Consolidare_rezumat Teza Doctorat

download Consolidare_rezumat Teza Doctorat

If you can't read please download the document

  • date post

    26-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    29
  • download

    2

Embed Size (px)

description

Consolidare_rezumat Teza Doctorat

Transcript of Consolidare_rezumat Teza Doctorat

  • UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI Facultatea de Construcii Civile, Industriale si Agricole Catedra de Construcii Civile, Inginerie Urban i Tehnologie

    B-dul Lacul Tei nr.124, sector 2, Bucureti, Romnia

    2010

    CONTRIBUII PRIVIND TEHNOLOGIILE MODERNE DE REABILITARE STRUCTURAL A ELEMENTELOR

    DIN BETON ARMAT

    REZUMAT - TEZ DE DOCTORAT

    elaborat de ing. Cezar CIOCNEL

    Conductor tiinific

    Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai VOICULESCU

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 2 din 44

    Cuprins CAPITOL 1 Introducere. Prezentare tez

    CAPITOL 2 Cutremurele, fondul construit din Bucureti, Romnia i msurile de protecie antiseismic

    CAPITOL 3 Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton 3.2. Probleme de durabilitate 3.3. Cauze care conduc la apariia deteriorrilor 3.4. Factori de degradare i avarii specifice

    CAPITOL 4 Tehnici i mijloace de investigare a elementelor structurale din beton. Investigarea strii structurilor 4.1. Aspecte generale 4.2. Sisteme de msurtori pentru determinarea caracteristicilor betonului 4.3. Evaluarea rezistenei materialelor n structurile existente 4.4. Investigarea strii structurilor 4.5. Studii de caz

    CAPITOL 5 Utilizarea aditivilor de nalta performanta pentru realizarea betoanelor utilizate la repararea structurilor cldirilor 5.1. Aditivi pentru betoane 5.2. Elemente privind controlul calitii aditivilor 5.3. Utilizarea aditivilor n betoane

    5.3.2. Modul de utilizare al aditivilor 5.3.3. Incompatibilitatea aditivilor 5.3.4. Prepararea betoanelor, mortarelor i suspensiilor cu aditivi 5.3.5. Recomandri pentru utilizarea i dozarea aditivilor 5.3.6. Exemple de utilizare a aditivilor n betoane. Tipuri i productori. Recomandri pentru dozare

    CAPITOL 6 Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat 6.1. Aspecte generale 6.2. Tehnologia lucrrilor de protecie a elementelor de beton i beton armat

    6.2.2. Clasificarea proteciilor 6.2.3. Tehnologia de realizare a proteciilor 6.2.4. Controlul, ntreinerea i repararea proteciilor

    6.3. Tehnologia lucrrilor de consolidare a elementelor din beton i beton armat 6.3.1. Remedierea fisurilor elementelor de beton i beton armat prin tehnologia lucrrilor de chituire 6.3.2. Remedierea fisurilor elementelor de beton i beton armat prin tehnologia lucrrilor de injectare 6.3.3. Remedierea defectelor de suprafa la elementele de beton i beton armat 6.3.4. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia betonrii golurilor 6.3.5. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia cmuirilor 6.3.6. Alte tehnologii de consolidare a elementelor din beton armat 6.3.7. Consolidarea elementelor de beton armat prin utilizarea materialelor compozite din fibra de carbon

    CAPITOL 7 Reabilitarea elementelor / structurilor de beton armat prin folosirea materialelor compozite FRP 7.1. Aspecte generale 7.2. Prezentarea programului experimental. Realizarea elementelor experimentale i rezultate experimentale obinute

    7.2.1. Consolidarea pe dou direcii la plci prin utilizarea materialelor compozite (FRP) 7.2.2. Repararea grinzilor din beton armat, dup cedarea la fora tietoare prin aplicarea de materiale

    compozite (FRP) 7.2.3. Armarea stlpilor din beton armat cu materiale compozite pe baz de fibr de carbon (CFRP) 7.2.4. Consolidarea cadrelor din beton armat cu materiale compozite pe baz de fibr de carbon (CFRP)

    7.3. Aplicaii practice a consolidrilor cu materiale compozite pe baz de fibre de carbon (CFRP)

    Capitol 8 Concluzii. Contribuii personale

    Bibliografie selectiv

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 3 din 44

    CAPITOL I - Introducere Romania este o ar cu activitate seismic important. Se afl pe locul 24 dintre cele 80 de ri care au

    nregistrat victime la seisme, n perioada 1900-1990. Din acest motiv, se impune necesitatea reabilitrii structurale (consolidri) a tuturor imobilelor / cldirilor

    proiectate i realizate nainte de anul 1977, an care datorit cutremurului devastator a obligat statul roman s impun cerine superioare n proiectarea cldirilor.

    Normele de proiectare mai vechi nu au avut incluse msuri antiseismice sau au avut specificate nivele

    reduse ale aciunii seismice. Normele recente, pe plan naional i internaional, au nceput s pun accentul pe detaliile de alctuire

    i armare a elementelor structurale n scopul comportrii ductile generale, n paralel cu asigurarea cerinelor de rezisten, fapt ce conduce automat la necesitatea reabilitrii structurale (consolidri) a acestora pe elemente dar si pe ansamblu cldire, pentru cldirile realizate nainte de apariia acestor norme.

    Aceast lucrare abordeaz un domeniu de cercetare de interes major, de mare actualitate n contextul

    actual, n care se pune un accent tot mai mare pe protecia mediului nconjurtor, economia de resurse materiale i umane prin dezvoltarea i crearea unor noi tehnologii de fabricaie i execuie, care s fie folosite att n cadrul noilor construcii inginereti ct i la reabilitarea i reconsolidarea structurilor existente.

    Teza de doctorat, intitulat "Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structural a

    elementelor din beton armat", este structurat n 8 capitole, cuprinde: 395 pagini, 26 tabele, 21 grafice, 179 figuri, o schem logic, ncheindu-se cu lista celor 232 titluri bibliografice.

    Rezumatul lucrrii de doctorat pstreaz structura acesteia n ceea ce privete numerotarea capitolelor,

    figurilor, tabelelor, relaiilor de calcul i a referinelor bibliografice. n capitolul 1 intitulat Introducere. Prezentare tez au fost prezentate principalele obiective ale tezei

    de doctorat, prin descrierea succint a studiilor / cercetrilor tratate n fiecare capitol ce a urmat. n capitolul 2 intitulat Cutremurele, fondul construit din Bucureti, Romnia i msurile de protecie

    antiseismic se prezint: - un scurt istoric al cutremurelor produse n lume dar i pe teritoriul Romniei i efectele acestuia, - factori care contribuie la protecia antiseismic, - fondul construit i aspecte specifice privind protecia antiseismic, - msuri de protecie antiseismic i direcii de efort pentru viitor.

    n capitolul 3 intitulat Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la

    elementele din beton sunt descrise problemele de durabilitate ale construciilor, cauzele care conduc la apariia deteriorrilor elementelor de beton i beton armat i sunt enumerai factorii de degradare i avarii specifice ntlnite la elementele structurale din beton.

    n capitolul 4 intitulat Tehnici i mijloace de investigare a elementelor structurale din beton.

    Investigarea strii structurilor sunt detaliate cercetri i studii cu aplicabilitate practic. Dintre acestea se enumer:

    - conceptul de calitate ct i organizarea general a verificrilor calitii; - sistemele de msurtori pentru determinarea caracteristicilor betonului prin metode diferite

    (nedistructive, semidistructive, distructive) prin care se determin: rezistena la compresiune / ntindere a betonului; localizarea i tipurile de defecte din beton, etc.,

    - evaluarea rezistenei materialelor n structurile existente (metode de investigare, alegerea tipurilor de metode i a zonelor de investigare, identificarea degradrilor pre-seism),

    - metode de investigarea strii structurilor sintetizate sub forma unei scheme logice, - studii de caz prin care se verific practic metodele de determinare a caracteristicilor de rezisten

    pentru betonul ce intr n alctuirea structurii de rezisten a unui imobil (grinzi, stlpi, etc.). n capitolul 5 intitulat Aditivi pentru betoane se prezint aditivii necesari n lucrrile de construcii n

    ceea ce privete realizarea unor structuri noi din beton armat dar i pentru folosirea betonului ca material de consolidare / reabilitare a elementelor structurale din beton i beton armat (aditivi modificatori de priz i ntrire a betoanelor, aditivi antigel, aditivi impermeabilizatori, etc.). Se prezint civa furnizorii importani de aditivi i se dau recomandri privind utilizarea aditivilor n betoane.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Introducere ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 4 din 44

    n capitolul 6 intitulat Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din

    beton armat sunt prezentate detaliat tehnologii moderne de consolidare / reabilitare a elementelor structurale din beton folosind materialele clasice dar i materiale moderne i anume materiale compozite pe baz de fibr de carbon CFRP

    1.

    n capitolul 7 intitulat Reabilitarea elementelor / structurilor de beton armat prin folosirea materialelor

    compozite FRP sunt descrise cercetri experimentale care probeaz aportul adus la consolidarea / reabilitarea elementelor sau structurilor de beton armat prin folosirea materialelor compozite (FRP

    2). n

    ncheierea capitolului sunt prezentate dou aplicaii practice care descriu n detaliu tehnologia de consolidare.

    1 CFRP este abrevierea pentru materialele compozite cu fibr de carbon (CFRP = Carbon Fiber Reinforced Polymer). n normativul

    romnesc, abrevierea este PAFC (Polimer Armat cu Fibr de Carbon). 2 FRP este abrevierea internaional pentru materialele compozite armate cu fibr (FRP = Fiber Reinforced Polymer). n normativul

    romnesc, abrevierea este PAF (Polimer Armat cu Fibr).

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 5 din 44

    CAPITOL 2 - CUTREMURELE, FONDUL CONSTRUIT DIN BUCURETI / ROMNIA I MSURILE DE PROTECIE ANTISEISMIC

    n perioada 1900-1990 n lume s-au produs cca. 1.100 cutremure cu urmri grave n privina pierderilor de viei cauznd peste 1.530.000 mori. Romnia se afl pe locul 24 dintre cele 80 de ri care au nregistrat victime la seisme.

    Pe teritoriul Romniei, n acest secol, dintre cele 109 cutremure cu magnitudine M>5.0, nregistrate n teritoriu, 100 de seisme s-au produs n zona Vrancea. n privina cutremurelor puternice, intermediare, unele studii seismologice iau n considerare o relativ ciclicitate de cca. 100 ani, cu trei intervale de timp n care activitatea seismic este mai intens (anii 5; 35; 80 din fiecare secol); urmtorul cutremur puternic (M>7.0), n Romnia, este prognozat statistic de unii specialiti pentru primul deceniu al secolului XXl.

    Ca urmare a studiilor, rezult c teritoriul Romniei este afectat n cazul cutremurelor de Vrancea cu magnitudine M>7.0 de intensiti I>VII MSK pe mai mult de 50% din suprafa, o zon dens populat (cca. 60% din populaia de cca. 23 milioane, incluznd Bucuretiul, capitala rii cu peste 2 milioane locuitori), cu o suprafa de cca. 100.000 km

    2, caz unic n lume, din punct de vedere al ariei expuse riscului seismic.

    Oraul Bucureti, propriu-zis, are o suprafa de 227 km2 i o populaie de circa 2.073.900 locuitori,

    repartizai n 6 sectoare, cu peste 110.000 cldiri, incluznd 866.000 locuine sau apartamente, dintre care o mare parte sunt situate n cldiri nalte.

    Specificul urban al Municipiului Bucureti (construcii, reele i dotri industriale existente) este reprezentat de urmtoarele caracteristici:

    - n perioada 1925-1940 au fost executate n zona central cteva sute cldiri nalte (7-12 niveluri) cu schelet din beton armat, fr a fi proiectate s reziste la cutremure; aceste tipuri de cldiri sunt situate pe axele principale ale aezrii i n interiorul primului inel de circulaie;

    - dup 1950, n zonele periferice, s-au construit peste 30 de ansambluri (cartiere noi sau sistematizri de-a lungul unor artere principale i centuri interioare), n intersecii au fost amplasate structuri cu 8-18 niveluri, iar n interiorul cartierelor cldiri cu 5-11 niveluri;

    - toate structurile de construcii, executate dup 1950, au fost proiectate s reziste la cutremur potrivit cunotinelor existente la data respectiv. Pn n 1977 a existat o hart de microzonare a teritoriului oraului, dar aceasta a fost infirmat de analiza efectelor reale i scoas din uz;

    - construciile proiectate antiseismic dup 1940-1950 au avut o comportare satisfctoare n 1977, dar anumite categorii de structuri au suferit avarii i necesit consolidri;

    - specificul vulnerabilitii construciilor din Bucureti este n consecin dominat de lipsa de rezisten antiseismic a unui numr mare de cldiri dinainte de 1940, n special cele nalte din beton armat, precum i prin unele sensibiliti la micri seismice de Vrancea ale unor structuri flexibile proiectate ntre anii 1950-1977. n aceste cldiri nalte locuiete o pondere important din populaia capitalei;

    - privit ca un sistem funcional, din punct de vedere urban, Municipiul Bucureti poate reprezenta caracteristici de vulnerabilitate din cauza concentrrii de cldiri nalte vulnerabile construite nainte de 1940 n zona central i a efectelor negative care se pot produce prin avarierea unor construcii industriale, reele de utiliti, lucrri inginereti, al cror potenial de a suferi avarii la seism nu a fost cuantificat nc. La acest fapt contribuie i efectele seismelor anterioare (1940, 1977, 1986, 1990 2004 i 2009) reparaiile i consolidrile precedente, n cazul n care s-au efectuat, precum i lucrrile de ntreinere curente.

    2.4. Msuri de protecie antiseismic

    2.4.2. Elaborarea i aprobarea de urgen a unei ordonane guvernamentale prin care s se dispun trecerea la expertizare i, n caz de nevoie, la intervenii imediate, asupra construciilor de interes public deinute de diferitele organe centrale, asupra construciilor cu funciuni vitale i de emergen n caz de dezastru (uniti din reeaua medico-sanitar, uniti de pompieri, construcii din reeaua de nvmnt) i asupra lucrrilor care includ surse de mare risc.

    2.4.3. Identificarea de urgen a construciilor de locuine cu risc ridicat de prbuire n cazul incidenei unui cutremur comparabil cu cele din 1940 i 1977 i intervenii efective la termen de maxim 3-4 ani asupra acestora.

    2.4.8. Program de reacie de urgen n condiiile incidenei unui cutremur puternic i anume: - investigarea construciilor afectate, - stabilirea prioritilor de intervenie, - msuri de punere n siguran provizorie, etc.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 6 din 44

    CAPITOL 3 - CAUZELE CARE POT CONDUCE LA DEGRADAREA CONSTRUCIILOR I TIPURILE DE AVARII LA ELEMENTELE DIN BETON

    3.1. Aspecte generale

    Conform unor date unanim acceptate dup un numr mare de teste efectuate n lume i prezentate cu diverse prilejuri, cauzele ce influeneaz negativ durabilitatea betonului sunt:

    - coroziunea armturilor;

    - agresiviti chimice (sulfatice, magneziene, carbonice, etc.);

    - umezirea alternant;

    - agresiviti fizice (temperaturi nalte, nghe - dezghe, etc.);

    - aciunea de levigare;

    - agresiviti mecanice (ocuri, vibraii, ncrcri verticale orizontale, etc.);

    - calitatea betonului (compoziia betonului, porozitate, fisuri, zone degradate, goluri mari, etc.);

    - fluajul;

    - cristalizarea srurilor;

    - reacia agregatelor cu cimentul;

    - abraziunea.

    3.2. Probleme de durabilitate

    Durabilitatea betonului este influenat de mai muli factori:

    - permeabilitate,

    - gelivitate,

    - carbonatare,

    - coroziunea chimic,

    - reaciile alcali-agregate.

    3.2.1. Influena permeabilitii asupra durabilitii betonului

    Factori care influeneaz permeabilitatea betonului:

    - fineea de mcinare a cimentului. Cu ct cimentul este mai fin, cu att scade permeabilitatea;

    - dozajul de ciment: creterea dozajului de ciment reduce permeabilitatea;

    - tipul de ciment: cimenturile cu adaosuri necesit o cantitate mai mare de ap, ce poate mri permeabilitatea;

    - fineea agregatului fin (nisip): creterea fineei nisipului mrete permeabilitatea; se prefer agregate calcaroase;

    - tratarea betonului dup punerea n lucrare: pstrarea ct mai mult timp a betonului proaspt n mediu umed, scade permeabilitatea;

    - utilizarea aditivilor n compoziiile betoanelor: utilizai corect, reduc considerabil permeabilitatea;

    - existena unor solicitri de ntindere i a unor eforturi de compresiune peste limita de fisurare: cresc permeabilitatea.

    3.2.2. Influena gelivitii asupra durabilitii betonului

    n timpul exploatrii anumitor construcii, pe perioadele de iarn, betonul din elementele de construcii este supus, n general, la cicluri alternante de nghe-dezghe. Dac masa de beton ntrit, expus acestui fenomen se gsete n stare umed i saturat cu ap, deteriorarea se va finaliza printr-o distrugere rapid a betonului.

    Factorii cei mai importani n mbuntirea comportrii betonului la nghe-dezghe sunt:

    - tratarea betonului dup punerea n lucrare, prin meninerea umiditii;

    - meninerea raportului A/C n limitele admise,

    - existena n masa betonului a unui volum corespunztor de aer antrenat (aditivi antrenori de aer), etc.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 7 din 44

    3.2.3. Influena carbonatri asupra durabilitii betonului

    Fenomenul de carbonatare asupra betoanelor are

    influene contradictorii, n funcie de puterea de agresivitate i de viteza de reacie.

    n general, carbonatarea are o influen negativ asupra proteciei armturilor din beton i o influen pozitiv asupra rezistenei la ape agresive i a permeabilitii betonului.

    Viteza fenomenului de carbonatare este accelerat de prezena adaosurilor active din ciment i micorat de creterea dozajului de ciment (fig.3.2.5.).

    fig.3.2.5.

    3.2.5. Influena aciunii corozive a acizilor asupra durabilitii betonului

    Aciunea coroziv a acizilor are loc n medii cu pH < 6,5. Acizii se gsesc n general n ape (naturale, reziduale, industriale).

    n zonele carbonifere poate aciona chiar CO2 liber i apele minerale. Pericolul apare atunci cnd masa de beton are n volumul su o suficient reea de microfisuri, care va permite infiltrarea acestor acizi pn la armtur. Corodarea armturii va conduce i la dislocri n straturile de acoperire cu beton

    3.2.6. Influena reaciilor alcali-agregate asupra durabilitii betonului

    Agregatele care conin bioxid de siliciu activ, reacioneaz cu alcaliile din ciment. Produii de reacie sunt geluri care au proprietatea de a se umfla considerabil n prezena umiditii. Deci deteriorarea betonului se realizeaz prin expansiune.

    3.3. Cauze care conduc la apariia deteriorrilor

    3.3.1. Cauze datorate calitii necorespunztoare a proiectrii 3.3.2. Cauze datorate calitii necorespunztoare a executrii lucrrilor 3.3.3. Cauze datorate condiiilor de exploatare necorespunztoare. 3.3.4. Cauze datorate efectelor extraordinare externe

    3.3.1. Cauze datorate calitii necorespunztoare a proiectrii

    - datele iniiale incomplete sau inexacte asupra caracteristicilor geologice i geotehnice ale terenului de fundare (sondaje geotehnice insuficiente sau lipsa lor);

    - necunoaterea, cunoaterea incorect sau cunoaterea insuficient a condiiilor de exploatare;

    - stabilirea incorect sau parial a solicitrilor fizico-mecanice;

    - combinaii de solicitri incorecte sau insuficiente;

    - stabilirea incorect a schemelor statice de calcul, a evalurii ncrcrilor i modului de aciune i distribuire a lor;

    - calcule greite, incorecte sau incomplete;

    - utilizarea unor sisteme constructive noi i a unor materiale recente, insuficient experimentate i studiate;

    - modificarea unor aspecte n proiectul de execuie / consolidare, n timpul executrii lucrrilor;

    - nerespectarea prescripiilor tehnice prevzute n actele normative specifice;

    - slaba corelare dintre proiectele de specialitate ale proiectului de execuie;

    - neverificarea calitii lucrrilor executate de ctre proiectant, etc.

    3.3.2. Cauze datorate calitii necorespunztoare a executrii lucrrilor

    - utilizarea unor materiale necorespunztoare din punct de vedere al tipului i al calitii;

    - utilizarea unei tehnologii neconforme cu ceea ce impune proiectul de execuie;

    - nerespectarea parial sau integral a proiectului de execuie;

    - aplicarea incorect a tehnologiilor;

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 8 din 44

    - nerespectarea tuturor instruciunilor i recomandrilor tehnice, ncepnd cu alegerea materialelor, prepararea, transportul, manipularea, punerea n lucrare i tratarea ulterioar a materialelor;

    - lipsa competenei n timpul execuiei sau lipsa sistemului de verificare a calitii lucrrilor executate;

    - lucrri realizate defectuos ce devin ascunse, neverificate nainte de execuie;

    - deficiene mari la recepionarea lucrrilor, etc.

    3.3.3. Cauze datorate condiiilor de exploatare necorespunztoare

    - modificarea destinaiei construciilor (ceea ce conduce la modificarea solicitrilor fizice, chimice, mecanice);

    - modificarea condiiilor de exploatare;

    - exploatarea neraional a instalaiilor i mainilor generatoare de vibraii sau ocuri;

    - ntreinerea necorespunztoare a construciilor;

    - neglijarea msurilor de observare i control;

    - ne-repararea la timp a eventualelor degradri;

    - neeliminarea cauzelor ce pot provoca degradri, etc.

    3.3.4. Cauze datorate efectelor extraordinare externe

    - catastrofe naturale (seisme, inundaii, incendii, furtuni foarte puternice, bombardamente, etc.);

    - calamiti locale (explozii);

    - modificri ale terenului de fundare (tasri importante, alunecri de teren);

    - aciunea puternic a unor agresiviti chimice (datorate unor cauze excepionale) i a unor agresiviti biologice;

    - influena factorilor climatici;

    - cauze datorate modificrilor fizico-chimico-mecanice sau funcionale, din cauza mbtrnirii materialelor, etc.

    3.4. Factori de degradare i avarii specifice

    3.4.1. Generaliti

    Principalele forme de degradare a elementelor din beton armat se regsesc ntr-unul din aspectele: - fisurare,

    - strivire,

    - dislocare-dezagregare,

    - segregare.

    - zone de beton degradate, goluri, cu sau fr obiecte nedorite nglobate.

    3.4.2. Solicitri mecanice i avarii specifice

    Avariile cele mai frecvent ntlnite sunt:

    - fisuri cu:

    deschideri mici 2 mm (fig.3.4.3).

    - beton zdrobit (fig. 3.4.12; fig. 3.4.14);

    - armtur ajuns la curgere (fig. 3.4.14);

    - flambarea armturii (fig.3.4.14);

    - smulgerea armturii (fig.3.4.14);

    - defecte de execuie, inclusiv rosturi de turnare, puse n eviden prin efectul aciunii seismice (fig.3.4.5);

    - desprinderea stratului de acoperire cu beton a armturilor;

    - rosturi deschise ntre elementele prefabricate, etc.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 9 din 44

    fig.3.4.1 fig.3.4.2 fig.3.4.3.

    Fisur cu deschidere mic (2 mm),

    stlp din beton armat

    n funcie de tipul elementului de beton armat i felul avariilor suferite, putem realiza o clasificare a celor

    mai importante tipuri de avarii existente: 3.4.2.1. Avarii ale stlpilor din beton armat

    - fisuri nclinate la intersecia grinzilor cu stlpii (zonele nodale);

    - fisuri transversale, una sau mai multe pe nivel, datorate solicitrii de ncovoiere alternant; aceste fisuri apar, de regul, n zonele extreme ale stlpilor (fig. 3.4.12);

    - fisuri nclinate, una sau mai multe pe nivel, datorate efectului forelor tietoare i ncovoierii (fig. 3.4.12);

    - zone (articulaii) plastice, cu ruperea betonului i eventual deformarea (flambarea) armturilor, cauzate de eforturile axiale i de ncovoiere alternativ (fig.3.4.8, fig. 3.4.12, fig. 3.4.14);

    - ruperea (desprinderea) stratului de acoperire a armturilor de col (fig.3.4.8);

    - rupere local datorit unei execuii defectuoase rezultat n urma segregrii betonului;

    - fisuri longitudinale datorit eforturilor de ntindere n stratul de acoperire a barelor intermediare: fisurile pot fi superficiale sau pot ajunge pn la armtur (fig.3.4.6, fig.3.4.7, fig.3.4.8);

    - ruperea betonului, cu sau fr flambarea armturii, datorit eforturilor axiale de compresiune (fig. 3.4.8, fig.3.4.17). n general, o astfel de rupere este asociat cu un rost de turnare a betonului.

    fig.3.4.6 fig.3.4.7 fig.3.4.8

    Defecte de execuie. Stlp prefabricat, din beton armat

    Fisuri longitudinale la un stlp din beton armat

    3.4.2.2. Avarii ale grinzilor din beton armat

    - fisuri verticale cauzate de eforturile de ntindere provenind din reeaua triunghiular format de stlpi, grinzi i zidrie de umplutur (fig. 3.4.13);

    - fisuri nclinate datorate efectelor forelor tietoare i solicitrilor de ncovoiere;

    - fisuri verticale cauzate de smulgerea armturilor ancorate n stlpi sub efectul eforturilor de ntindere din solicitrile de ncovoiere;

    - zone (articulaii) plastice, cu ruperea betonului i flambarea eventual a armturilor, datorit eforturilor axiale i ale ncovoierii alternante.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 10 din 44

    fig.3.4.13 fig.3.4.17

    3.4.2.3. Avarii ale planeelor din beton armat

    - fisuri paralele sau nclinate n raport cu laturile de reazem ale plcii, cauzate de efectul forelor tietoare i ale ncovoierii care solicit diafragma (aib) orizontal n planul su (fig.3.4.10);

    - fisuri paralele cu grinzile prefabricate (de exemplu pentru planee cu grinzi prefabricate i corpuri de umplutur sau fii prefabricate); asemenea fisuri pot exista chiar nainte de un cutremur, efectul acestuia punndu-se i mai mult n eviden.

    fig.3.4.5 fig.3.4.10. fig.3.4.11

    Defecte de execuie. Planeu peste o grind segregat din beton armat

    Planeu fr centur, peste perei din zidrie portant

    Fisur n planeu executat fr centur, peste perei din zidrie portant

    3.4.2.4. Avarii ale pereilor portani din beton armat

    - fisuri nclinate cauzate de efectele forelor tietoare, ale solicitrii de ncovoiere i eforturilor axiale (fig. 3.4.15);

    - fisuri verticale n stratul de acoperire a barelor de armtur;

    - fisuri orizontale la marginea (captul) liber a peretelui, datorate eforturilor din solicitarea de ncovoiere;

    - ruperea betonului n rostul tehnologic de turnare;

    - rupere local evident prin segregarea betonului.

    3.4.2.5. Avarii datorate solicitrilor predominante din momente ncovoietoare

    La stlpi cu zveltee mare, din momente ncovoietoare predominante, apar fisuri orizontale normale pe axul stlpilor. Fisurile se dezvolt n zonele de la capetele stlpilor unde apar momente maxime ce pot duce i la articulaii plastice cu intrarea n curgere a armturilor. n aceste zone apar deteriorri ale stratului de acoperire

    1 (fig.3.4.12). La grinzi, din efortul de ncovoiere, apar fisuri n zona ntins, perpendiculare pe axa

    grinzilor. Fisurile pot aprea fie numai pe reazem, fie numai la mijlocul grinzii, ori n ambele zone. Betonul din zona comprimat poate fi zdrobit. (fig.3.4.13)

    3.4.2.6. Avarii datorate solicitrilor din eforturi axiale

    La stlpi i grinzi, eforturile axiale puternice pot provoca efecte de strivire, cu deosebire n zonele slbite (segregate). Strivirea betonului se produce cu fenomene de expulzare lateral, iar armturile longitudinale flambnd, pot uneori desface sau rupe etrierii (fig.3.4.14).

    1 Betonul se zdrobete

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 11 din 44

    3.4.2.7 Avarii datorate solicitrilor predominante din fore tietoare

    La pereii structurali pot aprea frecvent fisuri nclinate uneori pe dou direcii, sub form de X, din eforturi importante de for tietoare (fig.3.4.15).

    fig.3.4.12 fig.3.4.14 fig.3.4.15

    La grinzi se pot ntlni cazurile:

    - n cazul rezemrii grinzilor secundare pe grinzile principale, n special n timpul cutremurelor, apar fisuri verticale n dreptul lor;

    - prezena unor ziduri bine mpnate care reduc deschiderile grinzilor;

    - efecte de tirant din pricina panourilor de zidrie nrmat, ceea ce conduce la combinarea solicitrilor de ntindere, ncovoiere, for tietoare, acestea fisurnd grinda;

    - la perei structurali insuficient dimensionai la for tietoare, primele elemente afectate sunt buiandrugii, care pot avea i cedri casante, n special la pereii structurali cu goluri.

    3.4.2.8 Avarii datorate efectelor combinate dintre solicitrile axiale, de ncovoiere i for

    tietoare

    - La fundaii, solicitrile combinate (n special ncovoierea i fora tietoare), conduc la fisurri i ruperi totale ale cuzineilor.

    - La nodurile de cadre, apar degradri generalizate ale betonului n miezul nodurilor sau n tot volumul lor, precum i flambarea barelor longitudinale cu ruperea sau desfacerea etrierilor. Fenomenul este foarte casant. Se ntlnete rar, la structurile vechi, n urma seismelor;

    - La structurile n cadre, combinarea eforturilor la valori ridicate se ntlnete n general n timpul seismelor. Apariia articulaiilor plastice este nsoit de fisurri normale pe axele elementelor, ce nu constituie un pericol dac betonul nu are zone n care s-a zdrobit.

    - La pereii structurali, eforturile combinate din ncovoiere, for axial i for tietoare pot produce ruperi casante ale bazei pereilor, datorit existenei zonelor defectuos executate (beton, armturi, etc.). La zonele de legtur ntre pereii structurali longitudinali cu cei transversali, pot aprea fisuri verticale. La fel, n zonele de legtur ntre planee i perei, ntreruperile betonrii (rosturi de turnare) sau petreceri i legturi defectuoase ale armturilor elementelor, pot conduce la dezvoltarea unor fisuri orizontale.

    - La stlpi pot aprea uneori din aceast combinaie de eforturi, plastificri la capete, n general la structuri cu variaie brusc de rigiditate pe nlime (exemplu: parter flexibil).

    3.4.2.9. Avarii produse de aciunea ocurilor

    Accidental, n viaa construciilor pot s apar fenomene care acioneaz sub forme de oc:

    - cutremure,

    - explozii,

    - vibraii foarte mari,

    - ocuri din izbituri sau lovituri.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 12 din 44

    3.4.3. Factori fizici i avarii specifice

    3.4.3.3. Avarii produse de fenomenul de nghe - dezghe

    Fenomenul de nghe-dezghe, constituie un factor esenial n durabilitatea betonului.

    Aciunea fenomenului de nghe-dezghe este important n producerea unor avari, de tipul exfolierii feelor expuse ale elementelor de beton i dezagregrii locale a betonului din elemente. Este de menionat faptul c gradul deteriorrii este dependent de caracteristicile betonului (structura porilor) i de intensitatea aciunii nghe-dezgheului (numrul de cicluri de nghe-dezghe i duratele de aciune) .

    3.4.4. Factori chimico-biologici i avarii specifice

    3.4.4.1. Avarii produse de coroziunea armturilor

    Definiia coroziunii poate fi dat innd seama de schimbarea prin care trece metalul, de la condiia sa elementar la cea combinat complex. Coroziunea metalelor se realizeaz prin formarea oxidului n contact cu aerul sau a ruginii (oxidului hidros) n contact cu apa sau atmosfera umed. Procesul de coroziune a oelului este nsoit, n general de o mrire a volumului acestuia (volumul oxidului, provenit din coroziune este de circa 2 ori mai mare dect cel al metalului din care provine) fapt care conduce la exercitarea unor presiuni asupra betonului adiacent armturii i respectiv la apariia unor eforturi de ntindere n masa acestuia. Atunci cnd aceasta depete valoarea rezistenei la ntindere a betonului se declaneaz procesele de fisurare a betonului din stratul de acoperire, fenomen care favorizeaz accelerarea procesului de coroziune. n cele mai multe din cazuri, stratul de acoperire a betonului poate fi ndeprtat, armtura ajungnd sa fie lipsit de protecie (fig. 3.4.21, fig. 3.4.22)

    fig.3.4.21 fig.3.4.22

    3.4.4.2. Avarii produse de reacii chimice

    Cauzele apariiei degradrilor elementelor aflate n medii agresive sunt:

    - dizolvarea unor produi de hidratare ai cimentului (hidroxid de calciu);

    - formarea produilor de reacie uor solubili;

    - formarea unor compui care mresc volumul i pot distruge betonul prin expansiune

    fig.3.4.30.a) fig.3.4.30.b)

    Semnele unui atac chimic constau n dezagregrile suprafeelor elementelor, mrirea fisurilor i a rosturilor, dislocrile generale ale maselor de beton, umflri etc.

    Cnd dilataiile sunt libere, fisurile se produc haotic. Dac dilataia se produce de-a lungul unei direcii, fisurile se dezvolt n deschideri paralele, perpendiculare pe axa pe care acioneaz sarcinile (fig.3.4.30).

    3.4.4.3. Avarii ale betonului datorit agresiunii biologice

    Pot aprea deteriorri ale elementelor din beton determinate de atacul biologic (de exemplu la sistemele de canalizare), sau de substane de natura organica (licheni, alge) sau rdcini de plante ce ptrund n beton prin fisuri sau zone cu rezisten sczut.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol III - Cauzele care pot conduce la degradarea construciilor i tipurile de avarii la elementele din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 13 din 44

    Aceste agresiuni de natur biologic cauzeaz degradri datorate presiunii interne i/sau reinerii apei la suprafaa betonului, care conduce astfel la creterea riscului de deteriorare prin nghe, la coroziunea armturii din beton, etc.

    3.4.5. Executarea necorespunztoare a lucrrilor i avarii specifice

    3.4.5.1. Avarii datorate fenomenului de segregare a betonului

    Cauzele principale care favorizeaz segregarea sunt:

    - compoziie necorespunztoare;

    - transportul betonului care poate duce la apariia segregrilor interioare i exterioare;

    - cderea betonului de la nlimi mari, descrcri n faa unui obstacol, frecri mari;

    - compactarea necorespunztoare (utilizarea unei tehnologii necorespunztoare sau aplicare necorespunztoare a acesteia);

    - depirea timpului maxim de amestecare .

    Trebuie acordat atenie faptului c uneori armturile groase sau cele rigide, mpiedic aezarea

    omogen a betonului. Sub aceste obstacole, betonul nu ptrunde suficient i se pot forma zone segregate sau caverne (fig. 3.4.31).

    fig. 3.4.31.a) fig. 3.4.31.b)

    3.4.5.2. Avarii datorate erorilor de executare a lucrrilor

    La executarea lucrrilor trebuie respectate toate regulile impuse de proiectul de execuie / tehnologic.

    Nu de puine ori, apar o serie de degradri sau chiar avarii mai nsemnate, vizibile dup decofrare. n alte cazuri, executarea necorespunztoare provoac degradri greu de observat, acestea fiind ascunse n interiorul elementelor (fig.3.4.31). Deosebit de periculoase, acestea se remarc n timp, pe parcursul exploatrii.

    Degradrile aprute frecvent n urma executrii necorespunztoare sunt urmtoarele:

    - insuficient grosime a stratului de acoperire cu beton a armturilor datorit lipsei sau numrului insuficient al distanierelor, deplasrii (dezaxrii) armturilor sau cofrajelor, etc.;

    - deformaii mari i fisuri - produse n urma deplasrii cofrajelor, a decofrrilor premature sau a depirii ncrcrilor admise;

    - segregri superficiale sau de profunzime i caverne n masa betonului - datorit unei compactri insuficiente sau n exces;

    - fasonri incorecte a armturilor;

    - deschiderile rosturilor de turnare - datorate unor poziionri, executri incorecte, sau / i relurii betonrii incorecte;

    - fisurri i ruperi ale elementelor din ncrcri excesive, greeli de armare, folosirea unor materiale necorespunztoare calitativ, ocuri etc.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 14 din 44

    CAPITOL 4 - TEHNICI I MIJLOACE DE INVESTIGARE A ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN BETON

    4.1.1. Conceptul de calitate lucrrilor

    Elaborarea i aplicarea n construcii a conceptului de calitate presupune stabilirea caracteristicilor tehnice i de calitate att pentru ntreaga construcie ct i pentru subansamblele acesteia (divizate pn la nivel de element sau material), a limitelor admisibile n care trebuie s se ncadreze acestea, a metodelor i tehnologiilor de realizare a lor i respectiv a modalitilor de verificare i a frecvenei acestora, astfel nct construcia s rspund corect tuturor exigenelor stabilite pentru utilizarea ei.

    Un factor deosebit de important n obinerea calitii l reprezint lucrrile de verificare a ei.

    4.1.2. Organizarea generala a verificrilor calitii

    Verificarea calitii lucrrilor este absolut obligatorie i se face n scopul prevenirii, depistrii sau ndeprtrii unor defecte sau greeli de execuie care se pot transmite sau s-au transmis construciei n curs de realizare. Ea const n stabilirea corespondenei lucrrilor cu proiectul i cu prescripiile tehnice specifice, n limitele indicatorilor de calitate i a abaterilor admisibile prevzute n actele normative n vigoare.

    Verificarea calitii construciilor este necesar sa fie continuat i dup darea n exploatare a acestora, n vederea prevenirii i depistrii din timp a unor eventuale avarii sau deteriorri, n scopul remedierii acestora pentru asigurarea durabilitii corespunztoare.

    De asemenea, verificarea calitii este necesar i n cazul expertizrii tehnice a construciei respective, atunci cnd acesteia i se schimb destinaia, condiiile de exploatare sau i se mrete capacitatea portant.

    Verificarea calitii lucrrilor, n sensul respectrii condiiilor tehnice de calitate, se execut permanent de ctre efii formaiilor de lucru i de ctre personalul tehnic nsrcinat cu conducerea acestor lucrri.

    Suplimentar, se mai efectueaz verificri n urmtoarele faze de realizare a construciei:

    a) pe parcursul execuiei, pentru toate categoriile de Iucrri care condiioneaz rezistena, stabilitatea, durabilitatea i funcionalitatea construciei, nainte ca ele s devin ascunse prin nglobare sau prin acoperire.

    b) la terminarea unei faze de lucru (lucrri de terasamente, infrastructur, suprastructur, etc.).

    c) la recepia preliminar (la predarea construciei ctre beneficiar).

    Pentru a asigura integritatea i funcionalitatea unei structuri este necesar s se fac inspecii periodice

    avnd ca scop depistarea eventualelor avarii i defeciuni structurale. Inspeciile se pot face aplicnd diferite metode de control nedistructiv.

    Controlul nedistructiv const n aplicarea unor metode de testare pentru a examina un obiect, un material sau un sistem fr a-i periclita funcionalitatea ulterioar.

    Obiectivul unei metode complet de control nedistructiv, este s furnizeze informaii despre urmtorii parametrii ai materialului testat:

    - Discontinuiti i detalii despre acestea. Exemple: fisuri, goluri, delaminri la care trebuie s determinm anumite caracteristici fizice cum ar fi: grosimea, diametrul sau mrimea discontinuitii;

    - Structura materialului, incluznd structura cristalin, dimensiunea granulelor;

    - Gradul de segregare;

    - Proprietile fizice i mecanice cum sunt: coeficientul de reflexie, conductivitatea, modulul de elasticitate, viteza de propagare a undelor sonore, etc.

    4.2. Sisteme de msurtori pentru determinarea caracteristicilor betonului

    Dintre toate caracteristicile care dau informaii despre elementele de beton, se vor detalia:

    - rezistenta la compresiune;

    - rezistenta la ntindere;

    - defecte ale elementelor din beton;

    - determinarea poziiei / grosimii armturilor i a grosimii stratului de acoperire;

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol IV - Tehnici i mijloace de investigare a elementelor structurale din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 15 din 44

    - vizualizarea suprafeelor elementelor de rezistena n zone greu accesibile;

    - msurarea transmitanei termice a betonului.

    4.2.1. Determinarea rezistenei la compresiune a betonului

    Metode de determinarea rezistenei la compresiune:

    4.2.1.1. Metoda amprentei;

    4.2.1.2. Metoda reculului;

    4.2.1.3. Metoda acustica;

    4.2.1.4. Metoda microcarotelor.

    4.2.2. Determinarea rezistenei la ntindere i la compresiune a betonului

    Determinarea rezistenei la ntindere i la compresiune a betonului se poate realiza uzual utiliznd metoda microcarotelor.

    4.2.3. Determinarea defectelor betonului

    Prin defecte n beton, se neleg: goluri, fisuri, rosturi de turnare, cuiburi de segregare, betoane poroase, straturi de beton degradat datorit ngheului, incendiilor sau aciunilor agresive.

    Pentru identificarea acestora s-a ales descrierea urmtoarele metode:

    4.2.3.1. Metoda ultrasunetelor;

    4.2.3.2. Metoda radiometriei;

    4.2.3.3. Metoda radiografiei;

    4.2.3.4. Metoda radioscopiei;

    4.2.3.5. Metoda impact-echo.

    4.2.4. Determinarea poziiei armturilor, a diametrului acestora i grosimea stratului de acoperire cu beton

    Pentru a afla poziia armturii, a diametrului acesteia, se pot folosi urmtoarele metode:

    4.2.4.1. Metoda radiografiei;

    4.2.4.2. Metoda radioscopiei;

    4.2.4.3. Metoda nchiderii liniilor de for ale unui circuit magnetic deschis prin armatura din beton.

    4.2.5. Verificarea strii armturilor nglobate n beton determinarea gradului de coroziune al

    armturii prin msurarea potenialului de electrod al armturii, comparat cu al unui electrod de referin

    4.2.6. Verificarea locurilor greu accesibile

    4.3. Evaluarea rezistenei materialelor n structurile existente

    Capitolul sintetizeaz metodele de investigare (n situ i n laborator) a materialelor elementelor componente structurilor din beton armat, inclusiv a elementelor i structurilor prefabricate.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol IV - Tehnici i mijloace de investigare a elementelor structurale din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 16 din 44

    Metodele care se aplic i zonele n care se fac ncercrile n situ i / sau se preleveaz probe pentru ncercrile de laborator sunt de regul stabilite de ctre experi tehnici n colaborare cu ingineri cu experien n efectuarea investigaiilor n situ i n laborator.

    4.3.1. Metode de investigare

    Metodele de investigare ale construciilor existente (pentru determinarea caracteristicilor materialelor) trebuie s urmreasc etapele:

    - Colectarea datelor privind desenele de execuie, informaii privind execuia i istoria construciei; - Corelarea vrstei construciei (inclusiv prin datele din proiect dac acestea exist) cu reglementrile

    i standardele existente n perioada realizrii structurilor; - Identificarea materialelor i a caracteristicilor acestora prin examinare vizual i efectuarea de teste

    nedistructive; - Prelevarea de probe reprezentative i efectuarea de ncercri de laborator (mecanice, fizico-chimice,

    etc.) pentru a determina caracteristicile materialelor din lucrare; - Determinarea adncimii de carbonatare i a coninutului de ioni agresivi pentru beton (n cazuri

    speciale) i a strii armturii.

    4.3.2. Alegerea tipurilor de metode i a zonelor de investigare

    Alegerea tipurilor de metode i a zonelor de investigare depind de o serie de factori cum ar fi:

    A. Informaiile privind:

    - proiectul de execuie, - calitatea materialelor utilizate, - execuia construciei, - modificri suferite n timpul duratei de serviciu, - evenimente deosebite suferite de construcie (aciuni excepionale) i orice alte date referitoare la

    istoria construciei.

    n cazul n care aceste informaii sunt numeroase i cu grad ridicat de ncredere (documente scrise) numrul necesar de metode de investigare se poate reduce.

    B. Natura i extinderea avariilor. Cu ct gradul de avariere al construciilor este mai mare, este necesar aplicarea mai multor metode de investigare. De asemenea construciile care au suferit degradri i din alte cauze fa de cele legate de aciunea seismic trebuie investigate cu atenie pentru a face o distincie ntre avariile produse din diverse alte cauze.

    C. Calitatea execuiei. n cazul n care se constat diferene ntre calitatea materialelor definite prin proiectare i cele efectiv puse n oper, sunt necesare investigaii suplimentare.

    D. Corelarea ntre informaiile obinute analitic i observaiile pe teren. Dac prin calcul nu se confirm degradrile observate, este necesar extinderea investigaiilor.

    E. Posibilitile de acces pentru inspecia vizual.

    4.4. Investigarea strii structurilor

    Investigarea strii structurilor are ca obiect identificarea strii tuturor tipurilor de elemente care alctuiesc construciile ce se doresc a fi examinate.

    Un asemenea proces presupune planificarea n detaliu a fiecror pai ce trebuie urmai (diagrama 4.4.1.)

    Etapele logice ce trebuiesc fcute pentru o investigaie:

    4.4.1. Examinarea vizual a construciei

    4.4.2. Determinarea caracteristicilor terenului de fundare

    4.4.3. Determinarea caracteristicilor betonului i armturii.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol IV - Tehnici i mijloace de investigare a elementelor structurale din beton ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 17 din 44

    Nu

    A fost completat procesul de evaluare?

    Sunt necesare aciuni de remediere?

    Este necesar

    extinderea evalurii?

    Evaluarea

    interveniei

    Da

    Alegerea modalitii de intervenie

    Evaluarea

    reparaiei

    Reabilitare

    Consolidare

    elemente

    Consolidare

    structur

    nlocuire

    Da

    Da

    Nu

    Da

    Nu

    Este necesar un

    raport preliminar? Nu

    Sunt necesare i

    alte informaii? Nu Evaluare

    Condiii de

    evaluare

    Beton

    Capacitate

    portant

    Evaluarea

    duratei de via

    Estimare

    iniial

    Nu

    Nu

    Da

    Propunerea programului de inspectare

    Planificarea inspeciei

    Vizita preliminar

    Este necesar o

    aciune urgent?

    Date iniiale privind construcia

    Sunt necesare alte ncercri sau determinri?

    Inspecie curent

    Inspecie vizual

    ncercri curente

    Da

    Inspecie extins

    ncercarea n

    situ a structurii

    ncercarea

    betonului

    ncercarea

    armturii

    Da

    Raport final

    Diagrama 4.4.1.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 18 din 44

    CAPITOL 5 - UTILIZAREA ADITIVILOR DE NALT PERFORMAN PENTRU REALIZAREA BETOANELOR UTILIZATE LA REPARAREA STRUCTURILOR CLDIRILOR

    5.3 Utilizarea aditivilor n betoane

    Succesul folosirii unui aditiv impune respectarea tuturor condiiilor de transport, depozitare, manipulare n funcie de natura acestuia i de starea lui de agregare: lichid, past, solid.

    Aditivii lichizi sunt cei mai utilizai pentru c ei sunt dizolvai (sau dispersai fin) i se dozeaz uor.

    Sunt livrai i depozitai n recipiente, bidoane, flacoane din material plastic i metalice sau n cisterne pentru cantiti mari. Se livreaz la concentraii mai mari dect cele necesare utilizrii i de aceea s-ar putea ca, n timp, s precipite i s sedimenteze substane solide, mai ales n cazul temperaturilor sczute; de aceea, n astfel de cazuri trebuie omogenizai nainte de dozare.

    5.3.2. Modul de utilizare al aditivilor

    Condiiile de pregtire a aditivilor pentru dozarea i utilizarea lor corect sunt hotrtoare asupra proprietilor betonului. Indiferent de metoda de dozare, precizia n msurare nu trebuie s admit abateri mai mari de 3%. Aditivul bine dozat trebuie s fie bine omogenizat n amestecul preparat.

    5.3.3. Incompatibilitatea aditivilor

    Folosirea a doi sau mai multor aditivi cu aciuni diferite n acelai amestec de beton, trebuie s fie precedat de cercetri prealabile sistematice. Aditivii pot avea aciuni separate favorabile asupra betonului i s fie incompatibili n aceeai soluie. n acest caz nu se vor amesteca aprioric ci se vor introduce n beton n etape diferite ale amestecrii. Aditivii diferii pot fi amestecai numai dac exist o astfel de indicaie.

    Sistemul de dozare se alege n funcie de starea de agregare a aditivului folosind mijloace de dozare volumetrice sau gravimetrice, manuale, semiautomate sau automate. Pulberile minerale se dozeaz n greutate, iar aditivii sub form de past sau lichizi se dozeaz gravimetric sau volumetric.

    5.3.4. Prepararea betoanelor cu aditivi

    5.3.5. Recomandri pentru utilizarea i dozarea aditivilor

    Pentru aceasta se va proceda astfel :

    5.3.5.1. Se va pleca de la reeta etalon (fr aditiv), determinndu-se tasarea i apoi se vor preleva cuburi pentru ncercri (7, 28 zile);

    5.3.5.2. n aceleai condiii cu reeta etalon (tip ciment, agregate) se va calcula reeta cu aditiv i se vor face urmtoarele determinri :

    5.3.5.2.a) Iniial se va reduce numai cantitatea de ap din reeta etalon, funcie de dozajul de aditiv (vezi recomandrile pt. dozare). Se va face tasarea probei dup omogenizare.

    5.3.5.2.b) Funcie de dozajul de aditiv se poate reduce cantitatea de ciment (unde este permis), pstrndu-se constant raportul A/C obinut la proba de la pct. 5.3.5.2.a)

    ATENIE. Cantitatea de aditiv se va calcula funcie de cantitatea de ciment, prin reducerea cimentului, implicit, se va reduce i cantitatea de aditiv. Dup determinarea lucrabilitii (tasarea) se vor preleva cuburi de beton pentru stabilirea rezistenei la compresiune (Rc) la 7 i 28 zile. Interpretarea rezultatelor se va face prin comparaie cu cele obinute la proba etalon .

    Se vor face determinri, pentru fiecare arj, pentru beton proaspt (tasare, densitate). Se vor preleva probe (cuburi) de beton n vederea determinrii rezistenei la compresiune (Rc) la 7 i 28 zile.

    Se propune acest lucru deoarece exist astfel un controlul ct mai real al umiditii agregatelor din staia de betoane. n cazul n care se reduce apa i cimentul, cantitile rezultate se vor distribui agregatelor - procentual pe sorturi (fr a depi ncadrarea n curba granulometric impus de gradul de omogenizare).

    n final se compar rezultatele.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 19 din 44

    CAPITOL 6 - TEHNOLOGII PENTRU REPARAREA I / SAU CONSOLIDAREA ELEMENTELOR I STRUCTURILOR DIN BETON ARMAT

    Consolidrile sunt lucrri foarte costisitoare care presupun un consum de for de munc foarte

    calificat i specializat, ele necesitnd o atenie sporit att din partea beneficiarilor, ct i a personalului tehnic de specialitate.

    Realizarea unei consolidri presupune patru etape:

    6.1.1 - Evaluarea gradului de asigurare (diagnosticarea);

    6.1.2 - Stabilirea deciziei de intervenie (tratamentul);

    6.1.3 - Elaborarea proiectului tehnologic de intervenie;

    6.1.4 - Executarea lucrrii.

    6.2. Tehnologia lucrrilor de protecie a elementelor de beton i beton armat

    Alegerea materialului de protecie ct i a tehnologiei de aplicare a acestuia trebuie s aib la baz pe de o parte cunoaterea teoretic a fenomenelor care pot produce degradarea, a proprietilor materialului ales pentru protecie, a comportrii sale n mediul agresiv i a influenei proteciei asupra elementului protejat, iar pe de alta experiena dobndit pe baza practicii n ceea ce privete tehnologia de aplicare a materialului de protecie i comportarea n timp a acestuia.

    Pentru realizarea unei alegeri optime a tipului de protecie i a tehnologiei de realizare a ei este necesar s se cunoasc:

    - cauzele care pot s produc degradarea; - fenomenele fizico-chimice care se dezvolt n materialul din care este realizat elementul de

    construcie i ce modificri fizico-chimice-mecanice se pot produce n acesta; - factorii care influeneaz procesul de degradare - natura i intensitatea agresivitii, temperatura,

    umiditatea i presiunea mediului nconjurtor, razele solare, ocurile termice, natura, structura, dimensiunile, forma i natura suprafeei elementului de construcie, timpul de acionare a agentului agresiv, etc.

    Realizarea unei protecii trebuie s satisfac minimum, urmtoarele cerine:

    - s protejeze elementul de construcie de agresivitatea respectiv; - s nu afecteze (n sens negativ) funcionalitatea acestuia; - s prezinte un aspect estetic corespunztor (dac este cazul).

    6.2.2. Clasificarea proteciilor

    6.2.2.1. Tratamente de suprafa

    6.2.2.2. Pelicule de protecie

    6.2.2.3. Mase de paclu

    6.2.2.4. Folii

    6.2.2.5. nzidiri i placri

    6.3. Tehnologia lucrrilor de consolidare a elementelor din beton i beton armat

    Materiale de reparaii

    A. Materiale de reparaii pe baz de ciment

    A.1. Materiale primare

    (a). ciment;

    (b). ap;

    (c). nisip;

    (d). pietri;

    (e). aditivi.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 20 din 44

    A.2. Materiale pentru reparaii

    - Pasta de ciment este compus din materialele primare: (a)+(b); - Mortarul de ciment este compus din materialele primare: (a)+(b)+(c); - Betonul de ciment este compus din materialele primare: (a)+(b)+(c)+(d)+(e);

    B. Materiale de reparaii pe baz de rin epoxidic

    B.1. Materiale primare

    (a). rin epoxidic;

    (b). ntritor rin;

    (c). parte solid inert (ciment, filer de cuar);

    (d). nisip;

    (e). pietri.

    B.2. Materiale pentru reparaii

    - Rina epoxidic este compus din materialele primare: (a)+(b); - Chitul epoxidic este compus din materialele primare: (a)+(b)+(c); - Mortarul epoxidic este compus din materialele primare: (a)+(b)+(d); - Betonul epoxidic este compus din materialele primare: (a)+(b)+(d)+(e);

    6.3.1. Remedierea fisurilor elementelor de beton i beton armat prin tehnologia lucrrilor de

    chituire

    Fisurile din elementele de beton i beton armat se pot remedia folosind amestecuri pe baza de:

    - ciment; - rini epoxidice.

    6.3.2. Remedierea fisurilor elementelor de beton i beton armat prin tehnologia lucrrilor de

    injectare

    Materialele utilizate pentru injectare sunt:

    - pasta de ciment, - rin epoxidic, - chit epoxidic.

    6.3.3. Remedierea defectelor de suprafa a elementelor de beton i beton armat

    6.3.3.1.A. Remedierea defectelor de suprafa. Segregri sau pori la suprafaa elementelor de beton remediate cu past de ciment

    6.3.3.1.B. Remedierea defectelor de suprafa. Segregri sau pori la suprafaa elementelor de beton remediate cu chit epoxidic

    Aceste tehnologii se aplic pentru segregrile de suprafa care au maxim 10 mm adncime.

    6.3.3.2.A. Remedierea defectelor n stratul de acoperire a armturilor n elementele de beton cu ajutorul mortarului de ciment

    6.3.3.2.B. Remedierea defectelor n stratul de acoperire a armturilor n elementele de beton cu ajutorul mortarului epoxidic

    Aceste tehnologii se aplic pentru remedierea defectelor n stratul de acoperire a armturilor (segregri sau desprinderi de beton) care au o adncime ntre 10 i 40 mm.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 21 din 44

    6.3.4. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia betonrii golurilor

    6.3.4.A. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia betonrii defectelor (segregri, goluri) cu beton de ciment

    6.3.4.B. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia betonrii defectelor (segregri, goluri) cu beton epoxidic

    n unele cazuri, la punerea n lucrare a betonului fr respectarea regulilor specifice, vibrare insuficient, granulozitate greit, fenomene de segregri, rezult caverne i goluri n elemente. Ele pot fi vizibile sau se pot depista cu metode nedistructive. Aceste goluri se rezolv n general prin umplerea lor cu materiale de reparaii pe baz de ciment sau de rini epoxidice

    6.3.5. Consolidarea elementelor de beton armat prin tehnologia cmuirilor

    Consolidarea reprezint un procedeu de remediere prin refacerea i/sau creterea capacitii portante a elementelor. n funcie de scopul aplicrii procedeului i de tipul de element, cmuirea cu beton armat se poate realiza pe o latur sau pe mai multe, pe toat nlimea construciei sau local la unele niveluri, acest procedeu putnd fi asociat i cu alte tehnologii precum injectarea fisurilor i/sau completri cu beton a golurilor.

    6.3.5.1. Consolidarea stlpilor de beton armat prin tehnologia cmuirii;

    6.3.5.2. Consolidarea grinzilor de beton armat prin tehnologia cmuirii;

    6.3.5.2.1. Consolidarea grinzilor de beton armat prin tehnologia cmuirii grinzilor pe trei laturi;

    6.3.5.2.2. Consolidarea grinzilor de beton armat prin tehnologia cmuirii grinzilor pe patru laturi;

    6.3.5.3. Consolidarea pereilor structurali de beton armat prin tehnologia cmuirii.

    6.3.6. Alte tehnologii de consolidare a elementelor din beton armat

    6.3.6.1. Consolidarea plcilor din beton armat prin suplimentarea armturilor la partea inferioar;

    6.3.6.2. Consolidarea plcilor din beton armat prin suplimentarea armturilor i suprabetonare la plci;

    6.3.6.3. Consolidarea plcilor din beton armat prin utilizarea profilelor metalice la partea inferioar a plcilor;

    6.3.6.4. Consolidarea plcilor din beton armat prin utilizarea tiranilor la panourile de planeu prefabricate;

    6.3.6.5. Consolidarea chesoanele prefabricate de beton armat prin suplimentarea reazemelor;

    6.3.6.6. Consolidarea grinzilor din beton armat prin suplimentarea armturilor la partea inferioar;

    6.3.6.7. Consolidarea grinzilor din beton armat prin utilizarea tiranilor metalici la grinzi;

    6.3.6.8. Consolidarea grinzilor din beton armat prin utilizarea cornierelor metalice.

    6.3.7. Consolidarea elementelor de beton armat prin utilizarea materialelor compozite din fibra de carbon (CFRP

    1)

    Pentru consolidarea elementelor de beton armat prin utilizarea materialelor compozite din fibra de carbon (CFRP) se pot alege materiale de la diveri productori. S-au ales materialele de la ISOMAT Grecia datorit colaborrii cu acetia n cadrul unui proiect de consolidare. Nu pot de asemenea s nu amintesc de unul dintre cei mai mari productori din lume i furnizori de soluii i anume Sika

    2.

    1 CFRP este abrevierea pentru materialele compozite cu fibr de carbon (CFRP = Carbon Fiber Reinforced Polymer). n normativul

    romnesc, abrevierea este PAFC (Polimer Armat cu Fibr de Carbon). 2 Sika este prezent pe piaa din Romania sub denumire de Sika Romnia cu sediul n Braov pe str. Ioan Clopoel Nr. 4.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 22 din 44

    6.3.7.1. Consolidarea stlpilor de beton armat prin materiale compozite pe baz de fibr de carbon (CFRP)

    Este posibil ca, n anumite condiii, stlpii unei construcii s prezinte insuficient rezisten sau / i ductilitate, impunndu-se consolidarea lor urgent.

    Consolidarea stlpilor se face n urmtoarele situaii:

    - adaptarea unor construcii vechi la noi reglementari.

    - mbtrnirea materialelor de construcie i coroziunea armturii.

    - defeciuni de construcie (de exemplu numr, repartizare i plasament insuficient al etrierilor).

    - creterea sarcinilor sau schimbarea destinaiei spaiului.

    - remediere dup seism, etc.

    Materiale necesare:

    Megawrap-200: estur din fibre de carbon orientate pe o direcie. Dimensiuni uzuale: (l*h-L) 600*0,11 mm - 50m;

    Epomax-Ld: Rin epoxidic bi-component pentru impregnare;

    Epomax-Ek (dac este cazul): Past epoxidic;

    Megacret-40(dac este cazul): Mortar cu rin pentru reparaii, armat cu fibre disperse.

    Nisip cuaros: Conform proiect;

    Aceton tehnic: Pentru curarea echipamentelor de lucru, conform proiect tehnologic.

    Utilaje / echipamente minime necesare:

    Termometru: 1 bucat

    Higrometru: 1 bucat

    Dalt, pi, ciocan: minim 2, 3 seturi

    Perie de srm: minim 2 buci

    Aparatul Pull-off (dup caz): 1 bucat

    Compresor: 1 bucat

    Popi / elemente de susinere (dup caz): Conform proiect tehnologic

    Echipament de protecie: mnui, ochelari, etc.

    Lucrrile de remediere nu pot ncepe dect dup ndeplinirea urmtoarelor condiii:

    - temperatura mediului ambiant i a elementului care se remediaz trebuie s fie de minimum +10 grade C n perioada execuiei remedierii i de minimum 7 zile dup executarea acesteia;

    - umiditatea relativ a aerului s fie de maximum 60% n perioada execuiei remedierii;

    - temperatura materialelor utilizate s fie de minimum +10 grade C i de maximum +30 grade C;

    - suprafeele de beton care vin n contact amestecurile pe baz de rini epoxidice s fie uscate;

    - nisipul cuaros ct i uneltele cu care se lucreaz s fie perfect uscat/uscate;

    Vasele i celelalte unelte de lucru se vor cura imediat dup terminarea lucrului.

    Operaiile tehnologice sunt urmtoarele:

    6.3.7.1.1. Se realizeaz lucrrile de sprijinire (dac este cazul);

    6.3.7.1.2. Se cur bine suportul de prile slabe (tencuieli, vopsele, grsimi) de pe toate suprafeele laterale ale stlpului; Suprafeele de beton decopertate se cur cu peria de srm (de sus n jos), se sufl cu aer comprimat.

    6.3.7.1.3. Fisurile existente (dac exist) se repar prin injectarea de rin.

    6.3.7.1.4. Colurile exterioare se rotunjesc cu o raz de 10-30 mm.

    6.3.7.1.5. Suprafeele pe care urmeaz s se fac aplicarea trebuie s fie netede. Eventualele reparaii ale netezimii suportului se fac cu mortarul de ciment armat cu fibre Megacret-40 sau cu past epoxidic Epomax-EK.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 23 din 44

    6.3.7.1.6. Suprafaa pregtit corect se acoper cu rina epoxidic Epomax-LD. estura Megawrap-200 se taie cu foarfeca la dimensiunile necesare, se aplic cu atenie, bine ntins, pe stratul proaspt de rin i se preseaz meticulos cu un rulou de plastic, pentru un contact bun cu suportul, pentru impregnarea sa i eliminarea bulelor de aer. Dac, n ciuda presrii minuioase, pe estur rmn puncte uscate, aceste puncte vor fi acoperite i pe deasupra cu Epomax-LD, pentru ca toat estura s fie impregnat perfect. La nfurarea stlpilor este necesar suprapunerea capetelor fiei pe 15-20 cm.

    6.3.7.1.7. Dac proiectul prevede mai multe straturi, procedura de aplicare de mai sus se repet. n acest caz va trebui ca stratul precedent de Epomax-LD s nu se fi uscat total, altfel se impune frecarea temeinic a suprafeei naintea unei noi aplicri.

    6.3.7.1.8. Ultimul strat se acoper, de asemenea, cu Epomax-LD i pe stratul nc proaspt se presar nisip cuaros, urmnd ca mai trziu s se acopere cu un strat protector de mortar.

    NOT

    - Eficiena consolidrii se stabilete din raportul laturilor seciunii stlpului (un raport mai mare al laturilor nseamn un coeficient mai mic de eficien), ca i din raza de curbur a colurilor (o curbur mai mare nseamn o eficien mai mare a consolidrii).

    - Dac se cere verificarea rezistenei suportului, aceasta se face cu aparatul Pull-off.

    - n multe cazuri, consolidrile prin utilizarea materialelor compozite presupun o pregtire nalt n acest domeniu de cunoatere. Din acest motiv, att experiena aplicatorilor ct i supravegherea atent sunt considerate absolut necesare pentru asigurarea unor intervenii corecte.

    - O atenie deosebit se va acorda la tierea esturii, pentru a nu produce ndoituri i rupturi n estur. De asemenea, suprafaa esturii trebuie s fie curat atunci cnd se aplic, fr praf, grsimi, etc.

    - La nfurarea stlpilor nu este necesar suprapunerea a dou fii succesive ntre ele pe nlime. Distana dintre acestea ns nu trebuie s fie mai mare de 10 mm.

    - Timpul de aplicare a sistemelor epoxidice se reduce o dat cu creterea temperaturii mediului.

    - Dat fiind faptul c pe timpul dezvoltrii unor temperaturi nalte n construcie (de exemplu n caz de incendiu) eficiena consolidrii se reduce semnificativ, este necesar protejarea exterioar a confinrii de materiale compozite (tencuieli speciale, gips carton, etc.). De asemenea, suprafaa final reparat trebuie protejat i de expunerea la radiaia solar.

    - Pe timpul aplicrii este necesar utilizarea echipamentului de protecie (mnui, ochelari, etc.).

    6.3.7.2. Consolidarea grinzilor de beton armat cu materiale compozite pe baz de fibr de carbon (CFRP) la creterea rezistenei la fora tietoare

    Necesitatea creterii rezistenei grinzilor din beton armat la fora tietoare poate s apar n urmtoarele situaii:

    - Creterea sarcinilor sau schimbarea destinaiei spaiului.

    - Necesitatea adaptrii unor construcii vechi la noi reglementari.

    - mbtrnirea materialelor de construcie, coroziunea armaturii sau/i defeciuni de construcie.

    - Necesitatea remedierii dup seism.

    Consolidarea poate fi realizat prin:

    - Confinri nchise, care mbrac grinda total (fig.6.27.a) sau confinri deschise (fig.6.27.b);

    - Confinri continue (fig.6.27.c) sau fii pe segmente (fig.6.27.d).

    Dei confinrile nchise constituie soluia optim din punct de vederea al comportrii mecanice (fig.6.27.a), lucrul acesta nu este realizabil la cele mai multe grinzi, din cauza existenei plcilor sau altor elemente sprijinite pe acestea, care nu permit nfurarea esturii pe faa superioar a grinzii. n felul acesta, n cazul grinzilor de plac, modul obinuit de consolidare este cel cu material compozit aplicat n forma de U, pe laturile laterale i inferioar a elementului (fig.6.27.b).

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 24 din 44

    fig.6.27.a) fig.6.27.b)

    fig.6.27.c) fig.6.27.d)

    Operaiile tehnologice sunt urmtoarele

    6.3.7.2.1. Se realizeaz lucrrile de sprijinire (dac este cazul);

    6.3.7.2.2. Se cur bine suportul de prile slabe, tencuieli, vopsele, grsimi, etc., i n continuare se freac bine cu o perie tare.

    6.3.7.2.3. Fisurile existente se repar prin injectarea de rini.

    6.3.7.2.4. Suprafeele pe care se face aplicarea trebuie s fie absolut netede. Eventualele reparaii ale netezimii suportului se fac cu mortar de ciment armat cu fibre MEGACRET-40 sau cu past epoxidic EPOMAX-EK.

    6.3.7.2.5. Suprafaa pregtit corect se acoper cu rina epoxidic EPOMAX-LD. estura MEGAWRAP-200 se taie cu foarfeca la dimensiunile necesare, se aplic cu atenie, bine ntins, pe stratul proaspt de rin i se preseaz meticulos cu un rulou de plastic, pentru un contact bun cu suportul, pentru impregnarea sa i eliminarea bulelor de aer. Dac, n ciuda presrii minuioase, pe estur rmn puncte uscate, aceste puncte vor fi acoperite i pe deasupra cu EPOMAX-LD (pentru ca toat estura s fie impregnat perfect).

    6.3.7.2.6. Dac proiectul prevede mai multe straturi, procedura de aplicare de mai sus se repet. n acest caz va trebui ca stratul precedent de EPOMAX-LD s nu se fi uscat total, altfel se impune frecarea temeinic a suprafeei naintea unei noi aplicri.

    6.3.7.2.7. Ultimul strat se acoper, de asemenea, cu EPOMAX-LD i pe stratul nc proaspt se presar nisip cuaros, pentru ca mai trziu s se poat aplica tencuiala (stratul de finisaj).

    NOT

    - n orice situaie, lipirea optim a confinrii (pregtirea perfect a suportului), ca i ancorarea temeinic (la capete) este condiia esenial pentru realizarea eficienei consolidrii.

    - Dac se cere controlul rezistenei suportului, acesta se face cu aparatul Pull-off.

    - n multe cazuri, consolidrile prin utilizarea materialelor compozite presupun o pregtire nalt n acest domeniu de cunoatere. Din acest motiv, att experiena aplicatorilor ct i supravegherea atent sunt considerate absolut necesare pentru asigurarea unor intervenii corecte.

    - O atenie deosebit se va acorda la tierea esturii, pentru a nu produce ndoituri i rupturi n estur. De asemenea, suprafaa esturii trebuie s fie curat atunci cnd se aplic.

    - Timpul de aplicare a sistemelor epoxidice se reduce o dat cu creterea temperaturii mediului.

    - Pentru motive de respiraie a elementelor de construcie (pentru evacuarea umezelii ocluse), se recomand ntreruperea continuitii mantalei n lungul elementului de construcie, la fiecare circa 600 mm.

    - Dat fiind faptul c pe timpul dezvoltrii unor temperaturi nalte n construcie (de exemplu n caz de incendiu) eficiena consolidrii se reduce semnificativ, este necesar protejarea exterioar a confinrii de materiale compozite (tencuieli speciale, gips carton, etc.). Protecia este necesar i n cazul expunerii la radiaia solar.

    - Pe timpul aplicrii este necesar utilizarea echipamentului de protecie (mnui, ochelari, etc.).

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 25 din 44

    6.3.7.3. Consolidarea grinzilor i plcilor cu materiale compozite pe baz de fibr de carbon (CFRP) pentru creterea rezistenei la ncovoiere

    Necesitatea creterii rezistenei la ncovoiere a grinzilor sau plcilor din beton armat poate s apar n urmtoarele situaii:

    - Creterea sarcinilor sau schimbarea destinaiei spaiului.

    - Necesitatea adaptrii unor construcii vechi la noi reglementari.

    - mbtrnirea materialelor de construcie, coroziunea armaturii sau/i defeciuni de construcie.

    - Necesitatea remedierii dup seism.

    Consolidarea rezistenei la ncovoiere a elementelor de construcie din beton armat (grinzi, plci, ziduri mici, etc.) se realizeaz prin lipirea exterioar a materialelor compozite pe talpa elementelor de construcie supuse tensiunii. Pentru aceasta se folosesc n principal lamele industriale din fibre de carbon (Ex: Megaplate), ca i esturi din fire de carbon orientate pe o direcie (Ex: Megawrap-200), care se aplic cu fibrele pe direcia armturii elementului.

    Materiale necesare:

    Megaplate (dac este cazul): Lamele din fibre de carbon. Dimensiuni uzuale: (l*h) 50*1,2 mm sau 100*1,2 mm. Lungimi: 50, 100, 250m;

    Epomax-Pl : Past epoxidic bi-component pentru lipit;

    Megawrap-200: estur din fibre de carbon orientate pe o direcie;

    Epomax-Ld : Rin epoxidic bi-component pentru impregnare;

    Epomax-Ek (dac este cazul): Past epoxidic;

    Megacret-40 (dac este cazul): Mortar cu rin pentru reparaii, armat cu fibre disperse;

    Nisip cuaros: Conform proiect;

    Utilaje / echipamente minime necesare:

    Termometru: 1 bucat

    Higrometru: 1 bucat

    Dalt, pi, ciocan: minim 2, 3 seturi

    Perie de srm: minim 2 buci

    Aparatul Pull-off (dup caz): 1 bucat

    Compresor: 1 bucat

    Popi / elemente de susinere (dup caz): Conform proiect tehnologic

    Echipament de protecie: mnui, ochelari, etc.

    Lucrrile de remediere nu pot ncepe dect dup ndeplinirea urmtoarelor condiii:

    - temperatura mediului ambiant i a elementului care se remediaz trebuie s fie de minimum +10 grade C n perioada execuiei remedierii i de minimum 7 zile dup executarea acesteia;

    - umiditatea relativ a aerului s fie de maximum 60% n perioada execuiei remedierii;

    - temperatura materialelor utilizate s fie de minimum +10 grade C i de maximum +30 grade C;

    - temperatura maxim pe parcursul exploatrii s fie de maximum +50 grade C;

    - suprafeele de beton care vin n contact amestecurile pe baz de rini epoxidice s fie uscate;

    - nisipul cuaros ct i uneltele cu care se lucreaz s fie perfect uscate;

    Vasele i celelalte unelte de lucru se vor cura imediat dup terminarea lucrului.

    Operaiile tehnologice sunt urmtoarele

    6.3.7.3.1. Se cur bine suportul de prile slabe, tencuieli, vopsele, grsimi, etc., i n continuare se freac bine cu o perie tare.

    6.3.7.3.2. Suprafaa pe care urmeaz s se fac aplicarea trebuie s fie neted. Eventualele reparaii ale netezimii suportului se fac cu mortarul de ciment armat cu fibre MEGACRET-40 sau cu pasta epoxidic EPOMAX-EK.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VI - Tehnologii pentru repararea i / sau consolidarea elementelor i structurilor din beton armat ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 26 din 44

    6.3.7.3.3. n continuare se scoate banda protectoare de pe una din suprafeele lamelei de MEGAPLATE, pe care, cu un paclu, se aplic past epoxidic EPOMAX-PL. Pasta se aplic de aa natur nct surplusul de material s se concentreze spre mijlocul lamelei, nu spre margini.

    6.3.7.3.4. n continuare, lamela se monteaz pe suprafaa curat i se preseaz temeinic cu un rulou de plastic, pentru ca surplusul de past s ias pe margini i s nu rmn aer oclus ntre past i beton. Grosimea total a pastei EPOMAX-PL dup efectuarea presrii trebuie s fie de 0,5-2mm.

    6.3.7.3.5. Dup montarea lamelei pe suprafaa de aplicare se face i un control acustic, cu bti uoare pe profil, pentru descoperirea eventualului aer oclus.

    6.3.7.3.6. n cazul n care este prevzut mbuntirea ancorrii lamelelor la capete, lucrul acesta poate fi realizat prin utilizarea unor fii de materiale compozite (MEGAWRAP-200), care funcioneaz i ca armtur contra forfecrii (fig.6.28).

    fig.6.28

    NOT

    - Elementele de construcie care urmeaz a fi consolidate trebuie s fie pe ct posibil libere de sarcini, dat fiind faptul c materialele compozite ncep s lucreze o dat cu creterea deformrii existente.

    - Sudarea optim a lamelei (pregtirea perfect a suportului), ca i ancorarea sa temeinic (dincolo de zona supus consolidrii rezistenei la ncovoiere) este condiia esenial pentru realizarea eficienei consolidrii.

    - Se recomand evitarea fragmentarii lamelelor, care oricum nu este necesara, dat fiind disponibilitatea materialelor de lungimi mari. Sunt ns permise intersectrile lamelelor sau esturilor (cu lipirea suprafeelor de contact).

    - Dac se cere verificarea rezistenei suportului, aceasta se face cu aparatul Pull-off.

    - n multe cazuri, consolidrile prin utilizarea materialelor compozite presupun o pregtire nalt n acest domeniu de cunoatere. Din acest motiv, att experiena aplicatorilor ct i supravegherea atent sunt considerate absolut necesare pentru asigurarea unor intervenii corecte.

    - Lamelele MEGAPLATE sunt prevzute cu o band special pe ambele fee, care se detaeaz cu puin timp naintea aplicrii, ea asigurnd o suprafa rugoas, perfect curat, pentru o mai bun aderen att a rinii, ct i a acoperirii finale cu mortar.

    - Pentru verificarea eficienei aplicrii, ar putea fi aplicate 1-2 lamele n plus fa de proiectul de structur, care vor fi controlate dup metoda Pull-off imediat dup uscarea sistemului sau periodic, pe durata de via a consolidrii.

    - Timpul de aplicare a sistemelor epoxidice se reduce o dat cu creterea temperaturii mediului.

    - Dat fiind faptul c pe timpul dezvoltrii unor temperaturi nalte n construcie (de exemplu n caz de incendiu) eficiena consolidrii se reduce semnificativ, este necesar protejarea exterioar a sistemului de materiale compozite (tencuieli speciale, gips carton, etc.). Protecia este necesar i n cazul expunerii la radiaia solar.

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 27 din 44

    Capitol 7 REABILITAREA STRUCTURILOR DE BETON ARMAT PRIN FOLOSIREA COMPOZITELOR PE BAZ DE FIBRE DE CARBON

    7.1. Aspecte generale

    Structurile de beton armat existente n numr mare sunt, multe dintre ele, proiectate corespunztor la aciuni gravitaionale dar avnd o capacitate portant insuficient la aciuni orizontale de tip seism. Aceste structuri au fost proiectate conform standardelor n vigoare la data execuiei lor, standarde care s-au modificat i mbuntit de-a lungul anilor. Multe construcii existente au depit durata de exploatare proiectat fiind nc n exploatare datorit costurilor mari de nlocuire. Normele de proiectare mai vechi nu au inclus msuri antiseismice sau au specificat nivele reduse ale aciunii seismice. Comportarea structurilor proiectate la aciuni gravitaionale este neductil i implicit prezint moduri de distrugere inacceptabile. Proiectarea s-a fcut n scopul realizrii unei rezistene adecvate la aciuni orizontale. Normele recente, pe plan naional i internaional, au nceput s pun accentul pe detaliile de alctuire i armare ale elementelor structurale n scopul comportrii ductile generale n paralel cu asigurarea cerinelor de rezisten.

    De asemenea structurile ductile existente, avnd o alctuire i armare bun, se pot comporta deficitar la ncrcri orizontale datorit aciunilor seismice reale mai mari dect cele de proiectare, modificrilor destinaiei cldirilor, factorului de importan, deteriorrilor de durabilitate n timp. S-a observat recent, la cutremurele din Hanshin-Awaji (Kobe, Japonia - 1995) i Kocaeli (Turcia - 1999), c structurile de beton armat existente, proiectate conform normelor mai vechi la ncrcri gravitaionale sau fore seismice reduse, s-au comportat nesatisfctor.

    n prezent, proiectarea antiseismic structural a atins un nivel ridicat, oferind o imagine real asupra performanelor de comportare structural. Pe de alt parte, simularea i evaluarea comportrii structurilor existente este n stadiul de dezvoltare prezentnd limitri de siguran n folosirea i aplicarea la un numr larg de tipuri de structuri.

    Evaluarea comportrii structurilor existente la aciuni seismice a fost recent luat n considerare. La ora actual, cu excepia Normelor japoneze pentru evaluarea capacitii seismice a cldirilor existente de beton armat i a unor ndrumtoare de proiectare, exist puine specificaii n normative cu privire la determinarea rezistenei la aciuni seismice a construciilor existente. Cteva normative, cum ar fi EUROCODE 8, au nceput s cuprind indicaii pentru reabilitarea i consolidarea structurilor existente.

    7.2. Prezentarea programului experimental. Realizarea elementelor experimentale i rezultate experimentale obinute

    n cele ce urmeaz, se prezint programul experimental n care s-au folosit materiale FRP1 pentru

    consolidarea anumitor tipuri structurale de elemente din beton armat:

    7.2.1. Consolidarea pe dou direcii la plci prin utilizarea materialelor compozite (FRP);

    7.2.2. Repararea grinzilor din beton armat, dup cedarea la fora tietoare prin aplicarea de materiale FRP;

    7.2.3. Armarea stlpilor din beton armat cu CFRP2;

    7.2.4. Consolidare cu CFRP a cadrelor din beton armat.

    7.2.1. Consolidarea pe dou direcii la plci prin utilizarea materialelor compozite (FRP)

    Soluia de consolidare cu materiale FRP a plcilor armate pe dou direcii la ncovoiere are :

    - avantajul unui montaj rapid ;

    - dezavantajul unui cost ridicat dar i a unei flexibiliti / rigiditate sczut a materialului care poate cauza o scdere a ductilitii plcilor.

    1 FRP este abrevierea internaional pentru materialele compozite armate cu fibr (FRP = Fiber Reinforced Polymer). n normativul

    romnesc, abrevierea este PAF (Polimer Armat cu Fibr). 2 CFRP este abrevierea pentru materialele compozite armate cu fibr de carbon (CFRP = Carbon Fiber Reinforced Polymer). n

    normativul romnesc abrevierea este PAFC (Polimer Armat cu Fibr de Carbon).

  • Contribuii privind tehnologiile moderne de reabilitare structurala a elementelor din beton armat

    Capitol VII Reabilitarea structurilor de beton armat prin folosirea compozitelor pe baz de fibre de carbon ing. Cezar CIOCNEL

    Rezumat pag 28 din 44

    7.2.1.1. Program experimental

    Betonul preparat a fost conceput pentru a atinge o rezistenta medie la compresiune de 34 N/mm2 dup

    28 de zile C25/30 (Bc30). Armturile de oel sunt 10 mm din PC 52.

    Lamele de GFRP1 i CFRP au fost principalele dou materiale utilizate n acest experiment.

    GFRP: Lamele din fibr de sticla (GFRP) de grosime 1,0 mm / strat.

    CFRP: Lamele din fibr de carbon (CFRP) de grosime 1,2 mm / strat.

    S-a folosit rin epoxidic bi-component pentru amndou tipurile de materiale (GFRP i CFRP) conform specificaiilor productorului.

    Proprietile materialelor sunt enumerate n:

    - tabel 7.2.1.1 (reet beton),

    - tabel 7.2.1.2 (proprieti oel beton),

    - tabel 7.2.1.3 (proprietile materialelor de consolidare FRP)

    Tabel 7.2.1.1

    Nr. crt

    Materiale pentru 1 mc de beton C25/30

    UM Cantitate

    1. Pietris Kg 1.160

    2. Nisip Kg 690

    3. Ciment Kg 382