7.1.2.Fundatii tip bloc si cuzinet

Fundatiile tip bloc de beton si cuzinet sunt alcatuite dintr-un bloc de beton simplu pe care reazema un cuzinet de beton armat în care se încastreaza stâlpul (fig. 7.4).

7.1.2.1. Blocul de beton simplu se realizeaza respectând urmatoarele conditii:

a)      înaltimea treptei este de minimum 400 mm la blocul de beton cu o treapta;

b)      blocul de beton poate avea cel mult 3 trepte a caror înaltime minima este de 300 mm; înaltimea treptei inferioare este de minimum 400 mm;

c)      clasa betonului este minim C4/5; daca în bloc sunt prevazute armaturi pentru ancorarea cuzinetului clasa betonului este cel putin C8/10;

d)      înaltimea blocului de beton se stabileste astfel încât tg sa respecte valorile minime din tabelul 7.2; aceasta conditie va fi realizata si în cazul blocului realizat în trepte (fig. 7.4);

e)      rosturile orizontale de turnare a betonului se vor trata astfel încât sa se asigure conditii pentru realizarea unui coeficient de frecare supraunitar între cele doua suprafete.

Fig. 7.4 Fundatii cu bloc de beton simplu si cuzinet de beton armat

. Tabelul 7.2

Presiunea efectiva pe teren (kPa)

Valori minime tg functie de clasa

betonului

C4/5C8/10 sau mai mare

200 1.15 1.05250 1.30 1.15300 1.40 1.30350 1.50 1.40400 1.60 1.50600 2.00 1.85

7.1.2.2. Cuzinetul de beton armat se proiecteaza respectând urmatoarele:

a)      cuzinetul se realizeaza cu forma prismatica;

b)      dimensiunile în plan (lc si bc) vor respecta urmatoarele conditii:

- sa fie mai mari decât dimensiunile care asigura limitarea presiunilor pe planul de contact cu blocul la valori mai mici decât rezistenta de calcul la compresiune a betonului;

- se recomanda urmatoarele intervale pentru raportul lc/L respectiv bc/B:

                    bloc de beton cu o treapta: lc/L = 0.50 0.65

                    bloc de beton cu mai multe treapte: lc/L = 0.40 0.50

c)      înaltimea cuzinetului (hc) va respecta urmatoalele valori minime:

- hc 300mm;

- hc/lc 0.25;

- tg 0.65 (fig. 7.4); daca tg 1.00 nu este necesara verificarea cuzinetului la forta taietoare;

- valori minime impuse de conditia de ancorare a armaturilor pentru stâlp, cu lungimea lancorare + 250 mm, unde lancorare este definita în reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90;

d)                  clasa betonului este minim C8/10; clasa betonului rezulta si din conditia de rezistenta la compresiune locala a betonului din cuzinet în sectiunea de încastrare a stâlpului (de regula, Rc_cuzinet 0.7Rc stâlp);

e) rostul de turnare dintre bloc si cuzinet se trateaza astfel încât sa se realizeze continuitatea betonului sau, cel putin, conditiile care asigura un coeficient de frecare 1.0 (definit în reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90).

7.1.2.3. Calculul momentelor încovoietoare pozitive în cuzinet se face considerând încastrarea consolelor în sectiunile de la fata stâlpului (fig. 7.5).

Fig. 7.5

Presiunile pe suprafata de contact dintre cuzinet si bloc, functie de care se determina eforturile sectionale în cuzinet, sunt determinate de solicitarile din stâlp (nu se tine cont de greutatea cuzinetului).

Presiunile pe suprafata de contact dintre cuzinet si blocul de beton, daca nu apar desprinderi sau aria activa este cel putin 70%, se determina cu relatiile (7.3):

sau (7.3)

daca: pc2<0, atunci se admite pc2=0 iar pc1 se determina cu relatiile (7.4):

sau

(7.4)

unde: NC, MC(x) si MC(y), sunt forta axiala si momentele încovoietore la nivelul talpii cuzinetului.

Momentele încovoietoare în cuzinet se calculeaza cu (7.5) si (7.6):

(7.5)

, (7.6)

Daca aria activa de pe suprafata de contact cuzinet – bloc este mai mica decât 70% din talpa cuzinetului (lcxbc):

Mx= MC(x) si, respectiv, My= MC(y) (7.7)

7.1.2.4. Armarea cuzinetului va respecta urmatoarele conditii:

a) Armatura de la partea inferioara:

-se realizeaza ca o retea de bare dispuse paralel cu laturile cuzinetului; aria de armatura rezulta din verificarea la moment încovoietor în sectiunile de la fata stâlpului (fig. 7.5);

- procentul minim de armare pe fiecare directie este 0.10% pentru armaturi OB37 si 0.075% pentru armaturi PC52;

- diametrul minim al armaturilor este de 10 mm;

- distanta maxima între armaturi va fi de 250 mm; distanta minima este 100 mm.

-armatura se distribuie uniform pe latimea cuzinetului si se prevede la capete cu ciocuri cu lungimea minima de 15.

b) Armatura de la partea superioara :

- se dispune daca cuzinetul are desprinderi de pe blocul fundatiei ;

- se realizeaza ca o retea de bare dispuse paralel cu laturile cuzinetului si ancorate în blocul de beton simplu, dupa modelul din fig. 7.4.b;

- aria de armatura pe fiecare directie rezulta din:

• verificarea la compresiune excentrica a sectiunii de beton armat pe suprafata de contact dintre cuzinet si bloc; în verificare se va considera rezistenta de calcul a betonului (Rc

*) cu valoarea:

(7.8)

unde: bc este latimea talpii cuzinetului (fig. 7.5);

•daca zona comprimata pe talpa cuzinetului este mai mare de 70% din aria talpii, pentru dimensionarea armaturilor de ancorare în bloc se poate considera si o schema de calcul bazata de preluarea de armatura a rezultantei volumului de eforturi unitare de întindere de pe suprafata de contact, obtinuta dintr-o distributie liniara a presiunilor;

• verificarea la moment încovoietor negativ a cuzinetului încarcat cu fortele dezvoltate în armaturile de ancorare;

- diametrul minim al armaturilor este de 10 mm;

- distanta între armaturi va fi de minim 100 mm si maxim 250 mm.

c) Armaturile pentru stâlp (mustati):

- armaturile verticale din cuzinet, pentru conectarea cu stâlpul de beton armat, rezulta în urma

dimensionarii/verificarii stâlpului;

- armaturile din cuzinet se alcatuiesc astfel încât în prima sectiune potential plastica a stâlpului,

aflata deasupra fundatiei, barele de armatura sa fie fara înnadiri;

- etrierii din cuzinet au rol de pozitionare a armaturiilor verticale pentru stâlp si se dispun în cel

putin în 2 sectiuni;

- armaturile trebuie prelungite în fundatie pe o lungime cel putin egala cu lungimea de

ancorare majorata cu 250 mm;

- armaturile înclinate se dispun pentru preluarea fortei taietoare în consolele cuzinetului daca

tg < 1 (fig. 7.4) si se dimensioneaza având ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90.

7.2. Fundatii pentru stâlpi de beton armat prefabricati

Fundatiile izolate pentru stâlpi de beton armat prefabricat pot fi realizate ca fundatii tip pahar (fig. 7.6).

Fig. 7.6 Fundatie tip pahar pentru stâlp prefabricat

7.2.1. Dimensiunile sectiunilor de beton

7.2.1.1. Înaltimea paharului HP

Înaltimea paharului HP se stabileste respectând urmatoarele cerinte:

- asigurarea lungimii de ancoraj (lancoraj) a armaturilor longitudinale din stâlp: HP lancoraj + 250mm;

HP se poate reduce daca armatura este întoarsa la baza stâlpului;

- lancoraj se determina având ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90, considerând conditii normale de solicitare;

- conditiile de aderenta sunt stabilite functie de modul de realizare a stâlpului prefabricat;

- limitarea efectului fortei taietoare pe lungimea de stâlp introdusa în pahar:

(7.9)

unde: MST.cap - momentul capabil al stâlpului în sectiunea de la fata paharului;

lS, bS - dimensiunile sectiunii transversale a stâlpului;

Rt - rezistenta de calcul la întindere a betonului din stâlp.

Conditii constructive generale:

                    HP 1.2ls în cazul stâlpilor cu sectiune dreptunghiulara cu dimensiunile ls si bs, ls bs;

                    HP 500 mm în cazul stâlpilor la constructii etajate;

                    HP HS/11 la fundatiile stâlpilor de hale cu poduri rulante si ai estacadelor; HS este înaltimea libera a stâlpului de la fata superioara a fundatiei pâna la rigla acoperisului.

7.2.1.2. Grosimea Hf

Grosimea fundului paharului (Hf) rezulta în urma verificarii la strapungere; în calcul se va considera situatia cea mai defavorabila de solicitare la strapungere, din faza de montaj sau exploatare a constructiei.

În faza de montaj, cu paharul nemonolitizat, verificarea la strapungere este data de conditia (7.10):

(7.10)

unde: N ST.montaj este forta axiala maxima în stâlp în faza de montaj a structurii prefabricate;

U = 2lS+2bS+4Hf este perimetrul sectiunii de forfecare;

Rt rezistenta de calcul la întindere a betonului din fundatia pahar;

Nav = avAav; av = 100 N/mm2 si Aav = aria de armatura verticala dispusa pe fata interioara a paharului, ancorata corespunzator pe fiecare parte a planulului de cedare la strapungere;

În faza finala, forta axiala maxima NST,max (valoare de calcul) trebuie sa respecte relatiile (7.11 si7.12):

(7.11)

N1cap = AS mbt Rt (7.12)

unde: N1cap - este forta axiala transmisa la pahar prin betonul de monolitizare (Fig. 7.7);

AS - aria laterala a stâlpului pe înaltimea paharului: AS = (2lS+2bS)Hp;

Rt - rezistenta de calcul la întindere a betonului de monolitizare;

mbt - coeficientul conditiilor de lucru, cu valoarea mbt = 0,30 în cazul constructiilor fara poduri rulante sau cu poduri rulante cu regim usor de lucru; mbt = 0 în cazul halelor cu poduri rulante cu regim mediu sau greu de lucru sau al constructiilor solicitate dinamic din încarcarile curente de exploatare.

Fig. 7.7 Transmiterea fortei axiale din stâlpul prefabricat la fundatia pahar

7.2.1.3. Verificarea paharului (bP)

Verificarea peretilor paharului în plan orizontal

Eforturile transmise peretilor paharului de solicitarile din stâlp (M si Q) sunt reprezentate în figura 7.8. Momentul încovoietor (M1) transmis paharului prin presiuni pe peretele frontal se determina cu relatia (7.13):

(7.13)

Rezultanta presiunilor (P) pe peretele frontal este:

P = 1.25M1/HPQST (7.14)

Fig. 7.8 Solicitari în peretii paharului

Momentele încovoietoare rezultate în plan orizontal aplicate partii superioare a peretelui frontal:

Mr = 0.045Plb (7.15)Mc = 0.020Plb (7.16)

Forta de întindere în peretii longitudinali (NP) rezulta:

NP = P/2 (7.17)

Sectiunea de beton si de armatura în peretii paharului trebuie sa repecte urmatoarele:

a)      Peretele frontal se verifica la actiunea momentelor încovoietoare M r si Mc stabilite cu relatia

(7.15), respectiv (7.16). Armatura rezultata se dispune în treimea superioara a peretelui si se prelungeste cu lungimea de ancorare masurata de la jumatatea grosimii peretelui lungitudinal al paharului (fig. 7.10).

b)Verificarea peretelui frontal la forta taietoare implica limitarea eforturilor principale în peretele paharului, conditie care impune:

(7.18)

c) Peretii longitudinali se verifica la întindere centrica cu forta NP. Armatura rezultata se dispune simetric pe fetele peretelui, distribuita în treimea superioara a paharului (fig. 7.10).

d) Verificarea peretilor longitudinali la forta taietoare considera sectiunea activa cu dimensiunile bp’a0 sau bp’b0 (fig. 7.9), în functie de directia actiunii în stâlp si forta taietoare de calcul cu valoarea NP.

Daca:

NP 0.5bp’a0Rt (NP 0.5bp’b0Rt) (7.19)

armatura pentru preluarea fortei taietoare nu este necesara si se dispune pe considerente de armare minima. În situatiile în care conditia 7.18 nu este respectata se dimensioneaza armatura pentru preluarea fortei taietoare cu relatia (7.19) sau se dimensioneaza ca etrieri; armatura se distribuie în peretii longitudinali pe directia corespunzatoare dimensiunii mai mici a peretilor longitudinali (fig. 7.9).

a) Cazul: a0 HP b) Cazul: b0 < HP

Fig. 7.9 Directia armaturii pentru preluarea fortei taietoare în peretii longitudinali ai paharului

Daca armatura se dispune pe directie verticala în peretele paharului (a0 HP), aria totala necesara (Aav) într-un perete rezulta:

(7.20)

Daca: bo < HP, armatura se dimensioneaza ca etrieri, conf. STAS 10107/0-90.

e) Verificarea în sectiunea orizontala de la baza paharului considera sectiunea chesonata cu dimensiunile exterioare a0b0 si grosimea peretilor bp’. Sectiunea se verifica la compresiune excentrica cu valori ale eforturile de calcul N si M, determinate astfel:

Forta axiala N = N1.cap (valoare calculata cu relatia (7.12)).

Momentul încovoietor :

M = MST+QSTHP (7.21)

f) Armatura rezultata din calculul paharului la compresiune excentrica se dispune pe directie verticala, uniform distribuita pe laturile sectiunii.

g) Grosimea minima a peretilor paharului (bP) este de

- 200 mm în cazul paharelor din beton armat monolit;

- 150 mm la paharele din beton armat prefabricat.

h) Armatura dispusa în peretii paharului trebuie sa respecte si urmatoarele cerinte minimale:

- procentul minim de armatura orizontala este 0.10% pentru armaturi OB37 si 0.075% pentru armaturi PC52;

- procentul minim de armatura verticala este 0.10% pentru armaturi OB37 si 0.075% pentru armaturi PC52.

7.2.2. Monolitizarea paharului

Dimensiunile golului paharului se aleg mai mari decât ale sectiunii stâlpului pe fiecare directie si sens cu 5075 mm la baza paharului si cu 85120 mm la partea superioara a paharului.

Îmbinarea dintre stâlp si fundatie se realizeaza prin betonarea spatiului din pahar. Betonul de clasa minima C16/20 va avea dimensiunea maxima a agregatelor de 16 mm. Suprafetele stâlpului si paharului se curata si se umezesc înainte de montare în pahar si monolitizare.

Daca într-un pahar se monteaza mai multi stâlpi (în dreptul unui rost), distanta între acestia va fi cel putin 50 mm pentru a se asigura betonarea completa a spatiului dintre stâlpi si a paharului.

7.2.3. Armarea paharului

Schema de armare recomandata a paharului este data în figura 7.10a.

Varianta de armare din figura 7.10b corespunde situatiilor în care nu rezulta armatura pentru preluarea fortei taietoare în peretii longitudinali si din verificarea sectiunii de la baza paharului (la compresiune excentrica) nu rezulta necesara o armatura verticala.

Armaturile orizontale se ancoreaza sau, dupa caz, se înnadesc, ca bare întinse (fig. 7.10c).

Armaturile verticale se ancoreaza în talpa fundatiei (fig. 7.10a si b).

Armatura orizontala din pahar trebuie sa respecte urmatoarele conditii:

- diametrul minim 10 mm în treimea superioara a paharului si 8 mm în restul paharului;

- cel putin 2x3 bare orizontale în treimea superioara a paharului;

- distanta maxima între armaturi este 250 mm.

Barele verticale din pahar au diametrul minim 8 mm si se dispun la cel mult 250 mm distanta.

7.2.4. Verificarea talpii fundatiei pahar

Talpa fundatiei pahar se verifica la moment încovoietor si la forta taietoare.

Verificarea la moment încovoietor si forta taietoare se face în sectiunile de la fata paharului si din axul stâlpului prefabricat.

Calculul momentelor încovoietoare se face cu relatii de tipul (7.1) si (7.2), pe fiecare directie principala a fundatiei. Se recomanda ca înaltimea Ht sa fie stabilita astfel încât armatura calculata în sectiunea din axul stâlpului, cu înaltimea Hf, sa fie suficienta pentru preluarea momentului încovoietor din sectiunea de la fata paharului. Se vor respecta si conditiile (fig. 7.6):

• Ht Hf +100mm

• Ht 0,6 l1

Procentul minim de armatura în talpa fundatiei este 0.10% pentru armaturi tip OB37 si 0.075% pentru armaturi tip PC52.

Diametrul minim al armaturilor este 10 mm.

Distanta maxima între armaturi este 250 mm.

Armatura se distribuie uniform pe latimea talpii si se prevede la capete cu ciocuri având lungimea minima de 15.

Verificarea la forta taietoare este semnificativa în sectiunile de la fata paharului.

Daca înaltimea sectiunii (Ht) si lungimile consolelor (l1, b1 fig. 7.6) respecta:

l1Ht si b1Ht (7.22)

forta taietoare este preluata de beton.

Daca conditiile (7.22) nu sunt realizate se dimensioneaza armatura transversala din bare înclinate.

Fig. 7.10 Armarea paharului

 

7.3. Fundatii pentru stâlpi metalici

7.3.1. Fundatiile izolate ale stâlpilor metalici se realizeaza ca fundatie cu bloc si cuzinet (fig. 7.11).

Se pot utiliza si modele de fundatii tip talpa armata, de forma prismatica, daca înaltimea acestora asigura lungimea de înglobare necesara pentru suruburile de ancorare ale stâlpului si este adecvata adâncimii de fundare.

Fig. 7.11

7.3.2. Stâlpul metalic se realizeaza cu o placa de baza prevazuta cu rigidizari care asigura transmiterea presiunilor la fundatie si a fortelor la suruburile de ancorare.

Sectiunea în plan a placii de baza rezulta din conditiile privind limitarea presiunii maxime pe suprafata de contact cu betonul la urmatoarele valori:

- rezistenta la compresiune a betonului din cuzinet;

- rezistenta la compresiune a mortarului de poza.

Presiunea pe placa de baza se determina considerând solicitarile capabile ale stâlpului (Ncap si Mcap) si forta de pretensionare a suruburilor.

7.3.3. Dimensiunile si pozitia suruburilor de ancoraj definite în reglementarea tehnica de referinta STAS 10108/90 , se stabilesc în functie de momentul încovoietor capabil al stâlpului.

Lungimea minima a suruburilor de ancoraj prelungita în fundatie este determinata astfel:

- valoarea maxima a dimensiunilor placii de baza (La sau Lb(fig. 7.11)) majorata cu lungimea de ancoraj a surubului (30) daca suprafata laterala a acestuia este nervurata;

- valoarea maxima La sau Lb, (fig. 7.11) majorata cu lungimea de ancoraj a surubului (15) daca suprafata laterala a acestuia nu este nervurata dar la capatul surubului este prevazuta o placa metalica rigida si rezistenta pentru ancorare; aria minima a placii (AP) rezulta din verificarea presiunilor transmise betonului pentru ancorarea surubului (7.22)conform relatiei 7.23:

(7.23)

unde: NS este forta de întindere din surub

7.3.4. Sectiunea de beton

7.3.4.1. Betonul din cuzinet este de clasa minima C8/10. Betonul din bloc este de clasa minima C8/10 daca armaturile cuzinetului sunt ancorate în blocul fundatiei; daca în bloc nu sunt dispuse armaturi de rezistenta, clasa minima este C4/5.

7.3.4.2. Blocul de beton se realizeaza respectând urmatoarele conditii:

- înaltimea blocului de beton se stabileste astfel ca valoarea tg sa respecte limitele minime din tabelul 7.2; aceasta conditie se impune si în cazul blocului realizat în trepte;

- înaltimea treptei este de minimum 400 mm la blocul de beton cu o treapta;

- blocul de beton poate avea cel mult 3 trepte a caror înaltime minima este de 300 mm;

- turnarea blocului de beton se va realiza astfel încât sa fie asigurata continuitatea betonului.

7.3.4.3. Cuzinetul de beton armat se proiecteaza respectând urmatoarele conditii:

- cuzinetul se realizeaza cu forma prismatica;

- dimensiunile în plan ale cuzinetul (lc si bc) vor fi mai mari cel putin cu 300 mm decât dimensiunile placii de baza a stâlpului (La, Lb (fig. 7.11)).

- dimensiunile în plan ale cuzinetului se stabilesc si în functie de conditia de limitare a presiunilor pe planul de contact cu blocul la valori mai mici decât rezistenta de calcul la compresiune a betonului;

- se recomanda ca raportul bc/B (lc/L) sa se situeze în intervalul 0.500.65;

- înaltimea cuzinetului hc va respecta urmatoalele limite minime:

• hc 300mm;

• hc se stabileste astfel încât tg sa respecte valorile minime din tabelul 7.2 pentru betonul de clasa C8/10;

- rostul de turnare dintre bloc si cuzinet se trateaza astfel încât sa se realizeze continuitatea betonului sau, cel putin, conditiile care asigura un coeficient de frecare 1.0 (având ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90).

7.3.5. Armarea fundatiei se realizeaza dupa modelul din fig. 7.11. Se vor respecta urmatoarele conditii:

a)                  armatura verticala din cuzinet rezulta din verificarea la compresiune excentrica a sectiunii de rost dintre bloc si cuzinet; eforturile de calcul din sectiune au valori asociate momentului de dimensionare a suruburilor de ancoraj ale stâlpului;

b)                  armatura de la partea superioara a cuzinetului, dispusa la cel mult 100 mm sub placa de baza a stâlpului, se realizeaza ca o retea de bare dispuse paralel cu laturile cuzinetului, prelungite pe verticala în cuzinet si bloc;

- diametrul minim al armaturilor este de 10 mm;

- distanta dintre armaturi va fi cuprinsa între minim 70 mm si maxim 200 mm;

c)      armatura verticala de pe fiecare latura a cuzinetului se prelungeste în bloc cu o lungime care asigura ca distantele l1, l2, si l3, din figura 7.12 sa fie cel putin egale cu lungimea de ancorare (definita în reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90);d)                  armaturile orizontale minime, dispuse pe perimetrul cuzinetului sunt:

- 1/4 din armatura verticala din cuzinet;

- 8/200 mm.

Fig. 7.12 Armarea fundatiei cu bloc si cuzinet pentru stâlpi metalici