CAUZELE DEGRADRII CONSTRUCIILORq Durabilitatea construciilor, ca parte component a conceptului de calitate, reprezint capacitatea acestora de a-i conserva performanele pe durata exploatrii, performana reprezentnd expresia cantitativ a exigenelor utilizatorului privind caracteristicile necesare funcionrii (stabilitate, siguran n exploatare, securitate la foc, economie, etaneitate, ambian atmosferic, acustica, confort vizual etc. ). q Durabilitatea betonului este proprietatea acestuia de a rezista aciunilor climatice, chimice, de abraziune sau oricror altor procese de deteriorare pe durata de serviciu. Un beton durabil este acela care-i pstreaz, cu costuri minime de ntreinere, forma iniial, caracteristicile i funcionalitatea pe ntreaga dura de serviciu. q Prin degradare a unui material sau a unui element de construcie se nelege orice modificare n sens negativ a caracteristicilor fizice i/sau chimice modificare ce afecteaz criteriile de performan ale cldirii.

q Degradrile pot fi vizibile (aparente) sau ascunse i se pot ntlni att la elementele structurale, ct i la cele nestructurale. q Deficienele de concepie, proiectare i execuie pot fi considerate degradri iniiale ale construciilor. q Nivelul de degradare al unei construcii este invers proporional cu sigurana n exploatare a acesteia.

ACIUNEA MEDIULUI ASUPRA CONSTRUCIILORDefinind aciunile ca fiind orice cauze capabile de a genera degradri ntr-o construcie, acestea se pot clasifica n: a) aciuni mecanice; b) aciuni fizice; c) aciuni chimice.

ACIUNEA COROZIV A AERULUI

CONCENTRAIA DE DIOXID DE CARBON

AERUL MARINn atmosfera marin exist 8889,5% sruri i 10,512% sulfai. Aciunea aerului marin este complex datorit numrului mare de ioni agresivi dar mai puin intens dect dac acetia ar aciona n soluii simple.

ACIUNEA POLUANILOR DIN AER

ACIUNEA APELOR AGRESIVE DIN SOLApele din sol prezint agresivitate datorit dizolvrii n acestea a unor substane coninute n sol i a ploilor acide. O alt surs important pentru creterea agresivitii solului o reprezint infiltrarea apelor reziduale poluate.

ACIUNEA APELOR AGRESIVE DE SUPRAFAq Apele de suprafa, att cele marine ct i cele din ruri, lacuri sau fluvii, conin substane chimice dizolvate, ce sunt agresive pentru construciile aflate n contact cu acestea. q Pe lng coroziunea de tip chimic, apa n micare produce efecte de tip fizic de eroziune prin abraziune i cavitaie. q Aciunea apelor agresive este ntlnit n cazul construciilor hidrotehnice i nu face obiectul acestui curs.

MBTRNIREA MATERIALELOR

CAUZELE DEGRADRII BETONULUIDiminuarea durabilitii betonului are la origine, fie cauze interne, care provin din masa betonului, fie cauze externe, care se datoresc particularitilor mediului ambiant . Cauzele interne, capabile s iniieze distrugerea betonului prin procese fizice sau chimice ce au loc n masa sa, pot fi grupate astfel: q expansiunea unor componeni chimici duntori aflai n exces n ciment, cum sunt oxizii de calciu i de magneziu sau trioxidul de sulf ; q tensiuni mecanice difereniate, care pot fi cauzate de variaii mari de temperatur (n special, ntre feele exterioare i interiorul structurilor masive), situaie n care se produce fisurarea i, n final, dezagregarea betonului; de asemenea, agregatele cu coeficieni termici de dilatare diferii de cei ai matricei, determin variaii de volum sub aciunea temperaturii, genernd tensiuni interne;

q reaciile chimice dintre alcalii i agregate ce se dezvolt, n anumite situaii, datorit atacului exercitat de mediul bazic din piatra de ciment asupra componenilor mineralogici ai agregatelor bogai n bioxid de siliciu activ (opal, calcedonie); drept urmare, la suprafaa de contact dintre agregat i piatra de ciment, iau natere formaiuni gelice care i mresc foarte mult volumul n prezena apei, fiind capabile s produc expansiunea materialului ; q permeabilitatea betonului, aceasta fiind proprietatea structurilor poroase de a permite ptrunderea gazelor i lichidelor prin masa lor; gradul de impermeabilitate al betonului, definit drept capacitatea acestuia de a rezista la o anumit presiune fr a fi strpuns de ap, reprezint condiia hotrtoare a durabilitii, atunci cnd sunt asigurate simultan rezistenele mecanice impuse .

Cauzele externe sunt de natur fizic, mecanic, chimic, i biochimic . Factorii mecanici i fizici ce determin degradarea betonului, pot fi: aciuni mecanice statice de scurt sau de lung durat ce depesc mrimile pentru care a fost conceput construcia, aciuni mecanice repetate (oboseala dinamic), aciunea temperaturilor extreme i nghe-dezgheul repetat, aciunea electrolitic, fenomene osmotice, eroziunea betonului, contracia betonului, n msura n care, fisurile sau microfisurile aprute nlesnesc ptrunderea agenilor sub form de gaze naturale sau industriale . Degradarea fizic a betonului sub influena aciunilor mecanice se manifest, n principal, prin fisurarea zonelor sau elementelor solicitate predominant la ntindere, atunci cnd deformaiile specifice depesc valorile limit ale alungirilor. Apariia fisurii n elementele structurilor de beton armat cauzeaz numeroase inconveniente n exploatarea acestora, deoarece discontinuitile ce fragmenteaz structura intern micoreaz sensibil rigiditatea seciunilor i reduc aria zonei active de beton. Totodat, este favorizat penetrarea substanelor agresive sub form de gaze sau soluii n masa materialului, ceea ce afecteaz, nu numai betonul, ci i armtura nglobat.

Degradarea fizic a betonului sub aciunea nghe-dezgheului repetat (gelivitate) constituie o problem a betoanelor umede situate la un anumit grad de saturaie. Deteriorrile se manifest vizibil sub forma de fisuri ce se dezvolt n lungul elementelor de construcie prin exfolieri paralele, ncepnd de la exterior (marcnd n general, pierderi de mas ce apar n primele faze), sub form de rotunjiri ale muchiilor i colurilor prin reduceri de seciuni, iar n etapele premergtoare colapsului, prin dislocri masive. Compromiterea integritii betonului se produce datorit presiunii ce ia natere n masa acestuia, ca urmare a creterii volumului apei coninute n structur prin ngheare. n anumite puncte sau zone, poate fi depit rezistena la ntindere a betonului, ceea ce are drept rezultat slbirea progresiv a structuri interne, din cauza scderii coeziunii dintre componenii betonului i a aderenei matrice-agregat. Apa nu nghea simultan n toi porii; mai nti, aceasta nghea n porii cu dimensiuni mari, iar la scderea continu a temperaturii, nghea i apa n defectele structurale de amploare redus.

Factorii chimici i biochimici provoac procese de coroziune prin decalcifierea pietrei de ciment (ndeprtarea ionilor de calciu) i/sau procese de expansiune . Deteriorarea betonului se datorete rar unei singure cauze. Din acest motiv, n marea majoritate a situaiilor, este dificil s se atribuie starea de avarie unui anumit factor ce condiioneaz calitatea materialului. De regul, omogenitatea i permeabilitatea acestuia se iau n considerare simultan, inndu-se totodat cont (dac e posibil), de intercondiionrile ce intervin .

CARBONATAREA BETONULUICarbonatarea este reacia chimic care are loc ntre hidroxizii de calciu i dioxidul de carbon, care ptrunde prin pori in interiorul betonului. Penetrarea CO2 se face de la suprafa spre interior. Bioxidul de carbon atmosferic mpreun cu apa din precipitaii, formeaz o soluie de acid carbonic care, dei slab i nestabil, n mprejurri favorabile, poate reaciona cu unele substane, formnd carbonai neutri sau acizi (bicarbonai). n prezena umiditii ridicate, CO2 devine agresiv din punct de vedere chimic, distrugnd orice ciment. Acidul carbonic (H2CO3) rezultat din combinarea bioxidului de carbon cu apa imprim coroziunii cauzat betonului unele particulariti, determinate de comportarea produilor si de interaciune cu hidroxidul de calciu. Efectul agresiv al H2CO3 se datoreaz dizolvrii agentului liant al betonului (Ca) de ctre acid, care, intrnd n reacie cu Ca(OH)2 din piatra de ciment, determin apariia carbonatului de calciu insolubil.

Procesul de carbonatare a betonului nu are efecte negative asupra betonului simplu. Dimpotriv, pe grosimi mici produce creterea rezistenelor mecanice, a modulului de elasticitate i a gradului de impermeabilitate, ca urmare a efectului de etanare rezultat prin colmatarea CaCO3 n porii pietrei de ciment. Adncimea pn la care se manifest creterea rezistenelor este n general redus iar avantajele obinute sunt lipsite de importan practic. Dup ce betonul a fost carbonat, valoarea pH-ului scade de la valoarea iniial de 12,5 spre 9. n aceste condiii betonul nu mai poate oferi protecia necesar armturilor, acestea din urm fiind predispuse fenomenului de coroziune. Carbonatarea betonului nu conduce n mod automat la coroziunea armturii. Dac sunt ndeplinite anumite condiii de umiditate, chiar daca betonul e carbonatat, armatura poate s nu corodeze. Acest aspect a fost evideniat prin cercetri in situ, efectuate la construcii vechi. Astfel, au fost depistate armturi n stadii avansate de coroziune n medii cu umiditate ridicat (bi, buctrii etc.) i armturi neafectate, n medii uscate, pentru aceleai valori ale pH-ului betonului. Carbonatarea este mai rapid cnd umiditatea relativ are valori de 50-60%.

COROZIUNEA PRODUS DE IONII DE CLORClorul este un gaz de culoare galben-verzuie, cu miros caracteristic, sufocant i iritant. Efectul distructiv al clorului gazos uscat asupra betonului este relativ slab, n schimb gazul umed este extrem de duntor, acesta manifestndu-se ca un gaz agresiv, att fa de beton, ct i fa armtura din oel. Adncimea de penetrare a ionilor de clor depinde de concentraia acestora la suprafaa betonului i de variaiile de umiditate. n perioadele cu umiditate ridicat, o cantitate mare de clor ptrunde prin suciune capilar. La scderea umiditii, apa se evapor dar ionii de clor rmn. Prin acest proces, coninutul de ioni de clor poate crete semnificativ. Ionii de clor difuzeaz prin beton fr a-l dezalcaliniza motiv pentru care adncimea de ptrundere poate fi determinat doar prin analize chimice.

Ionii de clor atac att constituenii betonului, ct i armturile. Din punctul de vedere al capacitii portante, consecina cea mai important a aciunii corozive provocat de ionii de clor o constituie ruginirea armturilor existente n beton. Acestea, la rndul lor, exercit o aciune de degradare a betonului, datorit creterii volumului produilor rezultai prin corodarea fierului . Din acest motiv, n condiiile existenei ionilor de clor, oelul din elementele de beton armat trebuie s fie protejate mpotriva coroziunii printr-o acoperire de beton suficient de groas, concomitent cu creterea gradului de compactitate a acestuia.

Teorii privind coroziunea armturii sub aciunea ionilor de clor: q teoria stratului pasiv n care se presupune c stratul de oxid de pe armtur este penetrat de ionii de clor prin pori sau defecte mai uor dect ce ctre ali ioni; q teoria absorbiei care presupune c ionii de clor favorizeaz hidratarea i dizolvarea ionilor de metal; q teoria transportului complex, conform creia ionii de clor contribuie mpreun cu ionii hidroxil la formarea ionilor de fier prin coroziune.

COROZIUNEA PRODUS DE SULFAciunea compuilor sulfului asupra betonului se reduce n final la aciunea ionului SO4 ce substituie ionul OH din Ca(OH)2 din piatra de ciment. Acidul sulfuric reacioneaz n primul rnd cu hidroxidul de calciu din beton formnd gipsul. n prima faz, gipsul format cu expansiune de volum umple porii betonului, compactndu-l ntr-un strat de grosime variabil. Dac aciunea continu, intr n reacie i ali constitueni ai pietrei de ciment (aluminatul tricalcic) formnd etringitul, produs ce i mrete volumul de 2,5 ori. Ambii produi formai prin expansiune de volum cojesc betonul n straturi succesive, pe msura formrii lor. Coroziunea datorat acidului sulfuric este semnalat de obicei n industrie.

La temperatur normal, armtura este corodat puternic de ctre acidul sulfuric diluat dar este pasiv fa de acidul sulfuric concentrat. Acidul sulfuric acioneaz asupra oelului doar la umiditate mare (peste 75%) formnd iniial sulfatul feros. Sulfatul feros se transform n continuare n rugin elibernd acidul sulfuric. Acidul sulfuric eliberat atac o nou zon de oel neoxidat iar procesul continu alternnd reaciile i conducnd la o distrugere intens a armturii chiar sub aciunea unei cantiti mici de acid sulfuric. Dac armtura este deja corodat (datorit altor cauze), i bioxidul de sulf este absorbit de rugina existent transformndu-se n sulfat feros, dup care reaciile decurg ciclic prin transformarea sulfatului feros n acid sulfuric i a acidului sulfuric n sulfat feros, procesul conducnd la o degradare intens a armturii.

COROZIUNEA PRODUS DE COMPUII AZOTULUICei mai activi compui ai azotului asupra betonului sunt acidul azotic i azotatul de amoniu. n prima faz, acidul azotic dezalcalinizeaz stratul superficial de beton prin formarea azotatului de calciu care este solubil i se cojete n straturi, pe msura formrii. Armtura nu este atacat de acidul azotic concentrat ci doar de cel diluat. Aciunea azotatului de amoniu se manifest att prin coroziunea armturii, ct i prin fragilizarea i ruperea armturi n zonele n care reeaua cristalin a fost alterat.

PARTICULARITI PRIVIND COROZIUNEA ARMTURILOR PRETENSIONATECoroziunea fisurat sub tensiune reprezint fenomenul care provoac fisurarea, urmat de ruperea armturii datorit aciunii simultane a unui mediu agresiv specific i a tensiunii mecanice statice. Acest tip de coroziune const n formarea unui strat fragil de oxid la suprafaa metalului, nsoit de eliberarea de hidrogen, care ptrunde n reeaua metalic i produce local o fragilitate, n sensul c, se micoreaz capacitatea de deformare plastic a metalului n locul unde a ptruns hidrogenul. Cnd concentraia de hidrogen atinge o valoare critic, se dezvolt o fisur intergranular n prelungirea fisurii din stratul de oxid. Prin aceast discontinuitate, se produce o nou oxidare a metalului fisurat, nsoit de eliberarea unor ioni de hidrogen, care se deplaseaz, din fisura iniial, n spre zona cu concentrri mari de eforturi.

Pentru a se dezvolta coroziunea fisurat sub tensiune, trebuie s fie ndeplinite dou condiii: solicitarea mecanic (static) a armturii i atacul printr-un agent coroziv specific (hidrogen sulfurat, azotai, sulfocianur de amoniu etc.). n momentul cnd o fisur de coroziune sub tensiune atinge o dimensiune critic, ce depinde de solicitarea mecanic i de caracteristicile intrinseci ale oelului, are loc ruperea brusc a armturii. Cedarea are loc fr gtuire, coeficientul de striciune fiind zero, iar ruperea prezint un caracter casant fr avertizare. Probele extrase din srmele rupte au avut aceeai rezisten cu cea stabilit pe oelul necorodat, ceea ce nseamn c fenomenul de coroziune fisurat nu este determinat de dizolvarea fierului, aa cum se ntmpl la primele dou tipuri de coroziuni, ci acesta constituie un efect izolat, determinat de concentrarea de eforturi ntr-o zon strict localizat, fr posibilitatea apariiei unor deformaii plastice.

SINTEZA ACIUNILOR COROZIVE

ACIUNI CU CARACTER EXCEPIONAL

METODE DE EVALUARE A CARACTERISTICILOR MECANICE ALE BETONULUI SI ARMATURIIDeterminarea calitii materialelor trebuie s se efectueze la un nivel de complexitate suficient, pentru a evidenia corect degradrile aparente i ascunse i implicit, pentru a se aprecia cu o precizie satisfctoare nivelul de siguran. n acelai timp, amploarea investigaiilor concretizate prin efortul uman depus, mijloacele tehnice i de calcul utilizate, toate traduse n costuri, trebuie, n final s justifice economic soluia de reabilitare adoptat. Complexitatea investigaiilor depinde n principiu de urmtorii factori: q tipul i caracteristicile structurii; q natura i amploarea degradrilor; q mijloacele tehnice la dispoziie, existena legiferrilor n domeniu i efortul financiar disponibil pentru realizare; q importana structurii (din punct de vedere al proceselor ce le adpostete sau din punct de vedere social sau cultural) i implicit nivelul de siguran impus.

Investigaiile privind materialele se pot realiza prin: q testri simple, in situ, sunt cele care nu implic dotri cu aparatur special, putnd fi efectuate de o persoana instruit n acest sens, de tipul testrii cu fenolftalein, sondaje prin spargerea betonului sau ciocnire etc.; q investigaiile complexe, sunt cele efectuate de personal specializat, utiliznd aparatura adecvat i pot fi: in situ, direct pe structur (vezi tabelul 2.2) sau pe epruvete expuse n situ; n laborator (vezi tabelul 2.6) pe probe prelevate din structur i/sau pe epruvete executate n acest scop (expuse n laborator sau n situ).

INVESTIGAII COMPLEXE METODE INDIRECTE IN SITU

EXAMINAREA VIZUAL A ZONELOR INACCESIBILERosturile dintre elemente, cavitile, canalele, crpturile, interiorul gurilor practicate pentru sondaje i alte zone inaccesibile cu ochiul liber, se pot vizualiza prin intermediul sondelor. Sonda const dintr-o tij cu fibre optice, care canalizeaz lumina de la o surs i prin care, cu ajutorul unui sistem de lentile din captul tijei se permite vizualizarea unui cmp larg.

METODA IMPULSURILOR ULTRASONICEPrincipiul metodei const n msurarea duratei de propagare a impulsurilor ultrasonice induse n beton de ctre un emitor i recepionate de ctre un receptor dispus la o distan ce se msoar. Cunoscnd viteza de propagare a ultrasunetelor printr-un material cu caracteristici determinate i faptul c schimbarea acestora conduce la modificri ale vitezei ultrasunetelor, se pot aprecia urmtorii parametri: q rezistenele mecanice ale betonului; q omogenitatea betonului ntr-un element; q grosimea stratului de beton degradat prin aciuni fizice (foc, nghedezghe) i chimice (coroziune); q depistarea defectelor ascunse ale betonului (goluri, fisuri, rosturi de turnare, caverne, etc.).

METODA ECOULUI DE IMPACTn principiu, metoda const n aplicarea unui impuls mecanic pe suprafaa betonului i captarea printr-un receptor a undelor reflectate de neomogeniti ale betonului. Metodologia de ncercare const n msurarea frecvenei n punctul de amplitudine maxim pe spectrul frecvenelor vizualizat direct pe aparatul de msur, ntr-o zon cu beton fr discontinuiti, de grosime msurat. Cunoscnd caracteristicile betonului omogen pe spectrul frecvenelor, se poate determina prezena segregrilor n vrfurile de amplitudine, la frecvene diferite de cea determinat pe betonul omogen. Cunoscnd frecvena i vrfurile de amplitudine i viteza n betonul omogen, se poate calcula adncimea la care se gsete golul sau segregarea, precum i armtura (pentru aceasta, adncimea calculat se reduce pe jumtate, avnd n vedere c armtura este un material cu impedan acustic ridicat).

Dei metoda este clar fundamentat teoretic, cercetrile de laborator au certificat aplicabilitatea acesteia iar prelucrarea datelor este computerizat, n practic interpretarea rezultatelor prezint dificulti putnd fi aplicat doar de specialiti cu experien.

METODA UNDELOR DE SUPRAFAMetoda const n recepionarea doar a undelor de suprafa rezultate n urma unui impact aplicat pe suprafaa betonului. Procedeul se bazeaz pe proprietatea acestor unde de a se propaga cu viteze diferite n straturi cu caracteristici de omogenitate diferite. Viteza undelor rezult din msurarea duratei de propagare a undelor ntre doi receptori aflai la distan msurat, aceasta rezultnd din analiza spectrelor undelor (diferena de faz).

METODA BAZAT PE RECUL (DE DURITATE)Principiul metodei const n msurarea reculului unei mase mobile care se proiecteaz pe suprafaa unui masiv de beton, o parte din aceast energie fiind consumat de beton sub form de energie de deformare, cealalt imprimnd masei mobile un recul proporional cu duritatea betonului. Pentru ca energia iniial s fie distribuit numai ntre cele dou forme citate, este esenial ca masa betonului s fie practic infinit n raport cu cea mobil. Prin aceast metod, se poate aprecia indirect rezistena la compresiune a betonului i uniformitatea sa p baza duritii acestuia. Valoarea reculului este influenat doar de betonul din imediata vecintate a tijei. Dac testarea se efectueaz pe o granul de agregat, reculul este mai mare, iar dac aceasta se efectueaz pe un gol sau pe o granul neaderent, valoarea reculului este mai mic. Stratul de beton carbonatat de la suprafaa elementului testat conduce la valori mai mari ale reculului, ca i o suprafa uscat, chiar dac interiorul betonului este umed.

METODA BAZAT PE PENETRAREA BOLURILORn aceast metod, rezistena betonului este apreciat prin corelarea cu adncimea de penetrare a unui bol, care se mplnt n beton prin mpucare sau lovire. Metoda se utilizeaz pentru determinarea omogenitii betonului i a rezistenei acestuia. Exist mai multe variante ale metodei, unele msurnd captul nenglobat al bolului iar altele msurnd adncimea gurii lsate de acesta n beton. Metoda msurrii captului nenglobat (Windsor probe-test) const n mplntarea in beton cu ajutorul unui pistol special, utiliznd cartue cu o ncrctur exploziv determinat, a unui bol de 6,3 mm diametru i 79,5 mm lungime. Prin msurarea captului rmas nenglobat, pe o curb de calibrare determinat experimental, se apreciaz rezistena la compresiune a betonului testat. Rezultatele determinrilor depind de natura agregatelor, ca i de situaia cnd bolul ptrunde ntr-un agregat mare, caz n care adncimea de penetrare este mult mai mic. Din aceste motive, pentru o evaluare corect a situaiei, este necesar un numr mare de testri.

INVESTIGAII COMPLEXE METODE DIRECTE IN SITU

METODA BAZAT PE SMULGEREA UNEI ANCOREAceast metod const, n principiu, n evaluarea rezistenei betonului prin msurarea efortului depus pentru smulgerea unei ancore fixat ntr-o gaur forat n beton. Funcie de modul n care se fixeaz ancora i de dispozitivul de aplicare a forei, s-au dezvoltat trei variante ale acestei metode: Prima variant (const n smulgerea unei ancore fixat prin expandare ntr-o gaur de 6 mm diametru, la 20 mm adncime. Smulgerea ancorei se realizeaz prin strngerea piuliei pe un suport tripod cu 80 mm distan ntre reazeme, cu ajutorul unei chei dinamometrice. A doua variant este cea n care, ancora fixat n beton prin diferite mijloace (prin expansiune sau rini epoxidice) este extras cu un dispozitiv hidraulic aezat pe un suport inelar. A treia variant const n msurarea forei de extragere a unei ancore fixate prin expansiunea unui inel de form special.

METODA BAZAT PE SMULGEREA UNUI DISCAceast metod const n evaluarea rezistenei betonului prin msurarea efortului depus pentru smulgerea unui disc cu diametrul de 50 mm fixat de suprafaa betonului prin lipire cu rini epoxidice. i aceast metod se aplic n dou variante: discul se lipete pe suprafaa circular delimitat prin forare cu carotiera sau discul se lipete direct pe suprafaa betonului. Pentru acelai beton, rezistenele obinute prin aplicarea celei de a doua variante sunt mai mici datorit mririi numrului de seciuni posibile de rupere. Prin aceast metod, se obine direct rezistena la ntindere a betonului, cea de compresiune determinndu-se prin corelare cu rezultatele obinute pe probe, relaia dintre acestea depinznd de vrsta betonului, mrimea i tipul agregatelor, condiiile de ntrire, umiditate etc.

METODA BAZAT PE RUPEREA UNEI CAROTEMetoda a fost elaborat n Suedia i const n evaluarea rezistenei betonului prin msurarea forei aplicate lateral necesare pentru desprinderea din element a unei carote de 70 mm adncime. Ruperea carotei prin ncovoiere lateral se efectueaz cu ajutorul unei pompe hidraulice manuale. Corelaia ntre fora de rupere prin mpingere lateral si rezistena la compresiune trasnd o curb de calibrare pe cilindri sau cuburi. Cercetri mai recente au determinat influena diferitelor caracteristici ale betonului (tip de ciment i agregate, raportul ap-ciment, vrsta betonului, condiiile de ntrire). a betonului, se obine

METODA BAZAT PE EXTRAGEREA DE CAROTEDatele cele mai complete i mai apropiate de cele reale se obin pe probe extrase din elemente, procedeul utilizat fiind extragerea prin forare, cu foreze speciale a unor probe cilindrice (carote) de diferite diametre i lungimi. Aceste probe se ncearc n laborator, determinndu-se rezistena la compresiune, precum i alte proprieti fizico-chimice i caracteristici ale betonului din lucrare. Carotele se ncearc de obicei n laborator, dar s-au experimentat i metode de ncercare n situ a carotelor. Una din aceste metode const n introducerea carotei ntr-un cilindru metalic, etanat fa de carot la capete, n care se creeaz o presiune prin introducerea unui gaz. Astfel, carota este solicitat la ntindere, mrimea efortului fiind calculat funcie de presiunea gazului n momentul ruperii. O metod simpl, aplicabil n situ la carote dar i la buci neregulate de beton extrase din element, este cea n care fora de compresiune se aplic punctiform. Aparatul de ncercat utilizeaz o pomp manual.

METODE DE INVESTIGARE N PROFUNZIMEMETODA INDUCIEI ELECTROMAGNETICE PENTRU DEPISTAREA ARMTURII Metoda const n inducerea n beton a unui cmp electromagnetic care, modificndu-i intensitatea in dreptul armaturii, determin poziia acestuia. Cu aparatul numit pahometru (profometru), prezena armturii este semnalat de devierea acului indicator, putndu-se determin i grosimea stratului de acoperire cu beton i a diametrului armturii.

METODA BAZAT PE RADIOGRAFIEREA ELEMENTELORMetoda este foarte eficient n vizualizarea interiorului elementelor de beton, prin intermediul acesteia obinndu-se o harta a defectelor si poziiei armturilor. Funcie de grosimea elementelor investigate, se utilizeaz instalaii cu radiaii X (pentru grosimi pn la 45 mm) sau (pentru grosimi mai mari). Iradiind elementul cu un fascicol de radiaii, se pot vizualiza pe o plac fotografic dispus pe partea opus feei iradiate golurile din beton, zonele segregate, fisurile, rosturile de turnare, straturile cu caracteristici diferite i armturile. Deoarece toate acestea apar pe placa fotografic ntr-un singur plan, poziia lor n profunzimea elementului trebuie determinat prin expuneri succesive din poziii diferite. Prin radiografiere se vizualizeaz i straturile de beton afectate de coroziune i se poate efectua controlul injectrii canalelor la elemente cu armtur postntins.

METODA RADARMetoda se aplic la investigarea elementelor cu o fa accesibil (plci sau perei). n principiu, metoda se bazeaz pe proprietatea impulsurilor electromagnetice de scurt durat de a fi reflectate de suprafaa defectelor sau armturilor ntlnite n cale. Impulsurile sunt emise de un generator, prin intermediul unei antene dispus la suprafaa betonului care i recepioneaz ecoul, determinnd astfel durata de propagare a impulsului, ntre momentul emisiei i recepiei vizualizat apoi prin intermediul unui nregistrator grafic. Tehnologii mai sofisticate permit nregistrarea ecoului i color. Metoda se recomand pentru determinarea grosimii plcilor de beton accesibile pe o singur parte (la drumuri) i a grosimii stratului la sisteme multistratificate.

METODA TERMICMetode termice de determinare a defectelor se aplic, n special, la plcile la care exist acces doar pe o singur fa i se bazeaz pe proprietatea betonului de a emite difereniat cldura acumulat ntr-o perioad diurn de nsorire, funcie de prezena defectelor structurale n masa sa. Msurarea cmpului de temperatur (termometrie) sau vizualizarea acestuia prin radiaiile infraroii (termografie) emise la suprafaa elementului, ofer o hart a zonelor cu degradri (segregri, goluri, exfolieri ale stratului de acoperire etc.). Echipamentul de termografiere n infrarou este compus dintr-o surs de putere la care se ataeaz camera de nregistrare n infrarou capabil de a oferi o imagine pe un monitor, camera video i un computer capabil de a prelucra i suprapune imaginile, astfel nct s se poat sesiza diferenele de temperatur de pn la 0,10 C. Testrile sunt ns influenate de condiiile atmosferice. Metoda este standardizat n SUA pentru determinarea degradrilor la plcile podurilor, dar poate fi utilizat i pentru controlul faadelor la cldiri.

METODA MSURRII DIFERENEI DE POTENIAL PE ARMTURIMetoda se bazeaz pe msurarea diferenei de potenial dintre un punct de pe armtur i un electrod de referin. Electrodul de referin este realizat dintr-o bar de cupru n soluie de sulfat de cupru, contactul cu betonul realizndu-se prin intermediul unui material spongios (burete). Acest electrod este legat la borna pozitiv a unui voltmetru, n timp ce borna negativ este conectat de armtura dezgolit ntr-un punct. Prin msurarea diferenei de potenial ntr-o reea de puncte, se poate trasa o hart cu liniile de potenial egal (fig. 2.41.b), rezultatele msurtorilor interpretndu-se astfel: q pentru potenial de peste 350 mV, este foarte ca posibil procesul de coroziune s fie foarte activ (probabilitate 90%); q pentru potenial ntre 200 mV i 350 mV, exist incertitudini privind coroziunea armturii (probabilitate 50%); q pentru potenial mai mic de 200 mV, este foarte probabil s nu existe proces corosiv pe armtur (probabilitate 95%).

METODA MSURRII REZISTIVITII BETONULUIDeoarece metoda msurrii potenialului pe armtur nu permite determinarea vitezei de coroziune, cercetri recente [98] au evideniat posibilitatea determinrii vitezei de coroziune a armturii prin msurarea rezistivitii betonului. Rezultate satisfctoare au fost obinute prin utilizarea unui montaj cu patru electrozi, curentul indus prin electrozii laterali fiind msurat ntre electrozii centrali. Rezultatele msurtorilor pot fi interpretate n felul urmtor: q pentru rezistivitate mai mare ca 20 kcm, viteza de coroziune este neglijabil; q pentru rezistivitate ntre 10 i 20 k cm, viteza poate fi considerat mic; q pentru rezistivitate ntre 5 i 10 k cm, viteza de coroziune este ridicat; q pentru rezistivitate mai mic de 5 k cm, viteza de coroziune este foarte mare.

Trebuie menionat faptul c msurtorile sunt influenate de mai muli factori (stratul de beton carbonatat de la suprafaa betonului, prezena srurilor sau a unui strat superficial cu rezistivitate sczut), motiv pentru care metoda se recomand a fi utilizat mpreun cu cea a msurrii potenialului, rezultatele necesitnd competen n interpretare.

METODE DE DETERMINARE A PROPIETATILOR FIZICE SI CHIMICE ALE BETONULUIMETODA CU NEUTRONI PENTRU DETERMINAREA UMIDITIIAceast metod se bazeaz pe posibilitatea determinrii

procentului de atomi de hidrogen aflai n masa unui material bombardat cu neutroni rapizi i numrarea neutronilor leni, formai n urma interaciunii neutronilor rapizi cu atomii de hidrogen coninui n apa legat fizic sau chimic din beton, compus ce conine cantitatea predominant de hidrogen. Sondele de suprafa furnizeaz informaii reprezentative pentru o adncime ntre 10 ... 15 cm.

METODA ABSORBIEI UNDELOR ELECTROMAGNETICE PENTRU DETERMINAREA UMIDITIIMetoda se bazeaz pe proprietatea moleculelor de ap, bipolare, de a se orienta n sensul cmpului electromagnetic. Dac acesta i schimb orientarea cu o anumit frecven, dipolii nu mai reuesc s urmreasc aceast schimbare, energia absorbit ajungnd s fie nul. Aparatele construite pe acest principiu sunt compuse dintr-un emitor i un receptor radar care, aezate de o parte i de alta a elementului msoar atenuarea undelor n element. Determinarea umiditii n situ presupune trasarea unor curbe de calibrare, prin msurarea atenurii undelor ce strbat materiale avnd umiditate cunoscut. Determinnd cantitatea de ap legat fizic i chimic (prin metoda bazat pe ncetinirea neutronilor rapizi) i a apei libere din beton prin metoda electromagnetic se creeaz posibilitatea determinrii cantitii de ciment cuprinse n unitate de volum.

METODA MSURRII REZISTENEI ELECTRICE PENTRU DETERMINAREA UMIDITIIInstrumentele moderne, cu gabarit redus i care afieaz direct umiditatea materialului la suprafaa elementului sau n adncime, utilizeaz ca principiu msurarea constantelor dielectrice ale materialului funcie de cmpul magnetic, innd cont i de influena eventualelor impuriti (sare de exemplu) coninute n ap.

METODE DE DETERMINARE A PERMEABILITIIPERMEABILITATEA LA AP n situ, permeabilitatea betonului se poate aprecia prin msurarea cantitii de ap absorbit de beton n unitatea de timp pe unitatea de suprafa sau prin msurarea duratei n care un volum de ap determinat este absorbit de beton. Pentru determinarea absorbiei se utilizeaz dispozitive montate pe suprafaa betonului sau n guri forate, apa penetrnd normal sau sub presiune. PERMEABILITATEA LA AER Permeabilitatea la aer a betonului determinat n situ, poate fi definit ca fiind durata n care aerul, penetrnd prin beton, determin o revenire a presiunii ntr-o cavitate din beton sau ntr-o incint delimitat etan pe suprafaa betonului pn la o anumit valoare, apriori impus. Determinarea permeabilitii la aer se poate efectua i prin msurtori la suprafaa betonului, caz n care se delimiteaz cu ajutorul unei ventuze lipite, un spaiu vacumant. Timpul de revenire a presiunii pn la o valoare determinat funcie i de porozitatea betonului, reprezint o msur a permeabilitii la aer a acestuia.

INVESTIGAII DE LABORATORTipuri de probe prelevate din structur Probele prelevate din structur pot fi prelevate prin dislocarea de material sau colectarea unor resturi de materiale provenite din elementele degradate, prin extragerea de carote sau a unor elemente ntregi, la demolare. Materialul dislocat dintr-un element provine de obicei din stratul de acoperire cu beton a armturii sau din rugina de pe armtur. Probele astfel obinute se izoleaz n pungi de plastic, notndu-se poziia exact i condiiile de extragere, data extragerii, primele observaii vizuale etc., pe acestea putndu-se efectua analize chimice pentru determinarea concentraiilor de substane penetrate n beton i analize petrografice. n cazul n care, proba prelevat are un volum suficient pentru a putea fi prelucrat prin tiere i lefuire sub form de cuburi sau plci, acestea pot fi folosite pentru determinri de rezisten, permeabilitate sau difuzie.

Carotele extrase din elemente se preteaz la investigaii complexe, pentru determinarea caracteristicilor fizice i chimice ale betonului ct i a rezistenei la compresiune. Prin metode gravimetrice se poate determina volumul golurilor din beton, natura i cantitatea agregatelor, eventual pe sorturi i n final, cu o oarecare precizie, raportul a/c. De asemenea, prin analize efectuate la microscopul cu polarizare sau prin difracia razelor X se pot determina constituenii pietrei de ciment. Pentru efectuarea analizelor chimice, materialul din carot se desface n felii (de 10 mm grosime de exemplu), prin tiere sau spargere, analizndu-se miezul acestora, deoarece la tiere, prin temperaturile foarte mari dezvoltate prin frecarea forezei i a rcirii cu ap nveliul superficial al carotei se altereaz. n acest mod se poate obine o imagine mult mai corect a penetrrii substanelor agresive n beton. Pe carote se determin rezistenele betonului, modulul de elasticitate, rezistena la nghe-dezghe, permeabilitatea, coeficientul termic, acestea putnd fi corelate cu analizele chimice i petrografice.

Rezult evident c, analizele pe carote dau cele mai detaliate i credibile informaii asupra caracteristicilor materialului ntr-un element, dar prezint dezavantajul c sunt scumpe i n plus, nu este posibil extragerea de carote din toate zonele semnificative la un element. Elementele prelevate din construcii pot fi ncercate doar, n cazul n care se dezafecteaz structura respectiv (altfel, ncercarea se efectueaz n situ), informaiile culese pe aceast cale servind pentru aprecieri efectuate la elemente similare, sau exploatate n condiii similare. Determinrile efectuate n situ se coreleaz cu cele efectuate n laborator, confirmarea acestora realizndu-se prin urmrirea comportrii sub ncrcare a elementului, pn la pierderea capacitii portante.

DETERMINRI DE COROZIUNETestrile de coroziune efectuate n laborator urmresc, n principal, dou aspecte i anume: determinarea mecanismului de coroziune i prognozarea desfurrii n timp a fenomenelor. Aceasta presupune adoptarea unei metode sau metodologii adecvate, cu valabilitate, pe ct posibil general, prin care aceste fenomene s fie evideniate i comparate cu un etalon. Proba etalon cea mai concludent este cea expus condiiilor reale, deci n situ, timp ndelungat. Cum determinrile de laborator se efectueaz rapid, devine evident c nu se poate beneficia practic de acest etalon, pentru care trebuie cutate regulile de extrapolare a rezultatelor la cazurile reale. n acest sens, trebuie rezolvate o serie de probleme legate de: q tipul de material utilizat (past, mortar sau beton); q forma i dimensiunile epruvetelor; q numrul de epruvete i vrsta la care se ncearc; q condiiile de degradare i de expunere a epruvetelor; q gradul de maturizare al epruvetelor; q perioada n care observaiile trebuie s se desfoare; q condiiile de agresivitate; q alte variante ce intr n interaciune (stri de eforturi, fisurare).

Mai trebuie menionate dou aspecte eseniale n privina interpretrii rezultatelor i cercetrilor de laborator i anume: q imposibilitatea exprimrii rezultatelor printr-o mrime msurabil din cadrul unei uniti comune, impune adoptarea unor scri care nu pot fi dect relative; q extrapolarea rezultatelor obinute n condiii de laborator la situaiile reale din teren, nu poate fi fcut dect cu o oarecare aproximaie.

DETERMINRI DE REZISTENn principiu, toate determinrile de rezisten, de laborator, prevzute de standarde, normative sau instruciuni pentru betoane noi se pot efectua i n cazul studiilor de durabilitate. De asemenea, aproape toate ncercrile n situ se pot reproduce i n laborator. O caracteristic important a betonului, ce nu poate fi evaluat direct n situ, este modulul de elasticitate static, care se determin n laborator pe carote.

DETERMINAREA CARACTERISTICILOR FIZICEn laborator se pot determina principalele caracteristici fizici ai betonului: q porozitatea q densitatea q msurarea temperaturii (la care o prob de beton a fost expus n timpul unui incendiu) q difuzia q permeabilitatea la lichide q permeabilitatea la gaze.

ANALIZE CHIMICE

Analizele chimice efectuate pe betoane i armturi sunt foarte importante pentru evaluarea durabilitii elementelor i trebuie s elucideze urmtoarele aspecte: q identificarea agentului coroziv; q determinarea adncimii de penetrare; q concentraia agentului coroziv n beton i pe armtur; q modificrile n compoziia chimic a betonului i armturii.

PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALEPrelucrarea rezultatelor obinute la msurtorile efectuate pe elemente cu degradri, ridic probleme deosebite, n a discerne din mulimea de valori msurate pe cele care caracterizeaz ntr-adevr materialele degradate, de cele rezultate din erori de msurare. n acest sens, trebuie stabilite: q zonele de pe element/structur n care se efectueaz determinrile, q numrul acestor zone i q numrul i tipul de metode aplicate pentru determinare. Aceste elemente se apreciaz la nceput pe baza observaiilor vizuale i depind de pregtirea i experiena specialistului, pe parcurs, funcie de rezultatele obinute, acestea putnd fi modificate.

STABILIREA NUMRULUI DE DETERMINRINumrul de determinri necesar aprecierii calitii medii a unui material sau proces poate fi calculat cu relaia:

n = F o E

2

q F - este un numr ce corespunde unei probabiliti foarte sczute, ca diferena dintre rezultatele obinute la testri i rezultatul considerrii tuturor caracteristicilor i condiiilor de exploatare a elementului, s nu fie mai mari ca E (pentru o probabilitate de 4,5%, F = 2); q 0- abaterea standard apreciat; q E - eroarea maxim permis ntre rezultatele determinrilor si rezultatul considerrii tuturor caracteristicilor i condiiilor de exploatare a elementului.

Pentru aplicarea relaiei, este necesar cunoaterea prealabil, empiric a ctorva mrimi, cum ar fi abaterea standard sau un raport, chiar aproximativ, ntre numrul determinrilor caracteristicilor reale ale materialului i cele alterate. Aceste mrimi se pot aprecia pe baza experienei sau a unor determinri preliminare. Mrimea abaterii standard poate fi modificat pe parcursul efecturii ncercrilor, iar numrul de determinri se mrete sau se micoreaz pentru obinerea nivelului de ncredere impus. Dup cum se observ, relaia este orientativ, dar poate aprecia ordinul de mrime al numrului de determinri necesare, fiind aplicabil, n primul rnd, pentru determinrile de rezisten, care trebuie ns completate cu determinrile fizice i chimice.

PRELUCRAREA STATISTIC A DATELORPrelucrarea statistic a datelor experimentale se efectueaz prin metode, n general clasice, cunoscute. Problemele care apar n cazul evalurii caracteristicilor materialelor degradate se refer la dou aspecte, i anume: q stabilirea granielor (intervalelor), care s delimiteze valorile caracteristicilor determinate; q diferenierea, dintre valorile reale ale rezultatelor i cele determinate, de erori de msurare i/sau interpretare, avnd n vedere c acestea pot coincide n cazul materialelor cu degradri. Zonele degradate se pot delimita de cele nedegradate prin impunerea mrimii abaterii ptratice medii fa de valoarea medie calculat pe o anumit zon. n ceea ce privete decelerarea valorilor corect msurate pe materialul degradat, de eventualele erori de msurare, aceasta rmne, de fapt, n seama specialistului care, pe baza coroborrii mai multor date observate, poate face aceast operaie.

PRELUCRRI STATISTICE SIMPLEPrelucrarea cu metode statistice clasice a datelor reprezentnd o mulime de valori Xi determinate, implic calcularea: - mediei valorilor:

Xi X=ns=

- abaterii standard:

(X i X )n 1

Rezultatele obinute se interpreteaz funcie de precizia impus, pentru creterea creia se poate aplica o metod de eliminare a datelor afectate de erori aberante.

Dac, pentru analizarea unei mrimi, cum ar fi rezistena la compresiune, se noteaz cu: q - rezistena medie q Rmin - rezistena minim acceptabil; q p - factorul de probabilitate care caracterizeaz procentul de determinri ce pot fi sub valoarea Rmin; q - abaterea standard, se poate scrie:

R = Rmin + p

R R min p=

Cunoscnd calitatea betonului impus de proiect i procentul (sau numrul) admis de probe (determinri) sub limita acceptabil (n conformitate cu standardele n vigoare, funcie de tipul elementului i al structurii, importana cldirii etc.), se poate calcula valoarea medie necesar a parametrului msurat (respectiv rezistena la compresiune a betonului).

Cunoscnd valorile (determinate la testare), Rmin (impuse de proiect) i (calculat) se determin p, valoare pe baza creia se estimeaz procentul de determinri sub valoarea limit. Se pot astfel compara valorile proiectate ale caracteristicilor materialelor, cu cele determinate experimental i se pot trasa zonele cu diferite procentaje ale determinrilor peste sau sub limitele stabilite.

PRELUCRRI STATISTICE DETALIATEAcestea se pot efectua atunci cnd se dispune de determinri ale aceleiai caracteristici, efectuate prin diferite metode. n acest caz se aplic relaii din statistica bayesian, prin care estimrile existente (cele proiectate, de exemplu) sau obinute printr-o anumit metod sau combinaii de metode, considerate estimri apriori sunt utilizate pentru o nou estimare, aposteriori.

REZISTENA MEDIE CALCULAT PE BAZA DETERMINRILOR PE CAROTE I INFORMAII APRIORI (DIN PROIECT)

Densitatea de repartiie a distribuiei normale (Gauss) a rezistenei betonului la compresiune este:f(x) = (2 2 ) 1 2

1 R R 2 exp 2

unde: R - este rezistena la compresiune (variabila aleatoare) - abaterea standard - valoarea medie a rezistenei.

n teoria bayesian, rezistena medie se consider, de asemenea, variabil aleatoare, pentru care densitate de repartiie este: R R apr 2 1 f(R ) = (2 apr ) exp 2 apr 1 2

2

unde:

- este valoarea medie a rezistenei (variabil aleatoare) apr - abaterea standard apriori pentru R Rapr - valoarea medie apriori pentru R. n final, se obin pentru valoarea rezistenei i abaterii standard, expresiile: n 1 2 X + 2 apr o = n 1 + 2 2 apr o R apr 2 2 o apr 2 2 n apr + o

R apo

2 apo

=

unde: Rapo - este valoarea rezistenei aposteriori, - abaterea standard aposteriori, - media aritmetic a celor n rezistene determinate pe carote, - abaterea standard prescris (acceptat) a rezistenei.

REZISTENA MEDIE CALCULAT PE BAZA DETERMINRILOR PE CAROTE, A VITEZEI ULTRASUNETELOR SI INFORMAII APRIORIViteza ultrasunetelor se convertete n rezisten a betonului printr-o curb de calibrare de forma: E(x|v) = v unde: x - este rezistena la compresiune, v - viteza ultrasunetelor, , - constante.

Eroarea de calibrare (apreciat ca fiind constant) este dat de relaia:

( )x| v

2

1 m = [x i E(x i | v i )] m 2 i =1

2

unde m este numrul de determinri utilizate la trasarea curbei de calibrare. Distribuia vitezei ultrasunetelor este reprezentat de valoarea medie i abaterea standard (Sv)2. Variaia valorii medii a rezistenei la compresiune apreciat prin viteza ultrasunetelor este dat de relaia:

(x | v )2 1 + v i v ( Ei )2 = m Sv

Exprimnd mai departe distribuia normal (gaussian) a valorilor n funcia densitii de repartiie pentru valoarea medie a vitezei ultrasunetelor, E(x|v) i abaterile standard: (x|v)2 + (Ei)2 n prima etap i (x|v)2 + (Ei)2 + (o)2 = (Si)2 n a doua etap, i aplicnd relaiile bayesiene pentru a exprima rezistena medie aposteriori a betonului, se obin relaiile:r 1 2 n E( x i | v i ) 1 2 + apr / 2 R apr / 2 Si Si Si i =1 i =1 = r 1 2 1 / 2 + apr i =1 Si

R apo

2 apo

1 apr / 2 i =1 Si = r 1 2 2 apr + 1 / i =1 Si r

Considernd aceste valori la rndul lor ca fiind apriori i combinndu-le cu valorile rezistenei determinate pe carote, prin aplicarea relaiilor de la paragraful precedent se obine o valoare aposteriori final a rezistenei betonului.

EVALUAREA NIVELULUI DE SIGURAN A CLDIRILOREvaluarea construciilor existente implic elucidarea a dou aspecte fundamentale, i anume: q aprecierea rezervelor de capacitate portant a elementelor/structurii ca urmare a degradrilor suferite; q aprecierea duratei de exploatare a construciei n ipoteza n care se adopt sau nu msuri de reabilitare i/sau protecie. Evaluarea nivelului de siguran a cldirilor existente se face n trei faze distincte: q faza de culegere a datelor preliminare q faza de investigare a degradrilor q faza de evaluare a rezervelor de capacitate portant i a duratei estimate de exploatare.

EVALUAREA PRIN MIJLOACE SIMPLE A NIVELULUI DE DEGRADARE A ELEMENTELOREvaluarea prin mijloace simple a nivelului de degradare implic definirea unor scri de degradare, plecndu-se de la nivelul de degradare nesemnificativ i ajungndu-se pn la nivelul de degradare foarte grav. Termenii mai sus menionai au conotaii vagi i pot prezenta diferene de la caz la caz, funcie de persoana care face evaluarea. n aceste condiii, deoarece determinrile simple nu pot oferi o precizie satisfctoare, ele sunt utilizate pentru stabilirea complexitii investigaiilor ulterioare.

GRADUL DE DEGRADARE LA FISURARE

DEFORMAII REZIDUALE ASOCIATE STRII DE FISURARE

DEFORMAII REZIDUALE ASOCIATE GRADULUI DE DEGRADARE LA STRUCTURILE DIN CADRE

DEFORMAII REZIDUALE ASOCIATE GRADULUI DE DEGRADARE LA STRUCTURILE DIN DIAFRAGME

INFLUENA DEGRADRILOR BETONULUI DIN STLPI ASUPRA CAPACITII PORTANTE

INFLUENA ARMTURILOR DEGRADATE ASUPRA CAPACITII PORTANTE

STABILIREA REZERVELOR DE CAPACITATE PORTANTProcesul de evaluare propriu-zis a rezervelor de capacitate portant cuprinde: q verificarea exigenelor de conformare i alctuire structural; q verificarea condiiilor pe care trebuie s le ndeplineasc elementele nestructurale, instalaiile, echipamentele, utilajele etc.; q cuantificarea strii de degradare a construciei produse de aciuni seismice i neseismice; q verificarea condiiilor de rezisten structural; q verificarea condiiilor de deformabilitate structural. Pe baza rezultatelor evalurii calitative i a evalurii prin calcul se stabilete vulnerabilitatea construciei n ansamblu i a prilor acesteia, respectiv, riscul seismic, ca indicator al efectelor probabile ale cutremurelor caracteristice amplasamentului asupra construciei analizate.

Stabilirea riscului seismic pentru o anumit construcie se face prin ncadrarea acesteia ntr-una din urmtoarele patru clase de risc: q Clasa Rs I, din care fac parte construciile cu risc ridicat de prbuire la cutremurul de proiectare corespunztor strii limit ultime; q Clasa Rs II, n care se ncadreaz construciile care sub efectul cutremurului de proiectare pot suferi degradri structurale majore, dar la care pierderea stabilitii este puin probabil; q Clasa Rs III, care cuprinde construciile care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezenta degradri structurale care nu afecteaz semnificativ sigurana structural, dar la care degradrile nestructurale pot fi importante; q Clasa Rs IV, corespunztoare construciilor la care rspunsul seismic ateptat este similar celui obinut la construciile noi, proiectate pe baza prescripiilor n vigoare.

Evaluarea siguranei seismice i ncadrarea n clasele de risc seismic se face pe baza a trei categorii de condiii care fac obiectul investigaiilor i analizelor efectuate n cadrul evalurii. Msura n care cele trei categorii de condiii sunt ndeplinite este cuantificat prin intermediul a trei indicatori, care sunt: q gradul de ndeplinire a condiiilor de conformare structural i alctuire a elementelor structurale i a regulilor constructive pentru structuri care preiau efectul aciunii seismice. Acesta se noteaz cu R1 i se denumete prescurtat gradul de ndeplinire a condiiilor de alctuire seismic; q gradul de afectare structural, notat cu R2, reprezint o msur a degradrilor structurale produse de aciunea seismic i de alte cauze; q gradul de asigurare structural seismic, notat cu R3, reprezint raportul ntre capacitatea i cerina structural seismic. Acest indicator se determin pentru starea limit ultim (ULS). Valorile celor trei indicatori se asociaz cu o anumit clas de risc ajutnd la stabilirea concluziei finale privind rspunsul seismic ateptat i ncadrarea ntr-o anumit clas de risc seismic, precum i n stabilirea deciziei de intervenie.

Indicatorul R1 ia valori pe baza punctajului atribuit fiecrei categorii de condiii de alctuire, dat n lista specific tipului de construcie analizat, din anexa corespunztoare a Normativului P100-3/2008. Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcia analizat, asociate celor patru clase de risc seismic, n limita unui punctaj maxim R1,max = 100, corespunztor unei construcii care ndeplinete integral toate categoriile de condiii de alctuire.

Indicatorul R2 ia valori pe baza punctajului atribuit diferitelor categorii de degradri structurale i nestructurale, dat n lista specific tipului de construcie analizatnormativului P100-3/2008. Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcia analizat, asociate celor patru clase de risc seismic, n limita unui punctaj maxim R2,max = 100, corespunztor unei construcii cu integritatea neafectat de degradri.

Indicatorul R3 evideniaz capacitatea de rezisten i de deformabilitate a structurii, n ansamblu, n raport cu cerinele seismice i se determin la nivelul de la baza structurii. Modul de evaluare a gradului de asigurare seismic depinde de metodologia de evaluare, dup cum urmeaz.

Metodologia de nivel 1Indicatorul R3 se determin n termeni de rezisten, cu relaiile:

n care: este valoarea de referin admisibil a efortului unitar tangenial n elementele verticale; valoarea se d n anexa B din Normativul P100-3/2008. este efortul unitar tangenial mediu calculat conform punctului 6.7.2(6) din Normativul P100-3/2008.

Metodologia de nivel 2Se determin valorile individuale ale indicatorului R3j, pentru fiecare din elementele structurale, cu relaia:

n care: este efortul secional capabil, n elementul j este efortul secional de proiectare, n elementul j este factorul de comportare specific al elementului structural j, dat n anexa B din Normativul P00-3/2008. Indicatorul R3 la nivelul structurii se determin, cu relaia:, ,

n care: , este fora tietoare capabil a elementului vertical j , este fora tietoare n elementul j, obinut pe baza valorilor din spectrul de rspuns neredus este factorul de comportare specific al elementului structural j.

Metodologia de nivel 3Indicatorul R3 se determin n termeni de deplasare, cu relaia:

n care: este deplasarea lateral ultim (capabil) a structurii la nivelul considerat caracteristic (de regul la vrful construciei) este deplasarea lateral impus structurii de cutremur, la acelai nivel. ncadrarea construciei n clase de risc seismic n baza valorilor R3 se face conform tabelului urmtor.

ESTIMAREA DURATEI DE SERVICIUDurata de serviciu a unei construcii reprezint perioada de timp n care toate proprietile cldirii se menin la valori acceptabile n condiiile unei ntreineri curente. Deoarece degradarea betonului armat este un fenomen complex cu multe variabile, durata de serviciu poate fi afectat de erori mari, valoarea acesteia fiind de obicei una pur informativ. n procesul de estimare a duratei de serviciu pentru un element sau o construcie trebuie s se in cont de: q aciunile fizice, chimice i biologice din mediul de exploatare; q caracteristicile materialelor utilizate: q influena defectelor structurale.

Evaluarea duratei de serviciu se poate face prin urmtoarele metode: q evaluarea bazat pe experien; q evaluarea prin comparaii cu situaii similare; q evaluarea prin ncercri accelerate; q evaluarea prin modelare matematic a procesului de degradare; q evaluarea prin analize stochastice.