ba i - partea a 1-a.pdf

7/31/2019 BA I - Partea a 1-a.pdf

1/43

B.A. I

PRECOMPRIMATPRECOMPRIMAT

Bibliografie recomandat:1. Comportarea i calculul elementelor din beton armat

Radu Pascu

2. Beton Armat (Note de curs) Prile a I-a i a II-a

3. SR EN 1992-1-1: Eurocod 2 Proiectarea structurilor de beton

4. Reinforced Concrete Mechanics and design (4th edition)

ef lucrri dr.ing. Eugen LozincCatedra Construcii de Beton Armat

UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

James MacGregor i James Wight


2/43

B.A. I Definiii conform DEX

BETON = Material de construcie obinut prinamestecarea unui material granular (pietri, nisip) cuun liant (ciment, bitum etc.) i cu ap, i care, dup

prizi ntrire, devine consistent i rezistent ca piatra.

BETON ARMAT = beton de ciment n masa cruia se,

eforturile de ntindere.

BETON PRECOMPRIMAT = beton armat la care se

realizeaz nainte de ncrcare o stare ermanent de

comprimare (prin ntinderea armturii active de oelnainte de (sau dup) turnarea betonului.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

2


3/43

B.A. I Noiuni introductive

BETON este un material compozit format dintr-un liant(pasta de ciment = ciment + ap) i agregate (nisip ipietri sau piatr spart).

Prin ntrirea acestui amestec rezult un material decons ruc ar c a cu s ruc ur e cong omera .

Compresiune Rezistena la compresiune a betonului:

cf ]mm/N[MPafc2

4020K

=

Rezistena la ntindere a betonului:

= 2010K

cu

tu

]mm/N[MPa,,fct2

0280 K=

ntindere

ct

Betonul are o rezisten bun la


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

3

compres une, ar o oar e s arezisten la ntindere.


4/43


n elementele structurale apar de regul eforturi dentindere, generate n principal de solicitri de

, .

Din cauza slabei rezistene la ntindere, utilizarea

doar la eforturi de compresiune, cum ar fi fundaiilemasive, zidurile de sprijin, baraje de greutate.

Utilizarea betonului pe scar att de larg cum este n

material care posed o bun rezisten la ntindere.

Prin asocierea betonului cu bare de o el se ob ine unmaterial compozit, numit BETON ARMAT, cu o bunrezisten la compresiune, calitate intrinsec a betonului,


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

4

i o bun capacitate de preluare a eforturilor dentindere conferit de prezena armturilor de oel.


5/43


Majoritatea tipurilor de oel utilizate ca armturi nelementele de beton armat se caracterizeaz printr-olege avnd alura:

ntindere / Compresiune

Rezistena de curgere a oelului, att la ntindere, ct i la compresiune:


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

5

]mm/N[MPaff.

y.

y 500300K==


6/43


Caracterizarea betonului i a armturilor de oel:

Pro rietate BETON O EL

Rezistena la ntindere Slab Bun

Rezistena la compresiune Bun Bunar poa e am a

Rezistena la forfecare Moderat Bun

Slab(corodeaz fr protecie)

Rezistena la foc Bun Slab

Se observ c cele dou materiale sunt complementare. Asocierea betonului cu oelul a fost posibili datorit:

Coeficienii de dilatare termic sunt aproximativ egali.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

6

Aderena dintre armturi beton se produce n mod natural.


7/43

B.A. I Comportarea unei grinzi din beton armat

Analiznd comparativ comportarea unei grinzi dintr-un materialelastic / elasto-plastic, din beton simplu i respectiv din beton

,

Grinda din

material elastic

n cazul grinzii din material elastic, ruperea se produce cnd este atinsrezistena ra materialului;

Distribu ia eforturilor unitare rmne liniar de la 0 n la ru ere


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

7

Axa neutr nu i schimb poziia pn la rupere.


8/43


Grinda din material elasto-plastic

n cazul grinzii din material elasto-plastic, distribuia eforturilor pe

sec iune este liniar n atin erea efortului de cur ere n fibra extrem dup care efortul maxim se plafoneaz, iar curgerea se propag spreinteriorul seciunii;


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

8

ultim n fibra extrem a seciunii.


9/43


Grinda din beton simplu Compresiunecf

c

ntindere

cu

tu

ctf

tuc =

c

ctftu

n cazul grinzii din beton simplu, ruperea se produce cnd este atinsrezistenta la ntinderefcta betonului. O fisur perpendicular pe axa grinzii

a are la artea inferioar a rinzii se dezvolt ra id n sus i declan eazruperea.

Efortul maxim de compresiune este mult inferior rezistenei la compresiune


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

9

Ruperea este casant (brusc), fr avertizare.


10/43


Grinda din beton armatcdf

sA ssA yds fAct

n cazul grinzii din beton armat, atingereafctmarcheaz doar nceputulfisurrii. Eforturile de ntindere sunt transferate de la betonul ntins la

armturi momentul este echilibrat printr-un cuplu format de fora dentindere din armaturi rezultanta eforturilor de compresiune din betonulsituat deasupra axei neutre.

La elementele de beton armat corect conformate ru erea se roduce numai


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

10

cnd betonul comprimat i epuizeaz capacitatea, mult dup intrarea ncurgere a armturii, astfel nct grinda evideniaz o comportare ductil.


11/43


Grinda din beton armat(zdrobirea betonului)

ctfs ss yds

Rezistena la ncovoiere a unei grinzi din beton armat fa de cea a uneigrinzi similare din beton simplu este de circa 5 ori mai mare.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

11

de ori mai mare dect valoarea asociat fisurrii.


12/43


Pentru elementele de beton armat, acest mod specificde ru ere ductil rezint o serie de avanta e:

1. Avertizare naintea ruperii, ceea ce ofer

pentru a o preveni.

.seciunile puternic solicitate i cele mai puinsolicitate.

3. Capacitate mare de disipare de energie prin

- extrem de important n cazul structurilor supuseaciunilor de natur seismic.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

12


13/43


Deoarece betonul armat este un material compozitrezultat din asocierea a dou materiale cu ro riet imecanice diferite, comportarea betonului armat este

diferiti mult mai complex dect cea a materialuluiideal, linear-elastic, pe baza cruia sunt dezvoltateteoriile din Rezistena Materialelor, i, mai general, din

.

n plus, dup fisurarea betonului ntins, materialul ip er e con nu a ea.

De asemenea, att betonul, ct i armturile de naltrezisten folosite la beton precomprimat auproprieti reologice (fluaj i respectiv relaxare).


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

13


14/43


Toate aceste particularit i fac necesar

studiul betonului armat, separat deRezistena Materialelor i Mecanica

complementar fa de acestea.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

14


15/43

B.A. I AVANTAJELE betonului armat

1. Economie: Betonul este un material relativ ieftin; deexemplu, pentru o structur etajat (locuine sau birouri),s ruc ura n e on arma cos aprox ma v e ou ormai puin fa de varianta cu structur metalic.

. ,nisipul i pietriul), precum i echipamentele de amestecare,sunt accesibile n majoritatea zonelor geografice, iar oelul

beton este n general mai uor de transportat dectelementele structurale metalice.

3. Rezisten la foc: structurile trebuie s reziste la aciuneafocului i s rmn n picioare suficient timp pentru ca

de circa 2-3 ore la foc, fr a se lua msuri speciale, ca ncazul structurilor metalice.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

15


16/43


4. Cheltuieli reduse de ntreinere: structurile din betonnecesit cheltuieli mult mai mici cu ntreinerea fa des ruc ur e me a ce pro ec an coros v gn ug .

5. Redundan structural: structurile din beton au de regul,rezerve de rezisten n cazul unor suprancrcri sauaciuni accidentale.

6. Versatilitate: posibilitatea de a realiza o mare varietate deforme i dimensiuni. Betonul proaspt este plastic i iaforma cofrajului n care este turnat.

Dimensiunile elementelor nu sunt limitate de dimensiunilesor men e or spon e pe p a ca n cazu pro ur ormetalice) sau de gabaritele maxime de transport.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

16

i arhitectural de exemplu plci plane i curbe.


17/43


Acoperiul grii din Predeal(plac subire din beton armat)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

17


18/43


Acoperiul Circului Globus(plac subire din beton armat)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

18


19/43


Hangar pentru aviaia militar la Orvieto, Italia(grinzi curbe cu plac subire din beton armat)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

19


20/43


din beton armat


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

20


21/43

B.A. I DEZAVANTAJELE betonului armat

1. Greutate specific relativ ridicat (circa 2,4 t/m3). Acestdezavantaj poate fi compensat prin utilizarea agregateloruoare, care au un e on uor su , m .

2. Raport rezisten/greutate relativ mic (pentru beton este de. ,de 300 MPa / 7850 kg/m3 1/30). Acest dezavantaj poate ficompensat prin realizarea de betoane de nalt rezisten

(care au o rezisten la compresiune ntre 60 i 120 MPa).3. Rezistena redus la ntindere a betonului (1/10 1/20 din

rezistena la compresiune) provoac fisurarea zonei ntinsei armtura se poate coroda n anumite condiii.

. Permeab l tate relat v r d cat. Betonul este permeab ldatorit structurii sale poroase; apa poate transporta agenia resivi sau oate cauza cicluri de n he -dez he n masa


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

21betonului.


22/43


5. Conductivitatea termici cea fonic sunt relativ ridicate.6. Necesitatea de a folosi cofraje i sprijiniri. Realizarea unei

structuri din beton armat implic trei operaii distincte,consumatoare de materiale i manoper, ce nu sunt ntlnitela alte ti uri de structuri: confec ionarea cofra elordecofrarea i susinerea elementelor pn cnd betonulcapt suficient rezisten. Eliminarea parial a acestui

ezavan a se poa e ace pr n s an ar zarea e emen e or cofrajelor) i prin prefabricarea elementelor structurale.

. ,contracia de uscare i curgerea lent (fluajul). Primul

fenomen poate produce eforturi de ntindere dacdeformaiile sunt mpiedecate, iar cel de-al doilea genereazcreterea n timp a deformaiilor (sgeilor) elementelor


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

22

.

efectele negative ale acestor fenomene.


23/43


8. Fabricarea cimentului este poluant. n prezent se faceforturi notabile pentru a se dezvolta tehnologii depro ucere a c men u u ma pu n po uan e.

9. Transformrile ulterioare sau eventualele lucrri de.

10. Demolarea este costisitoare, materialele rezultate din.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

23


24/43

B.A. I Scurt istoric

Betonul (conform definiiei generale) a fost folosit camaterial de construciinc din epoca roman.Betonul roman utiliza ca liant cenua vulcanici

mortarul de var.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

24

an eon-u n oma reprez n un exemp u econstrucie la realizarea creia s-a folosit betonul


25/43


Treptat betonul dispare ca material de construcie ireapare abia n secolul al XIX-lea, dup inventareacimentului modern.

de francezi (Louis Vicat, 1812-1813), ct i de englezi(Jose h As din, 1824), care au obinut ciment rin

arderea unui amestec de calcar i argil.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

25

ou s ca

(1786-1861)

osep sp n

(1778-1855)


26/43


Joseph Aspdin i d denumirea de ciment Portland,dup piatra extras din insula Portland din sudulAngliei.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

26Insula Portland din sudul Angliei


27/43


Betonul armat este inventat ctre mijlocul secolului alXIX-lea; paternitatea sa fiind atribuitgrdinaruluirancez osep on er, pen ru c pa en e e nreg s ra e

de el ncepnd cu 1867 au avut efecte, contribuind decisiv.

Joseph Monier Pod n Chazelet realizat- con orm unu pa en a u on er

Brevetele sale au fost cumprate de firma german


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

27

ayss rey ag, care a execu a numeroase ucr r n re

1886 i 1900 folosind betonul Monier.


28/43


Utilizarea betonului ca material structural se dezvolt rapid nultimele dou decenii ale secolului al XIX-lea i nceputul secolului alXX-lea.

Inginerii francezi (Hennebique, Considr) i germani (Mrsch,

Koenen, Dischinger) au avut contribuii importante la dezvoltareateoriei i practicii noului material.

Primele norme de roiectare a ar n Elve ia 1903 iar n n 1911

apar norme similare n Germania, Frana, Marea Britanie, StateleUnite i Rusia. Se pun bazele metodei de calcul la rezistente,

1903 - Norme provizorii pentru calculul betonului armat, Elveia

1904 - Prima circular prusian, Germania 1906 - Circulara francez, Frana

1908 - Condiii tehnice pentru construcii de beton armat, Rusia


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

28

- ,


29/43


ncepnd din anii 1930 devine materialul preferatpentru structuri. Pentru construcii cu deschideri mari aspec eose se u zeaz p c cur e su r nbeton armat.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

29Piaa acoperit din Algeciras

(Eduardo Torroja, 1933, 48 m deschidere)


30/43


Un moment important l constituie apariia betonuluiprecomprimat, legat de numele inginerului francez

ug ne reyss ne .

Prin precomprimare se realizeaz o stare iniial de compresiune, - , ,

ntindere n exploatare. Aceasta face s dispar dezavantajelefisurrii betonului armat i permite utilizarea eficace a unorarm ur e na rez s en .

n consecin se pot realiza elemente cu deschideri mult mai maridect cu beton armat.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

30Hangar al aeroportului din OrlyEugne Freyssinet (1879-1962)

S i i


31/43


Anii 40 aduc un progres important prin elaborarea teorieii calculului la rupere de ctre cercettorii rui.

Comportarea structurilor din beton armat la aciuniseismicencepe s fie intens studiat dup cutremurul

O contribuie deosebit a avut-o profesorul neozeelandez deorigine maghiarThomas Paulay, care a dezvoltat n anii

80 metoda proiectrii capacitaii de rezisten, influenndconcepia privind proiectarea structurilor din beton armat.

Thomas Paulay


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

31

(1923-2009)

S t i t i


32/43


n prezent, construciile de beton armat au ajuns laperformane tehnice foarte nalte, n ceea ce privetemens un e comp ex a ea orme , sun u za e n

mediile cele mai defavorabile (platforme marine,

. .


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

32

Burj Khalifa, Dubai

(828 m nlime)

Vedere din Burj Khalifa

S t i t i


33/43



UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

33

o u as a y , o e, apon a

(deschiderea central are 1991 m)

S t i t i


34/43


Barajul Nurek pe rul Vakhsh, Tajikistan


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

34

Scurt istoric


35/43



UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

35

Eurotunelul (Tunelul Canalul Mnecii)(50,45 km lungime)

B A I Scurt istoric


36/43


Viaductul Millau n sudul Franei

(2460 m lungime, 343 m nlime maxim)

Pilele de beton armat au pn la 246 metri nlime.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

36

B A I Scurt istoric


37/43


n Romnia, betonul armat a fost utilizat de lanceputurile sale, inginerii romni construind structurie re er n m rager .

Emil Prager(1888-1985)


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

37

B A I Scurt istoric


38/43


n Romnia, figura cea mai important n perioada denceput este Anghel Saligny care a realizat n premiermon a s ozur e cerea e a r a a a cuperei din elemente prefabricate (1884-1889).

Elemente prefabricatefolosite de Sali n la


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

38

silozurile de la Brila

B A I Scurt istoric


39/43


n 1903 coala de poduri i osele din Bucuretiintroduce betonul armat n programa de nvmnt.r mu curs e e on es e nu e pro . on onescu

(1870-1946):

.betonului armat dup metoda lui Mathias Koenen

1903 rimele roiecte de oduri de beton armat la

coal 1910 proiect obligatoriu de beton armat n anul IV

1915 curs Construcii i proiecte de beton armat, cu odurat de 90 ore

ucrarea e onu arma expunere e emen ar aregulilor de construcie i principiilor de calcul, prof.Ion Ionescu reeditat 1928


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

39

B A I Scurt istoric


40/43


nc din primul deceniu al secolului XX, academicianulGogu Constantinescu realizeaz diverse lucrri dine on arma a az nou n ons an a , a

moscheea din Constana etc.


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

40Ac. Gogu Constantinescu(1881-1965)

B A I Scurt istoric


41/43


Tot n primul deceniu al secolului XX, academicianulElie Radu realizeaz lucrri edilitare i poduri dine on arma .

Primria Capitalei

Podul de la Lainici (peste rul Jiu)realizat n anul 1910


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

41Ac. Elie Radu(1853-1931)

B A I Scurt istoric


42/43


nainte i dup cel de-al doilea rzboi mondial, figuracea mai proeminent n domeniul betonului armat aos pro esoru a angan . os

primul ef al Catedrei de Beton Armat din cadrul

primului Laborator de Beton Armat din Romnia.

Prof. Mihai Hangan


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

42

-



43/43

B.A. I Scu t sto c

n anii 1950-1989 construciile din beton armat capto dezvoltare deosebit, fiind favorizate de politica den us r a zare a r e cea e cons ru re e ocu n e

colective n oraele care se dezvolt rapid.

Dup 1989 urmeaz un deceniu n care volumul deconstruc ii este foarte sczut ns du anul 2000

odat cu revirimentul economiei, crete i volumul deinvestiii n construcii, n special cldiri pentrubirouri, locuine i centre comerciale. Se remarccreterea deschiderilor (de la cel mult 6 m la 7,5-8 m) i

Bc20Bc25 la betoane de clase Bc30Bc40).


UNIVE

RSITATEA

TEHNICA

43

ba i - partea a 1-a.pdf

Documents