7

INTERVENII ASUPRA CONSTRUCTILOR DIN ZIDRIE, BETONI LEMN

Decizia cu privire la lucrrile necesare structurilor existente trebuie s aib n vedere cooperarea ntre experi, arhiteci, specialiti, restauratori, istorici, autoriti n construcii, oficialiti responsabile de conservarea patrimoniului cultural, proprietari i administratori de construcii.

Antrenarea factorilor menionai se face funcie de categoria i tipul construciei dar i innd cont de:

- identificarea obiectivelor, exigenelor i limitrilor;

- gradul de intervenie care poate s cuprind intervenii structurale sau intervenii pentru meninere i conservare.

Luarea unor decizii trebuie s se fac dup diagnosticarea construciei urmrindu-se n principal:

- scopul urmrit prin interventie;

- cauzele care au provocat degradrile;

- evoluia rezistenei elementelor.

Identificarea obiectivelor, exigenelor i limitrilor

Pentru construciile existente unele avnd avind i importan cultural lucrrile de restaurare trebuie s in cont de o serie de necesiti care uneori pot fi contradictorii. Din aceste considerente nainte de a se lua msuri sub aspect tehnic trebuie s fie identificate precis i s se stabileasc toate obiectivele urmrite i necesitile care trebuie satisfcute.

Lucrrile de reparaie sau consolidare pot i trebuie s rspund, funcie de obiectivele urmrite la unul sau mai multe obiective i anume:

- conservarea materialului original i a conceptului structural;

- conservarea aspectului elementelor i a soluiei structurale;

- aducerea elementelor i structurile la capacitatea portant iniial;

- mbuntirea sau modificarea capacitii portante, rigiditii sau a lucrului n exploatare;

- conformarea la reglementrile tehnice n vigoare cu privire la diferite cerine (rezisten i comportare seismic, rezisten la foc, etc.).

Paralel cu obiectivele enunate trebuie s se aib n vedere i alte probleme cum ar fi: considerentele economice, situaiile de protecie a mediului, prevenirea degradrilor viitoare, compatibilitatea ntre material i materiale folosite pentru reparaii sau consolidri, etc.

Conservarea materialului original i a conceptului structural are de multe ori la baz necesiti artistice, istorice i culturale care reprezint condiii cu mult mai importante dect aspectele economice i care pot fi luate ca i prioriti atunci cnd se hotrsc msurile de intervenie. Pentru majoritatea construciilor exigenele cerinelor principale sunt legate de obinerea durabilitii i conformarea cu reglementrile tehnice.

Conservarea aspectului elementelor pleac de la constatarea c n general este afectat zona extern a materialului iar msurile luate trebuie s nlture efectul acestora. n aceste condiii deteriorrile pot fi ameliorate prin tehnici de impregnare, injectare, etc

Restaurarea capacitii portante iniiale trebuie s aib n vedere n primul rnd gradul de degradare i compararea capacitii de rezisten cu exigenele structurale actuale. Trebuie remarcat c exist multe situaii n care elementele au fost iniial supra dimensionate vis--vis de exigenele structurale iar seciunile reziduale prezente au o capacitate portant suficient n condiiile de serviciu momentane sau de viitor. De asemenea printr-o serie de msuri de reducere a aciunilor se poate ajunge la satisfacerea condiiilor noi de serviciu fr msuri de consolidare. n aceste condiii msurile care se iau trebuie concentrate asupra lucrrilor de prevenire a unor degradri suplimentare n timp.

mbuntirea sau modificarea capacitii portante se realizeaz prin consolidarea elementelor structurale cu scopul satisfacerii exigenelor i performanelor impuse de modificarea utilizrii construciei i a structurii.

Conformarea elementelor structurale cu noile reglementri cu privire la cerinele impuse construciilor pornesc de la faptul c foarte multe structuri au fost concepute i realizate n perioade cu puine cunotine n anumite domenii (spre exemplu protecia antiseismic, foc,etc.). Trebuie menionat ns c o serie de prevederi n construcii au fost elaborate fr suficiente cunotine cu privire la structurile din acest material i la modul de lucru a acestora. Regulele specifice elaborate n multe ri, pe baza unor cercetri, au adus o serie de mbuntiri .

O importan mare n luarea hotrrii privind soluia de intervenie asupra revine compatibilitii materialelor cu alte materiale mai ales din punct de vedere a deformaiilor i a efectului factorilor chimici. Astfel pentru mbinri rigide sau ncleiate o atenie deosebit trebuie acordat evitrii apariiei de eforturi suplimentare cauzate de deformaii difereniate (diferene de contracie ntre lemn i materiale nehigroscopice, contraciei difereniate pe diferite direcii, dilataii termice diferite ntre lemn i alte materiale, deformaii diferite ntre elemente structurale de rigiditii diferite).

Pe baza analizei privind obiectivele urmrite se pot lua una din deciziile urmtoare:

- utilizarea n continuare a construciei cu sau fr intervenii sau cu intervenii reduse;

- pstrarea structurii dup modificri i consolidri;

- demolare i reconstrucia a unor pri din construcie.

Intervenii i reparaii structurale

Reparaiile i consolidrile structurale sunt diverse i trebuie analizate de la caz la caz deoarece nu exist dou situaii similare.

Interveniile au ca baz situaia elementelor structurale i au n vedere:

- diminurii seciunilor datorit diferitelor cauze (putrezire, insecte, foc sau distrugeri datorit solicitrilor, fisuri, rupturi, etc.) care necesit nlocuiri sau consolidri;

- distrugerea parial a mbinrilor care creeaz deformaii i jocuri cu influene negative asupra ansamblului structural;

- deformaii excesive.

O importan deosebit n adoptarea diferitelor soluii revine scopului care se urmrete i anume :

- meninerea aceleiai funcii structurale ca i cea iniial prin nlocuirea unor pri sau dup o consolidare;

- realizarea unei funcii structurale mbuntit prin folosirea unor elemente suplimentare de consolidare;

- meninerea n exploatare din condiii estetice, arhitecturale i istorice iar funciile structurale vor fi preluate de alte elemente portante (elemente din lemn, beton sau metal).

Indiferent care este scopul urmrit trebuie s se aib n vedere urmtoarele:

- lucrrile realizate trebuie s constituie un ansamblu coerent;

- consolidrile trebuie s fie compatibile cu structurile existente;

- soluiile tehnice trebuie s poat fi puse n oper uor.

Reparaiile ntreprinse pot s fie de diferite niveluri i se refer la: material, elemente izolate, uniti structurale, structuri n ansamblul lor, mbinri ntre elemente din lemn sau a legturi cu elemente exterioare.

n cadrul elementelor izolate reparaiile pot s aib n vedere tot elementul sau numai zone din el. Pentru uniti structurale sau structuri se pot folosi metode de consolidare a fiecrui element structural sau metode care realizeaz un nou sistem structural.

a) Consolidarea materialului.

b) Consolidarea elemntelor structurale.

- local

-total

Consolidarea total se impune din necesitatea refacerii sau creterii capacitii portante a elemenelor, atunci cnd are loc schimbarea destinaiei construciei i se realizeaz prin:

- schimbarea seciunii transversale;

- consolidarea seciunii fr mrirea ei;

- realizarea unei noi scheme statice.

DURABILITATEA BETONULUI

Betonul, material artificial de constructie, isi pstreaz, in conditii normale, caracteristicile sale un timp indelungat fr msuri de interventii de mentinere deosebite.

Dac in perioada de exploatare intervin actiuni externe de natur chimic, fizico-mecanic sau electrichimic poate interveni degradarea betonului cu efecte negative asupra durabilittii. Peste cauzele mentionate pot intervenii cauze ocazionale de degradare ( erori de proiectare sau alegere necorespunztoare a tipului de beton, modificri de destinatie cu cresterea actiunilor, actiuni violente etc )

Functie de tipul fenomenelor agresive transformrile betonului pot fi :

- superficiale, care afecteaz doar suprafata i se reduc la o problem de aspect fr efecte deosebite structurale;

- profunde cu efecte negative in masa betonului i la nivelul armturilor.

Modificrile superficiale pot fi :

- modificrea omogenittii culorii din cauza absorbirii unor substante din atmosfer, depuneri de sruri (eflorescente) sau alte cauze;

- fisuri mai mult sao mai putin extinse provocate de diferite cauze ( contractie, carbonizare, efecte termice);

- degradri rezultate din actiunea inghet desghet sau expansiuni datorit oxidrii armturii.

Modificrile profunde pot fi :

- fisuri si degradri structurale datorit diferitelor cauze ( erori de proiectare, suprasarcini, cedri de reazeme, explozii i alte fenomene deosebite;

- dezagregarea betonului datorit actiuni sulfatice, socului termic;

- agravarea in timp a modificrilor superficiale.

AVARIEREA I DEGRADAREA CONSTRUCIILOR DIN

BETON ARMAT I BETON PRECOMPRIMAT

DIAGNOSTICAREA

1. 1. Problematica diagnosticrii i intretinerii

Pe durata de viat a unei constructii aceasta trebuie s satisfac cerinele pentru care a fost conceput fr:

a cauza cheltuieli excesive de intreinere i reparaii;

a cauza intreruperi in funciune;

a afecta sigurana general in condiii de exploatare normaleEtapele principale n diagnosticare i interventie sunt :

supravegerea atent n vederea depistrii in timp util a defectelor;

stabilirea diagnosticului (cauze);

luarea deciziei privind necesitatea reparaiei;

punerea la punct a reparatiei din punct de vedere tehnic i tehnologic:

execuia reparatiei;

urmrirea constructiilor reparate;

condiii pentru alte reparaii asemntoare

Intervenia poate fi :

conservativ atunci cnd seciunile rmn nemodificate i se foloseste atunci cnd incrcrile nu cresc sau cnd construcia este un monument care trebuie protejat;

de intrire (consolidare) constind n modificarea sectiunilor in vederea schimbrii destinatiei, modificrii cerintelot tehnice sau cind au aprut avarii i degradri importante

1.2 , Cauzele defectelor in structurile de beton armat

In principal exist trei cauze

a) cauze i defecte legate de concepie i calcul

ipoteze de calcul privind

aciunile i gruparea acestora

deformaiile impuse

caracteristicile mecanice ale materialelor

incorectitudini ale modeleleor de calcul

in determinarea saolcitrilor;

n evaluarea stabilitii generale i locale

n evaluarea efectelor temperaturii

n evaluarea efortului de precomprimar

erori sau grseli de calcul deficene in calculul de dimensionare;

nerespectarea prescriptilor privind variaiile dimensionale;

nerespectarea prescripilor privind asigurarea transmiterii eforturilor ( rosturi de turnare, armturi de repartiie etc )

insuficena verificare a documentaiei

b) defecte legate de execuie probleme ale documentaiei de execuie insuficenta verificare a documentaiei de ctre executant;

nerespectarea unor prevederi contractuale de ordin tehnic;

erori de cotare i absena toleranelor;

absenta sau lipsa de claritate a unor detalii de execuie;

pregtirea insuficent a fazelor tehnologice de execuie

deficene de control a calitii acceptarea materialelor de calitate necorespunztoare;

controlul insuficent la turnarea betonului ;

nerespectarea tehnologiei privind lucrrile de beton ;

nerespectarea regulelor de execuie a lucrrilor;

insuficena sau lipsa controlului tehnic a lucrrilor.

c ) defecte legate de exploatare - nerealizarea supravegherii in timp a construciei ;

- lucrri de reparaie necorespunztoare;

- efectul iernii i a condiiilor de exploatare ;

- cresterea indensittii incrcrilor .1.3 Metodologia diagnosticrii

Se face in etape mai mult sau mai putin distincte

In cazuri simple parcurgerea etapelor este simpl iar incazuri complexe parcurgerea se face cu reveniriAnaliza strii comport in principal sase etape mai mult sau mai puin interdependente. In cazul unor defecte minor parcurgerea etapelor este rapid iar in cazul unor situatii complexe parcurgerea este un proces de durat cu mai muli participani si cu coordonare inte acstia

Etapele sunt :

1. evaluarea sumar a strii structurii operatie care are in vedere evitarea agravrii avariilor luindue msuri care pe parcursul derulrii celorlalte etape se modific sau se complecteaz

2. examinarea dosarului constructiei operatie ce se refer la proiectul initial ( planuri, note de calcul, studiu geotehnic ) executie ( condic de betoane, procese verbale de lucrri ascunse, certificate de calitate a materialelor, etc )i urmrirea construciei ( condica evenimentelor, rapoartele vizitelor de inspectie, etc )

3. Inspectia detaliat a structurii . operatie care are ca scop relevarea tuturor defectelor care afecteaz structura in vederea tratrii globale a operatilor de reconditionare i a evitrii aparitiei unor defecte ascunse;

4. investigatii complementare care au cascop complectarea i confirmarea unor concluzii din etapele anterioarei se refer la incercri distructive i nedistructive, incercri in situ ( msurare de deformatii, forte, etc );

5. reproiectarea structurii operatie necesar pentru a aprecia nivelul de sigurant a structurii ( partea cea mai dificil in aceast etap este modelarea structuri pe baza rezultatelor cercetrilor anterioare)

6. diagnosticul reprezentind sinteza fazelor anterioare i poate duce la urmtoarele cazuri:

structura satisface stadiul actual de serviciu pentru care a fost conceputcit si /sau noul stagiu de srviciu preconizat

structura nu respect unul sau cellalt stagiu preconizat dar fr unpericol aparent in termen scurt

structura nu mai corespunde stadiului actual de serviciu i se afl intr-o stare care necesit reparaii sau consolidri;

structura nu corespunde noului stadiu preconizat fr consolidare

1,4 Diagnosticul degradrii betonului

Se elimin mai inti cauzele evidente iar ulterior se procedeaz prin eliminri 1.4.1 Cutarea erorilor din proiecte (Etapa 1)

In principiu degradrile se datoreaz unor supraincrcri i se procedeaz in mai multi pasi : ce fel de efort a provocat degrdarea din punct de vedere a solicittilor axiale i se urmrete corelatia dintre locul degradrii i actiunea probabil a efortului. Se examineaz deasemenea prtile din elemente deteriorate i dac deteriorrile apar in zone puternic solicitate sau in alte zone

compatibilitatea sau incompatibilitatea intre degradare i efort (Pasul 2) . Se are in vedere faptul c fisurile sunt intodeauna perpendiculare pe eforturile unitare i se va urmri dac exist o legtur logic intre schema de ansamblu a eforturilor i degradrilor

se constat incompatibitatea si se trage concluzia c este putin probabil o eroare de proiect sau c exist compatibilitate i in acest caz este o reoare de proiectare (Pasul 3)

1,4,2 Stabilirea raportului cauze posibile simtome principate (Etapa 2)Exist 11 cauze posibile:

Cauza principalPrincipalele sintome constatateSituatia probabil a agentului de degradare

FisuriStriviri sau dislocriDezagregri

Fenomene aprute in timpul construcieiXInactiv

Contracia betonului

xinactiv

Eforturi termicea)variatia temperaturii ambiante

b) variatia temperaturii interne

XXX

Activ

Inactiv sau activ

Absortia apei de amestecareXactiv

Coroziune armturiia) coroziune chimic

b) coroziune electroliticX

XX

XActiv

activ

Reacii chimiceXXXActiv

Alterare atmosfericXXActiv

Unde de socXXInactiv

EroziuneXActiv

Detalii ru conceputeXX

Erori de proiect

X

1.4.3 Eliminarea posibilittiilor uor identificabile (Etapa 3) Un prim factor este rugin armturilor care duce la

fisuri paralele cu armtura sau la pete de rugin

exfolierea betonului

accelerarea corodrii in continuare

Ruginirea poate fi de natur electrolitic ( cipiri ale armturi sau aparitie la contact etrieri armtur ) sau de natur chimic ( se determin prin prelevare de probe din beton i armtur pentru analiz)

Socul seismic cu efecte ;

zdrobiri de beton i dizlocri de armtur la vedere

fisuri , crpturi de beton recente cu beton curat i armtur necorodat striviri profunfe fr cascovire 1.4.4 Efectuarea unor cercetri mai profunde (Etapa IV) Se urmresc problemele legate de :

istoricul constructiei ( data construirii, constructorul, natura cimentului, agregate, turnarea betonului, compactare, tratare)

pozitia constructiei ( verticalitate, orizontalitate )

studiul complect a degradrilor ( releveu)

1.4.5 Analiza implicatiilor posibile (Etapa V)

Degradri la suprafata betonului

materialele folosite au fost necorespunztoare ( DA sau NU)

aerarea atmosferic ( mediu cald sau clim cald i saturatia mediulul)

eroziune ( agregate cu suprafat lis sau striat, particole fine sfrmate)

reactii chimice( reteriorarea este de adincime, agregatele se separ uor cu mina)

analize chimice din betonul sintos i cel afectat

fisurarea este numai de suprafat sau de adincime, fisuri noi sau vechi, concordanta inte fisuri i rostul de turnare

1.4.6 Determinarea cauzelor care au produs degradarea (Etapa VI)

PRINCIPALELE CAUZE ALE DEDRADRII BETONULUI

Betonul face parte din materiolele de construcii cu o bun rezistent la factorii fizici, chimici i mecanici cu condiia respectrii compozitiei functie de destinatie i mediu de exploatare i respectarea tuturor conditilo de preperare i punere in oper.Totusi betonul poate suferi degradri interne i externe de origine chimic, fizic, mecanic sau biologic sau prin combinarea acestora.

DEGRADRI DE ORIGINE CHIMIC

Betonul este un material bazic i vulnerabil la atacurile acidea) Carbonizarea betonului i coroziune oelului

Gazul carbonic existent in aer in concentratie de 0,003% ....0,10% dizolvat in ap se transform intr-un acid slab (H3CO3) care duce la carbonizarea la suprafat a betonului cu efect asupra scderii Ph-lui de la valori initiale de aproximativ 13 la valori sub 9.

Viteza de carbonizare i grosimea stratului depind de permiabilitatea i gradul de fisurare a betonului precum i de higrotermia i temperatuar ambiant; grosimea stratului carbonizat poate varia inte ctuva milimetri i 2...3 cm sau in cazuri foarte defavorabile chiar peste 5 cm.

Pentru beton stratul de calcit format la suprafat este favorabil formind o barier din ce in ce mai ermetic pe parcursul ce carbonizarea progreseaz protejindu-l de actiunile externe.

Pentru armtur carbonizarea este foarte defavorabil deoarece duce la un pH la care nu mai sunt inoxidabile i in aceste conditii incepe coroziunea cu efectele defavorabile ulterioare.Coroziune va fi cu atit mai rapid cu cit sunt prezenti ionii agresivi ( cloruri de exemplu) in zon.b) Reactii sulfatice

Reactiile sulfatice sunt determinate de interactiunea sulfatilor, din mediul exterior sau provocati de unele reacii din interiorul betonului, cu componentii cimentului sau cu agregatele calcaroase. Reactiile sunt insotite de fenomene de expsnsiune cu influente negative asupra caracteristicilor mecanice ale betonului. Reactiile pot avea loc in faz primar in momentul prizei betonului sau in timp datorit agresiunilor externe.

Dac produsele formate in faz primar nu au efecte importante asupara betonului cele formate in timp duc la distrugerea partial a legturilor interne i la degradarea betonului.

Principalele actiuni externe car duc la reactiile sulfatice sunt :

actiunea apelor subterane sulfatice ( ape salinizate );

actiunea apei de mare;

actiunea pietriurilor sau a solurilor continind sulfai ( exemplu umpluturi constituite din sisturi de huil); actiunea ploilor acide cu continut de dioxid de sulf.

Reactiile chimice incep de la suprafa i inainteaz lent spre zona central cu vitez determinat de permiabilitatea betonului fa de ioni sulfatiilor.

Un efect favorizant asupra atacului sulfatic o are compozitia chimic agregatelor cum ar fi spre exemplu prezenta piritei (FeS2)slab cristalizat cu dimensiuni de ordinul micronilor i suprafat specific ridicat .

Sulfurile de fier se oxideaz lent in beton, transformndu- se in sulfai fieroi i apoi in sulfai ferici care se hidrolizeaz , dnd hidroxid ferosi ioni sulfai care atac componenti cimentului.

Reactiile necesit un consum mare de ap i din acest motiv ele se intilnesc mai ales la elementele situate intr-un mediu umed.

Elementele atacate sulfatic prezint fisuri sub efectul unflrii i in cazuri mai grave deslocri sub forma unor mici cratere. c ) Reacii alcaline

Reactiile alcaline sunt reactii intre starea lichid interstitiar continind o canditate mare de alcalii i particolele reactive continute in agregate ( silice amorf sau criptocristalin ); reactiile sunt favorizate de prezenta varului i a mediului umed.

Se cunosc trei tipuri de reacii:

reactii alcali silice;

reactie alcali silicat;

reactii alcali carbon

Gelul TRATAREA FISURILOR

Prezenta unor fisuri cu deschidere care nu depseste o anumit limit i localizate in zonele cu eforturi de intindere se poate considera ca i normal la elementele de beton armat. In situatia betonului precomprimat aparitia fisurilor este un fenomen care nu se admite.

In realitate i la betonul armat prezenta unor fisuri vizibile este un defect care trebuie analizat pentru determinarea cauzelor i evaluarea consecintelor ulterioare asupra elementului i constructiei. Analiza poate duce la eliminarea cauzelor i la adaptarea eventualului tratament pentru a mentine durabilitatea in timp a structurii.

Functie de cauza i origine se pot intilni :

- fisuri datorate intinderi pure;

- fisuri de compresiune datorit unflrii betonului ( efectul Poison );

- fisuri de incovoiere datorate alungirii fibrei intinse ;

- fisuri de tiere datorit eforturilor de intindere principale;

- fisuri de contractie datorit eforturilor de tractiune superficiale sau a contractiilor impiedecate;

- fisuri de origine termic sau higrotermic datorit eforturilor de intindere aprute prin contractia unui element fixatla capete;

- fisuri datorate inghetului care au la origine unflarea apei sub efectul inghetului ;

- fisuri datorate coroziunii armturii

Fisurile au o form si un traseu specific care permite determinarea cauzei lor .

Principalele caracteristici ale fisurilor sunt : vechimea, traseul, deschiderea, adincimea, activitatea i/ sau evolutia

Tratarea fisurilor poate s se realizeze urmrind mai multe scopuri i anume :

- etansarea elementelor pentru a evita penetratia elementelor strine i in special a apei in interiorul elementului;

- inchiderea spatiului cu un material aderent sau nu , deformabil sau nu ;

- restabilirea monolitismului elementului ( functie mecanic ).

Tratamentul poate fi de dou categorii : tratament de suprafat i tratament in mas.

Tratamentele de suprafat au rol de etansare elementului i evitarea sau stoparea coroziuni armturii si se realizeaz prin trei tehnici :

- impregnarea suprafetei cu o rsin care ader la suprafat i penetreaz citiva milimetri in microfisuri;

- aplicarea unui film armat i aderent de o parte i alta a laturilor fisurii;

- opturarea fisurii cu un produs introdus intr-un locas realizat in lungul fisurii

Tratamentul in mas are ca scop refacerea monolitismului elementului i refacerea capacittii portante initiale. Tratamentul se realizeaz prin injectarea in adincime a fisurilor, cu produce lichide cu rezistente superioare, dup opturarea prti vizibile a fisurii