anterior), ancorarea barelor la capetele lor prin diferite forme, conform cu tipul armturilor, dispunerea unor bare transversale nesudate sau sudate, dac este necesar.

n zonele de ancorare ale armturilor longitudinale, acestea pot fi prevzute cu urmtoarele forme, prezentate n figura 4.7: capete drepte, fig. 4.7.(1) ancorare prin aderen; capete ndoite, formnd ciocuri (crlige) sau bucle, fig. 4.7.(2); capete drepte ancorate prin sudarea unor bare transversale, fig. 4.7.(3). capete cu ancore speciale, fig. 4.8.

Fig. 4.7 Forme de ancorare pentru barele longitudinale

lb,eq

5

= 90

lb,eq

a. lungime de ancorare de referin, rqd,bl msurat n lungul axei, pentru orice form

lungime de ancorare echivalent: rqd,b1eq,b ll = b. capt ndoit la 90 c. capt ndoit la 90



n cazul capetelor ndoite, diametrul dornurilor de ndoire trebuie s fie suficient de mare, astfel nct s nu se produc fisurarea armturii din ndoire sau zdrobirea betonului din interiorul ciocului.

Fig. 4.8 Ancorare cu piese speciale

4.1.6.2 Lungimea de ancorare de calcul, bdl

Lungimea de ancorare de calcul, bdl se determin cu relaia: min,brqd,brqd,b54321bd llll == (4.11) n care coeficienii 54321 ,,,, , dai n tabelul 4.1, iau n considerare factorii care influeneaz aderena:

1 reprezint efectul formei de ancorare a barei, n cazul unei acoperiri corespunztoare; 2 efectul acoperirii cu beton (fig. 4.9); 3 efectul confinrii cu armtur transversal nesudat (fig. 4.10); 4 influena barelor sudate transversal pe bar ( 6,0t ), pe lungimea de ancorare bdl (vezi

i pct. 4.1.8); 5 efectul presiunii perpendiculare pe planul de despicare, pe lungimea bdl .

Condiie: 7,0532 (4.12) rqd,bl lungimea de ancorare de referin, conform relaiei (4.9); min,bl este lungimea de ancorare minim, care n absena oricrei alte limitri se ia: { }mm100;10;3,0max rqd,bmin,b ll - ancorarea barelor n zone ntinse (4.13) { }mm100;10;6,0max rqd,bmin,b ll - ancorarea barelor n zone comprimate (4.14)

Lungimea de ancorare de referin rqd,bl i lungimea de ancorare de calcul bdl ale barelor ndoite se msoar n lungul axei, indiferent care este forma barei (fig. 4.7.(2) a).



Simplificat, pentru ancorarea barelor ntinse avnd formele din figura 4.7, se poate utiliza i o lungime de ancorare echivalent eq,bl , conform relaiilor: rqd,b1eq,b ll = - pentru barele cu captul ndoit (fig. 4.7.2) (4.15) rqd,b4eq,b ll = - pentru barele cu armtur transversal sudat (fig. 4.7.3) (4.16) Armturile ntinse terminate drept se ancoreaz prin prelungirea barei cu lungimea de ancorare echivalent, eq,bl , de la seciunea de calcul al efortului de ntindere din armtur (fig. 4.7.1). Tabelul 4.1 Valori ale coeficienilor 1, 2, 3, 4, 5

Armtura pentru betonul armat Factorul de influen Tipul de ancorare

n zon ntins n zon comprimat

Capt drept 1 = 1,0 Forma barei Alte tipuri:

fig. 4.6 b,c,d 1 = 0,7 dac cd>3 altfel: 1 = 1,0 1 = 1,0

Capt drept 2 = 1 - 0,15(cd - )/

dar 0,7 2 1,0 Acoperirea cu beton

Alte tipuri: fig. 4.6 b,c,d

2 = 1 - 0,15(cd - 3)/ dar 0,7 2 1,0

2 = 1,0

Confinarea prin armturi transversale

nesudate de armturile principale

Toate tipurile 3 = 1 - K

dar 0,7 3 1,0 3 = 1,0

Confinarea prin armturi transversale

sudate*

Toate tipurile din fig. 4.6 4 = 0,7

Confinarea prin presiune transversal Toate tipurile

5 = 1 0,04 p dar 0,7 5 1,0

-

= (Ast - Ast,min)/As Ast aria seciunii armturii transversale pe lungimea de ancorare de calcul lbd Ast,min aria minim a seciunii armturii transversale pe lungimea de ancorare de calcul lbd

= 0,25 As pentru grinzi i 0 pentru plci As aria seciunii unei bare ancorate individual (avnd diametrul maxim) cd valori n fig. 4.9 K valori n fig. 4.10 p presiunea transversal la starea limit ultim de-a lungul lbd, n MPa

*A se vedea punctul 4.1.8: n cazul unui reazem direct, lbd poate fi mai mic dect lb,min , cu condiia ca cel puin o srm transversal sudat s fie n interiorul reazemului. Aceast srm se recomand s fie la cel puin 15 mm de marginea reazemului.



n concluzie, se observ: n cazul armturilor comprimate, lungimea de ancorare de calcul este rqd,bbd ll = , cu

excepia confinrii prin armturi transversale sudate, cnd rqd,bbd 7,0 ll = , respectnd condiia (4.14);

n cazul armturilor ntinse, lungimea de ancorare de calcul a barelor drepte este rqd,bbd ll = i poate s scad la rqd,beq,bbd 7,0 lll == n cazul n care exist mijloace de ancorare cum sunt: capete ndoite sau armturi transversale sudate, cu respectarea condiiei (4.13).

Fig. 4.9 Valorile dc - influena acoperirii cu beton (grinzi i plci)

Fig. 4.10 Valori K - efectul confinrii prin armturi transversale nesudate (grinzi i plci)

4.1.7 Ancorarea armturilor transversale etrieri sau alte armturi de tiere Ancorarea se realizeaz n mod obinuit prin ciocuri, prevzndu-se o bar n interiorul acestora (fig. 4.11 a i b) sau prin armturi transversale sudate, conform figurii 4.11 c i d. n cazul ancorrii prin armturi transversale sudate, acoperirea cu beton trebuie s fie mai mare dect 3 sau 50 mm.

Fig. 4.11 Ancorarea armturilor transversale

K = 0,1

Ast, t As As

Ast, t

K = 0,05

Ast, t

K = 0

As

As armtur principal Ast - armtur transversal

c1

c1cc

a a

a) bare drepte b) bare terminate cu un cioc

c) bare terminate prin bucl ( )c;c;2/aminc 1d = ( )1d c;2/aminc = ccd =

10mm

10, dar 70mm 5, dar 50mm

10; 20 mm 50 mm

0,7 10mm

1,4

a. b. c. d.

90< 150 = 90



4.1.8 Ancorarea armturilor cu ajutorul barelor sudate Ancorarea armturilor longitudinale se poate realiza i cu ajutorul barelor transversale sudate de ele (fig. 4.12).

Capacitatea de ancorare a unei bare transversale avnd diametrul ntre 14mm i 32mm, sudat pe partea interioar a barei ancorate, este btdF . Efortul unitar de calcul din armtur ( sd din relaia 4.9), poate fi redus prin factorul sbtd A/F , unde sA este seciunea transversal a armturii care se ancoreaz.

Fig. 4.12 Bar transversal sudat, cu rol n ancorare

Capacitatea de ancorare a unei bare transversale sudate btdF se determin cu relaia: wdtdttdbtd FF = l (4.17) n care:

wdF este rezistena de calcul a mbinrii sudate, determinat ca o fraciune din ydsfA ; obinuit se ia valoarea ydsfA5,0 ;

t diametrul barei transversale de ancorare; tdl lungimea de calcul a barei transversale:

( ) t5,0tdydttd f16,1 ll = (4.18) tl este lungimea barei transversale, dar nu mai mare dect distana dintre barele care se

ancoreaz; td efortul unitar n beton, calculat cu relaia:

( ) cdcmctdtd f3yf += (4.19) cm este valoarea medie a efortului unitar de compresiune (pozitiv n relaie), din rezemarea

direct, acionnd perpendicular pe armtura ancorat i pe cea sudat (fig. 4.12 a);

( )x18,0e14,0015,0y += ; ( ) 1c2x t += , c fiind acoperirea cu beton (4.20, 4.21) btdF din relaia (4.17) poate fi multiplicat cu factorul 2,00, dac dou bare avnd acelai

diametru sunt sudate de pri opuse ale barei ancorate (fig. 4.12b) i este asigurat acoperirea necesar cu beton i pentru bara plasat spre exterior;

btdF poate fi multiplicat cu factorul 1,41 dac dou bare sunt sudate de aceeai parte a barei ancorate, la o distan de cel puin s3 (fig. 4.12c).

Capacitatea de ancorare a unei bare transversale avnd diametrul 12mm Dac diametrele nominale ale barelor nu depesc 12mm, capacitatea de ancorare btdF a barei de ancorare sudate se limiteaz la wdF :

cm Bar longitudinal ancorat

s cnom

t Bar transversal de ancorare, sudat

3s

a. b. c.



l= /fA16FF tcdswdbtd (4.22) n care l ( 12mm) este diametrul barei ancorate, iar t ( 12mm) diametrul barei tranversale de ancorare. n cazul a dou bare transversale sudate la o distan de cel puin t , capacitatea de ancorare

btdF dat de relaia (4.22) poate fi multiplicat cu factorul 1,41.

4.2 STADIILE DE LUCRU ALE ELEMENTELOR DIN BETON ARMAT SUB ACIUNEA NCRCRILOR EXTERIOARE

Betonul i armtura au proprieti fizico-mecanice diferite, puse n eviden de curbele caracteristice ale celor dou materiale. Spre deosebire de armtur, betonul se caracterizeaz i prin variaia n timp a proprietilor sale fizico-mecanice. Supus ncrcrilor exterioare, betonul armat are un comportament ce nu coincide cu acela al betonului sau al armturii n parte.

Sub aciunea ncrcrilor exterioare, monoton cresctoare, n elementele din beton armat se produc modificri cantitative (ale eforturilor) i calitative (ale comportrii materialelor), ceea ce permite delimitarea unor etape, denumite stadii de lucru. Modificrile calitative sunt puse n eviden prin trecerea de la un comportament elastic la unul plastic sau de rupere.

De asemenea, comportarea elementelor din beton armat este influenat de natura eforturilor secionale - for axial de compresiune/ntindere, moment ncovoietor, for tietoare, moment de torsiune - precum i de interaciunea acestor eforturi. n cazul interaciunii forei axiale i a momentului ncovoietor se pot distinge urmtoarele situaii, prin prisma poziiei axei neutre:

axa neutr este n seciune solicitrile de ncovoiere cu for axial de compresiune/ntindere, cu moment predominant;

axa neutr este n afara seciunii solicitrile de ncovoiere cu for axial predominant. Comportarea elementelor din beton armat depinde de cantitatea de armtur dispus n element,

exprimat prin procentul de armare cs A/A100p = . Din acest punct de vedere exist: betonul simplu cu armtur de siguran, betonul slab armat, realizat cu procente de armare foarte reduse, (cu precdere n construcii

hidrotehnice masive); betonul armat, realizat cu procente mici i mijlocii de armare %)0,4...1,0p( ; (domeniul

construciilor civile, industriale i al podurilor); betonul supraarmat, realizat cu procente mari de armare; aceast situaie este n general

evitat. Sub efectul ncrcrilor statice de scurt durat, monoton cresctoare, se evideniaz trei stadii

principale de lucru: stadiul I, nefisurat (elastic); stadiul II, fisurat (elastico-plastic); stadiul III, de rupere (plastic).

4.2.1 Stadiile de lucru ale elementelor din beton armat cu axa neutr n seciune Pentru descrierea stadiilor de lucru s-a ales o grind din beton armat, simplu rezemat, cu seciune

dreptunghiular simplu armat (cu procent relativ mic de armare). Se urmrete zona dintre forele concentrate, care este supus la ncovoiere pur (fig. 4.14). Armtura este din oel cu limit de curgere aparent.

Rezistena grinzii este dat de momentul ncovoietor capabil al grinzii, avnd n vedere procesul de cedare treptat a materialelor componente: fisurarea betonului ntins (se atinge rezistena la ntindere ctf ), curgerea armturii ntinse (se atinge limita de elasticitate yf ) i zdrobirea betonului comprimat (se atinge rezistena la compresiune cf ). Aceast succesiune este observat la betonul armat cu procente mici i mijlocii de armare, denumite procente uzuale.



Stadiul I corespunde comportrii de material elastic, deoarece betonul este nefisurat la ncrcri exterioare mici. n consecin:

ntreaga seciune transversal din beton armat este activ; deformaiile specifice sunt predominant elastice, diagramele de eforturi unitare fiind practic

triunghiulare; axa neutr este situat sub axa median, pentru c aria de armtur sA deplaseaz n jos

centrul de greutate al seciunii neomogene (fig. 4.13 b); rigiditatea la ncovoiere a seciunii I)EI( este maxim (fig. 4.14). Stadiul I este un stadiu stabil, depit ns rapid din cauza valorilor mici ale ncrcrilor. Pe msura creterii ncrcrii exterioare, eforturile unitare c i ct cresc proporional, pn

cnd efortul unitar de ntindere devine egal cu rezistena la ntindere ctf , cnd deformaia specific din fibra de beton cea mai ntins atinge deformaia specific ultim ctu ; diagrama de eforturi unitare din zona ntins se apropie de un dreptunghi, din cauza deformaiilor plastice preponderente.

Plasticizarea betonului ntins este prima modificare calitativ n comportamentul elementului ncovoiat (fig. 4.13 c).

Efortul unitar n armtura ntins, la limita stadiului I, are valoarea foarte mic:

y2

stusss fN/mm5,31...21210000100015,0...1,0EE



seciunii: betonul comprimat se deformeaz din ce n ce mai mult, ajungnd la deformaii plastice n urma depirii rezistenei de microfisurare, cc0 ff



Ruperea n final se produce zdrobirea betonului comprimat (fig. 4.13 f) i elementul nu mai este capabil

s preia ncrcri. Momentul ncovoietor corespunztor acestei situaii este denumit moment ncovoietor de rupere sau capacitate portant la ncovoiere, RM .

Ruperea are un caracter ductil, deoarece deformaiile elementului sunt foarte mari nainte de cedare.

1,2 0,8 1,2

fS 0,01 0,02 0,03 0,04 fR

f (m) sgeata

20

40

60

80

100

120 140

160

Mf

Mp MR

MS

Rotaie n articulaia plastic

Fisurarea betonului ntins

Curgerea armturii

Stadiul III

(EI)I

(EI)II Stadiul II

Stadiul I

Stadiul I

40

20 (cm) SECT. TRANSV.

320

Arm. montaj

Ruperea Curgerea armturii

Fig. 4.14 Evoluia rigiditii elementelor din beton armat

Ruperea pentru alte procente de armare dect mici sau mijlocii n cazul elementelor de beton simplu cu armtur de siguran efortul unitar din armtura ntins

parcurge rapid palierul de curgere i poriunea de consolidare, ajungnd la limita de rupere, tf - deci se rupe armtura. n acest caz, armtura are rolul de a reduce n oarecare msur fragilitatea betonului simplu.

La betonul slab armat, ruperea ncepe prin intrarea armturii ntinse n curgere, fiind chiar posibil depirea acestei limite tsy ff



ncepe prin curgerea armturii ntinse i se termin prin zdrobirea betonului comprimat (stadiul III); acest mod de cedare are un caracter ductil datorit deformaiilor plastice mari produse nainte de rupere; n lungul unui element se pot ntlni toate stadiile de lucru, n funcie de solicitarea acestuia; se poate constata c elementul lucreaz ca un arc de beton cu tirant de oel (fig. 4.15), aceast form fiind un model posibil de proiectare n seciuni normale pe axa grinzii; n structurile static nedeterminate, apariia unei articulaii plastice nu nseamn ruperea structurii, ci numai reducerea gradului de nedeterminare static i redistribuirea eforturilor secionale ctre alte zone mai puin solicitate; aceast situaie este ntlnit n cazul aciunii seismice, cnd structura din beton armat disipeaz energia seismic prin ncursiuni n domeniul postelasic de deformare.

fct

St. I Fisurarea betonului St. II St. III

fy

ARC (beton comprimat)

Beton ntins nefisurat TIRANT (armtura)

Beton ntins fisurat

fc

s < fy

Fig. 4.15 Element ncovoiat din beton armat

4.2.2 Stadiile de lucru ale elementelor cu axa neutr n afara seciunii Elemente supuse la ntindere

Fora de ntindere se afl ntre armturi, datorit valorii reduse a momentului ncovoietor. Starea de eforturi unitare este asemntoare cu cea din zona ntins a unui element ncovoiat, de aceea se remarc aceleai stadii de lucru ca i n cazul elementelor cu axa neutr n seciune. Singura deosebire const n faptul c nceputul curgerii armturii nseamn n acelai timp epuizarea capacitii portante a elementului. Seciunea activ este dat de aria armturilor ntinse, betonul fiind total fisurat i scos din lucru.

Elemente supuse la compresiune

Stadiul I corespunde ncrcrilor sub care efortul unitar n beton nu depete rezistena la microfisurare, deformaiile betonului fiind elastice. Eforturile unitare n beton i n armtur sunt proporionale cu deformaiile specifice.

Stadiul II se atinge atunci cnd efortul unitar depete valoarea rezistenei la microfisurare 0f . Stadiul III se atinge prin zdrobirea betonului comprimat. Armtura ajunge la limita de curgere

nainte sau simultan cu zdrobirea betonului comprimat, astfel nct n momentul ruperii elementului ambele materiale i-au epuizat capacitatea portant.



4.3 DURABILITATEA BETONULUI ARMAT 4.3.1 Consideraii generale Durabilitatea unei construcii este aptitudinea ei de a menine caracteristici corespunztoare de rezisten, stabilitate i de funcionalitate pe durata de via proiectat, fr cheltuieli excesive de ntreinere, altele dect cele uzuale. Msurile pentru asigurarea duratei de via depind de condiiile de mediu i de importana construciei. n general, durata de via proiectat se consider conform tabelului 4.2.

Tabelul 4.2 Durata de via a construciilor Tipul construciei Durata minim estimat de via

Constructii provizorii 10 ani Structuri tranzitorii, care se pot schimba pe durata de via 10...25 de ani

Construcii de importan redus 15...30 de ani Construcii obinuite 50 de ani Construcii foarte importante Poduri 100 de ani

n mod tradiional, betonul armat a fost considerat un material care dup punerea n oper nu mai necesita ntreinere; atenia acordat n prescripiile de proiectare i alctuire aspectelor legate de durabilitate este de dat mai recent. Cauzele deteriorrii structurilor din beton sunt inseparabile de condiiile produse de mediul nconjurtor i de proprietile materialelor componente, ele fiind: cauze externe, de natur fizic, chimic, biochimic sau mecanic, cum ar fi aciunea

electrolitic, atacul unor substane agresive care ptrund n beton sub forma soluiilor, atacul unor gaze naturale sau industriale, temperaturile extreme, abraziunea mecanic etc.; cauze interne, cum este permeabilitatea betonului, dimensiunea porilor (la porozitate egal, dar dimensiuni mici ale porilor, scade circulaia agenilor), microfisurile provocate de contracie.

Pentru a asigura durabilitatea corespunztoare se pot urma dou ci: evitarea reaciilor de degradare, prin: schimbarea mediului aplicarea pe elemente a unor membrane, pelicule de protecie, drenarea apei sau micorarea agresivitii apei etc.; alegerea unor materiale nereactive: oel inoxidabil, oel peliculizat, agregate nereactive, cimenturi rezistente la sulfai; inhibarea reaciilor prin protecie catodic, utilizarea antrenorilor de aer pentru sporirea rezistenei la nghe-dezghe. alegerea corespunztoare a materiilor prime care intr n compoziia betonului i a detaliilor

constructive potrivite pentru a rezista reaciilor de degradare: compoziia adecvat a betonului; grosimi de acoperire cu beton a armturilor suficient de mare, corelate cu condiiile de mediu; aplicarea unei tehnologii adecvate de compactare a betonului; sporirea seciunii elementelor fa de cele rezultate din calcul, dac este necesar.

Coroziunea betonului

Coroziunea chimic a betonului se produce prin coroziunea pietrei de ciment i are ca rezultat un schimb de mas ntre beton i mediul nconjurtor, ceea ce produce degradarea betonului. Cel mai obinuit tip de coroziune se produce prin decalcifierea i transformarea constituenilor mineralogici ai cimentului ntr-un amestec de geluri de consisten moale, care poate fi dislocat prin aciune mecanic (micarea apei). Agenii agresivi sunt apele cu coninut de dioxid de carbon (CO2), apele dulci (lipsite de duritate), soluiile de acizi care dau sruri solubile de calciu etc. Dioxidul de carbon se gsete i n apele minerale sau n zonele de descompunere a substanelor organice.



Deasemenea, apele curgtoare curate, formate din topirea gheii sau prin condensare, conin o cantitate mic de CO2. Dioxidul de carbon CO2 acioneaz asupra hidroxidului de calciu Ca(OH)2 din masa betonului i produce carbonatarea betonului, rezultnd carbonatul de calciu CaCO3: Ca (OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O n prezena apei, carbonatul de calciu este transformat n bicarbonat de calciu solubil Ca(HCO3)2, dup reacia: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Dup epuizarea Ca(OH)2 liber, ncepe procesul de decalcifiere a hidro-silicailor i hidro-aluminailor de calciu.

Coroziunea armturii

n condiii obinuite de exploatare, armtura este bine protejat n mediul alcalin al betonului, dat de prezena hidroxidului de calciu Ca(OH)2; armtura este pasivat datorit formrii pe suprafaa ei a unui strat microscopic de oxid. Acest strat constituie un film pasiv care mpiedic dizolvarea fierului i de aceea coroziunea armturii nu poate avea loc, chiar dac alte condiii sunt ndeplinite (n principal prezena umiditii i a oxigenului). Coroziunea armturii poate ncepe cnd, datorit carbonatrii, pH-ul betonului scade de la valoarea curent (13), la valori mai mici (sub 9). Carbonatarea este un proces de durat, ptrunznd spre interiorul betonului dup un front, conform schemei din figura 4.16a . Adncimea de carbonatare, adic nivelul mediu pn la care s-a produs avansarea frontului dup un anumit timp t de expunere, depinde n principal de calitatea betonului (prin rezistena la compresiune, compactitate, tipul de ciment utilizat), de concentraia de CO2 a mediului i de grosimea stratului de acoperire cu beton de bun calitate. n urma carbonatrii stratului de acoperire, n lungul armturii se creeaz un potenial electric difereniat. Acest proces constituie premisa coroziunii electrochimice a barelor de oel, n prezena oxigenului i a apei. Oxigenul ajunge la armtur prin difuzie prin stratul de acoperire, apa fiind necesar numai ca soluie de electrolit. Deci ntr-un beton saturat cu ap sau ntr-un beton uscat, rugina nu se poate produce, n primul caz lipsind oxigenul, iar n al doilea, soluia de electrolit. Pe armtur, n urma unei serii de reacii, se produce n final rugina (oxi-hidroxidul feric): ( ) ( )22 OHFe2OH2Fe + + ( ) ( )2 22 12Fe OH O 2Fe O OH H O2+ + Aceasta este perioada de propagare a coroziunii armturii (fig. 4.16b). Producerea ruginii este un fenomen expansiv; din aceasta cauz, n beton pot s apar fisuri paralele cu armtura, iar dac stratul de acoperire este subire, se poate produce chiar desprinderea acestuia, ceea ce accelereaz corodarea armturii. Seciunea de armtur se reduce, fenomenul fiind cu att mai periculos, cu ct diametrul barelor este mai mic. Armturile de nalt rezisten, utilizate n general la elementele din beton precomprimat, sunt mai sensibile la coroziune dect armturile din oel obinuit; de multe ori aceste armturi au seciunea redus, deci pierderile de rezisten prin ruginire sunt procentual mai semnificative. Viteza de corodare a armturii depinde de mediul ambiant. n general, n mediile obinuite din interiorul cldirilor civile nu apar fenomene de coroziune; n partea exterioar a cldirilor corodarea este moderat, dac nu exist ageni agresivi i umezeal care s favorizeze transportul acestora n masa betonului. n medii industriale, corodarea se accelereaz n funcie de tipul de agresivitate a mediului, de concentraia i caracterul agenilor agresivi, de condiiile de umiditate. n ceea ce privete starea de fisurare produs de aciuni directe sau indirecte (contracie, variaii de temperatura), se consider c fisurile fine i dese, transversale pe armtur, nu conduc la accelerarea corodrii. Atacul ionilor de clor se produce cel mai des datorit utilizrii srurilor de degivraj, a agregatelor din zonele marine contaminate cu ioni de clor sau a apei de mare; ionii de clor ptrund prin difuzie n



porii betonului umplui parial sau total cu ap. n armturile din oel se produce o coroziune local puternic sub form de ciupituri, deoarece depasivarea are loc pe suprafee mici; n plus, ionii de clor acioneaz ca i catalizatori n coroziunea electrochimic a oelului.

sec. redus

beton alcalin

x c

x - adncime de carbonatare zon exfoliat

b) perioada de iniiere i propagare a coroziunii armturii

a) perioada de carbonatare a betonului

fisuri paralele cu armtura

x

beton carbonatat armtur

depasivat

front de carbonatare

pH < 9

rugin

x

pelicul pasiv

soluie electrolit

Fig. 4.16 Mecanismul de coroziune a armturii

4.3.2 Clasele de expunere ale elementelor din beton armat la aciunea mediului nconjurtor Condiiile de mediu reprezint toate aciunile chimice, fizice i biochimice la care construciile sunt expuse dup darea n exploatare i care nu sunt luate n considerare n proiectare ca aciuni. Asigurarea durabilitii se face n funcie de clasele de expunere ale betonului, pentru care se vor respecta anumite cerine. Clasele de expunere, date n tabelul 4.3, se stabilesc pe baza condiiilor chimice i fizice la care sunt expuse structurile din beton, fiind definite n funcie de mecanismele de degradare ale betonului. De asemenea, n tabel sunt specificate clasele minime de beton care pot fi utilizate. Pe lng condiiile de macroclimat n care se afl ntreaga construcie, se pot defini i condiiile de microclimat, din imediata vecintate a suprafeei elementului considerat. Poziia elementelor n structur (vertical sau orizontal, supra- sau subteran), expunerea la soare, vnt i ploaie, pot determina condiii de microclimat mult diferite. Dac un element structural este caracterizat de clase de expunere diferite, de exemplu are o parte imersat complet n mare, o parte cu nivel variabil de ap i o parte n aer, se ia n considerare pentru alegerea clasei de beton i a acoperirii cu beton cea mai defavorabil clas de expunere. NOTAIA CLASELOR DE EXPUNERE se face cu dou litere i o cifr; prima liter este X de la engl. eXposure = eXpunere, a doua liter arat mecanismele de degradare, iar cifra se refer n general la condiiile de umiditate a mediului ambiant:

0 engl. Zero Risk = Risc Zero C engl. Carbonation = Carbonatare D engl. Deicing salt = Sare pentru dezghe S engl. Seawater = Ap de mare F engl. Frost = nghe A engl. Agressive environment = Agresivitate chimic



M engl. Mechanical abrasion = Uzur mecanic. Din tabelul 4.3 se observ c mediile X0, XC, XD i XS pot avea efecte asupra armturilor, iar mediile XF, XA i XM, efecte asupra betonului. Tabelul 4.3 Clasele de expunere la aciunea mediului nconjurtor Denumirea

clasei Descrierea mediului

nconjurtor Exemple informative de apariie a clasei

de expunere Clasa

minim1 1. Nici un risc de coroziune sau de atac

Beton simplu fr piese metalice nglobate. C8/10

X0 X0 Toate expunerile, fr nghe-dezghe, abraziune, atac chimic Beton armat foarte uscat

Umpluturi Egalizri Interiorul cldirilor cu umiditate a aerului foarte redus

C12/15

2. Coroziune indus de carbonatare

XC1 Uscat, sau permanent umed Interiorul cldirilor cu umiditate a aerului redus (inclusiv buctrii, bi n cldirile de locuit); Beton imersat permanent n ap

C16/20

XC2 Umed, rareori uscat Suprafeele de beton n contact cu apa pe termen lung (rezervoare de ap) Un numr mare de fundaii

C16/20

XC3 Umiditate moderat Interiorul cldirilor unde umiditatea aerului ambiant este medie sau ridicat Betonul exterior ferit de ploi

C20/25

XC

XC4 Alternan a umiditii i uscrii Suprafee de beton expuse contactului cu apa, dar care nu intr n clasa XC2 C25/30

3. Coroziunea datorat clorurilor (de alt origine dect cele din apa sau atmosfera marin)

XD1 Umiditate moderat Suprafeele de beton expuse clorurilor transportate pe cale aerian C30/37

XD2 Umed, rareori uscat Beton expus apelor industriale ce conin cloruri; Piscine, rezervoare C35/45 XD

XD3 Alternana umiditii i a uscrii Elemente de poduri, ziduri de sprijin udate i stropite cu ape ce conin cloruri osele. Dale de parcare vehicule

C35/45

4. Coroziunea datorat clorurilor prezente n apa de mare

XS1 Expunere la aerul srat marin, fr contact direct cu apa de mare Structuri pe litoral sau n apropierea litoralului (cca. 5km de rm) C30/37

XS2 Imersare n permanen Elemente ale structurilor marine C35/45 XS

XS3 Zone de marnaj, zone expuse proiectrii (izbirii) valurilor sau udrii (stropirii)

Elemente ale structurilor marine C35/45

1 Conform Anexei Naionale SR EN 1992-1-1:2004/NB: 2008



Tabelul 4.3 Continuare 5. Atacul datorat fenomenului de nghe-dezghe

XF1 Saturaie moderat n ap, fr ageni de dezgheare Suprafee verticale de beton expuse ploii i ngheului C25/30

XF2 Saturaie moderat n ap, cu ageni de dezgheare Suprafee verticale la lucrrile rutiere expuse ngheului i aerului ce vehiculeaz ageni de dezgheare

C35/452

XF3 Saturaie puternic n ap, fr ageni de dezgheare Suprafeele orizontale de beton expuse la ploaie i nghe C35/45

2 XF

XF4 Saturaie puternic n ap, cu ageni de dezgheare sau ap de mare

osele i tabliere de pod Suprafee verticale de beton expuse direct Structuri marine supuse la stropire i nghe

C30/373

6. Agresivitatea chimic XA1 Agresivitate chimic slab Soluri naturale i ap n sol C25/30 XA2 Agresivitate chimic moderat Soluri naturale i ap n sol C35/45 XA XA3 Agresivitate chimic intens Soluri naturale i ap n sol C35/45

7. Solicitarea mecanic a betonului prin uzur

XM1 Solicitare moderat de uzur Elemente din incinte industriale supuse la circulaia vehiculelor echipate cu anvelope C30/37

XM2 Solicitare intens de uzur Elemente din incinte industriale supuse la circulaia stivuitoarelor echipate cu anvelope / bandaje de cauciuc

C35/454 XM

XM3 Solicitare foarte intens de uzur Elemente din incinte industriale supuse la circulaia stivuitoarelor echipate cu bandaje de elastomeri /metalice sau maini cu enile

C35/45

Observaie: Condiiile de umiditate specificate n tabel sunt cele la care este expus betonul din stratul de acoperire al armturilor i a pieselor metalice nglobate. n situaia n care exist o barier ntre beton i mediul nconjurtor, acesta este considerat protejat mpotriva umiditii. Nota 2: C25/30, dac este beton preparat cu aer antrenat Nota 3: beton preparat cu aer antrenat Nota 4: dac suprafaa betonului este tratat, de exemplu prin vacuumare

n figura 4.17 este exemplificat situaia n care pri diferite a unei cldiri de locuit pot s fie expuse la condiii diferite, sau la clase de expunere combinate.

Fig. 4.17 Clase de expunere combinate

XC1

XC1

XC4+XF1

XC4+XF1XC4+XF3

umplutur

interior

exterior

XD2

piscin protejat cu pelicul

balcon

X0 XC2



n tabelul 4.4 sunt date situaii n care elementele structurale sunt caracterizate prin combinaii de clase de expunere.

Tabelul 4.4 Combinaii de clase de expunere Mediu de expunere Combinaii de clase de expunere

Descriere Exemple Beton nearmat Beton armat/precomprimat

La interior Interiorul cldirilor cu destinaie de locuit sau birouri X0 XC1

La exterior Fr nghe Fundaii sub nivelul de nghe X0 XC2 Cu nghe, dar fr contact cu ploaia

Garaje deschise acoperite, pasaje etc. XF1 XC3+XF1

nghe i contact cu ploaia

Elemente exterioare expuse la ploaie XF1 XC4+XF1

Elemente ale infrastructurii rutiere orizontale XM2+XF4 XM2+XD3+XF4+(XC4)

nghe-dezghe cu ageni de dezgheare Verticale (n zona de stropire) XF4 XF4+XD3+XC4 Mediu marin Fr contact cu apa de mare (aerul marin pn la 5km de coast)

Cu nghe Elemente exterioare ale construciilor expuse ploii n zonele litorale

XF2 XC4+XS1+XF2

n contact cu apa de mare Imersate Elemente structurale sub ap XA1 (XA2) XC1+XS2+XA1 (XA2) Elemente supuse stropirii Pereii cheiurilor (cheurilor)

XF4-XA2 (XA1)

XC4+XS3+XF4+XA2 (XA1)

4.3.3 Stratul de acoperire cu beton Stratul de acoperire cu beton are rolul principal n asigurarea proteciei la coroziune a oelului. Capacitatea corespunztoare de protecie a stratului de acoperire cu beton depinde de compactitatea, calitatea i grosimea acestuia. Compactitatea i calitatea betonului sunt obinute prin reducerea raportului ap/ciment i respectarea dozajului minim de ciment. Grosimea minim a stratului de acoperire cu beton depinde de clasa structural i de clasa de expunere (tabelul 4.6). Acoperirea cu beton este distana ntre suprafaa armturii (incluznd etrierii sau agrafele i, dac este cazul, armtura de suprafa) cea mai apropiat de suprafaa betonului i aceasta din urm. Acoperirea cu beton luat n considerare trebuie specificat n planurile de armare a elementelor structurale.

Valoarea nominal a acoperirii, nomc este definit ca valoarea minim a acoperirii minc , la care se adaug o abatere de execuie, devc (fig. 4.18): devminnom ccc += (4.23) Acoperirea minim minc trebuie s asigure transmiterea forelor de aderen, protecia oelului mpotriva coroziunii i o rezisten adecvat la foc (ultimul aspect nu este tratat n acest capitol).

Se alege pentru minc valoarea cea mai mare dintre cele ce satisfac cerinele privind condiiile de durabilitate i de aderen:



= mm10;c;cmaxctedurabilita

,durmin

aderenta

bmin,min (4.24)

unde: bmin,c este acoperirea minim de beton din condiii de aderen;

durmin,c acoperirea minim de beton din condiii de mediu, pentru un beton de mas volumic normal.

Fig. 4.18 Acoperirea cu beton a armturilor betonului armat

Din condiii de aderen, acoperirea minim de beton bmin,c trebuie considerat cel puin egal cu diametrul nominal al barei:

bmin,c , bare individuale (4.25) nbmin,c , bare grupate, cu diametrul nominal mm55n bn = (4.26)

Acoperirea minim de beton se majoreaz dup cum urmeaz: a. ( mm5c bmin, + ), dac dimensiunea minim a agregatului depete 31 mm sau dac suprafaa betonului este neregulat (de exemplu, agregate expuse);

b. ( 1bmin, kc + ), dac betonul este expus abraziunii, clasa XM (4.27) mm5k1 = pentru clasa de expunere XM1;

mm10k 2 = pentru clasa de expunere XM2; mm15k3 = pentru clasa de expunere XM3.

Din condiii de durabilitate, acoperirea minim de beton durmin,c ntr-un beton de densitate normal, pentru oel carbon obinuit se stabilete innd seama de clasa de expunere i de clasa structural; valorile recomandate pentru durmin,c sunt date n tabelul 4.6.

Valoarea durmin,c poate fi corectat conform relaiei: add,durst,dur,dur,durmin cccc + (4.28) unde:

,durc marj de siguran; stmin,c reducerea grosimii minime n cazul utilizrii oelului inoxidabil; addmin,c reducerea grosimii minime n cazul unei protecii adiionale.

Pentru coreciile ,durc , st,durc , add,durc valoarea recomandat este 0 (zero) pentru fiecare caz n parte.

Clasa structural de referin este S4, definit printr-o durat de via de 50 de ani, corespunztoare utilizrii betoanelor n structuri ncadrate n clasele de expunere din tabelul 4.3.

execuie

proiect

cdevcnom,w

cnom,w l diametrul armturii longitudinale w diametrul armturii transversale

l

cnom,l

w

cnom,l cnom,w + w

cnom,l

a. b.

cmin



Modificrile recomandate ale clasei structurale sunt date n tabelul 4.5; clasa structural minim recomandat este S1.

Tabelul 4.5 Clasificarea structural recomandat

Clasa de expunere conform tabelului 4.3

Criteriul X0 XC1 XC2/ XC3 XC4 XD1 XD2/ XS1

XD3 XS2 XS3

Durata de via 100 de ani Se majoreaz clasa cu 2 trepte C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 Clasa de rezisten Se reduce clasa cu 1 treapt

Elemente plane (plci necirculabile n timpul execuiei)

Se reduce clasa cu 1 treapt

Elemente la care este asigurat un control de calitate special Se reduce clasa cu 1 treapt

Not: Clasa de rezisten poate fi redus cu o treapt dac se folosete antrenor de aer mai mult dect 4%.

Abaterile de execuie a acoperirii, devc Abaterea de execuie pentru acoperirea cu beton este: mm10cdev = (4.29) cu excepia plcilor, pentru care se admite, conform Anexei Naionale: mm5cdev = (4.30) n unele situaii, este permis reducerea devc , recomandndu-se valorile:

1. mm5cmm10 dev , dac este asigurat calitatea execuiei, acoperirea cu beton verificndu-se prin msurtori;

2. mm0cmm10 dev , dac se utilizeaz aparate de msur exacte pentru verificarea acoperirii cu beton (elemente prefabricate).

La betonul turnat pe o suprafa neregulat, acoperirea minim trebuie majorat la cel puin: 40 mm pentru betonare pe suprafee pregtite, de exemplu beton de egalizare pe sol; 75 mm pentru betonare direct pe sol.

Tabelul 4.6 Valorile acoperirii minime durmin,c

Clasa de expunere conform tabelului 4.2 Clasa structural X0 XC1 XC2 XC3 XC4

XD1 XS1

XD2 XS2

XD3 XS3

S1 10 10 10 15 20 25 30 S2 10 10 15 20 25 30 35 S3 10 10 20 25 30 35 40 S4 10 15 25 30 35 40 45 S5 15 20 30 35 40 45 50 S6 20 25 35 40 45 50 55



ANEXA 4

Tabelul A.4.1 Efortul unitar de aderen de calcul, fbd (Mpa) pentru bare cu diametrul 32mm

Clasa betonului

C12

/15

C16

/20

C20

/25

C25

/30

C30

/37

C35

/45

C40

/50

C45

/55

C50

/60

fctk,005, MPa 1.1 1.3 1.5 1.8 2 2.2 2.5 2.7 2.9 Combinaii fundamentale i seismice

fctd, MPa 0.73 0.87 1.00 1.20 1.33 1.47 1.67 1.80 1.93bune 1.65 1.95 2.25 2.7 3 3.3 3.75 4.05 4.35c =1.5 Condiii de

aderen slabe 1.16 1.37 1.58 1.89 2.10 2.31 2.63 2.84 3.05

Tabelul A.4.2 Lungimea necesar de ancorare a barelor profilate cu capt drept brqd,b =l Coeficienii b - PC52

Combinaii fundamentale i seismice

Clasa betonului

C12

/15

C16

/20

C20

/25

C25

/30

C30

/37

C35

/45

C40

/50

C45

/55

C50

/60

bune 45 38 33 28 25 23 20 19 17 Condiii de aderen slabe 65 55 47 40 36 32 29 26 25

Coeficienii b - PC60 Combinaii fundamentale i seismice

Clasa betonului

C12

/15

C16

/20

C20

/25

C25

/30

C30

/37

C35

/45

C40

/50

C45

/55

C50

/60


Tabelul A.4.2 continuare Coeficienii b - S400

Combinaii fundamentale i seismice

Clasa betonului

C12

/15

C16

/20

C20

/25

C25

/30

C30

/37

C35

/45

C40

/50

C45

/55

C50

/60


Coeficienii b - S500 Combinaii fundamentale i seismice


Coeficienii b - S600 Combinaii fundamentale i seismice


CAP4_BETONUL ARMAT.pdf

Documents

Transcript of CAP4_BETONUL ARMAT.pdf