mof 647bis - p100-3-2008

P A R T E A I

LEGI, DECRETE, HOTĂRÂRI ȘI ALTE ACTE

Anul 177 (XXI) — Nr. 647 bis Joi, 1 octombrie 2009

S U M A R

Pagina

Anexa la Ordinul ministrului dezvoltării regionale și locuinței

nr. 704/2009 privind aprobarea reglementării tehnice

„Cod de proiectare seismică — Partea a III-a —

Prevederi pentru evaluarea seismică a clădirilor

existente, indicativ P 100-3/2008” .............................. 3–366

MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 647 bis/1.X.2009

2

A C T E A L E O R G A N E L O R D E S P E C I A L I T A T E

A L E A D M I N I S T R A Ț I E I P U B L I C E C E N T R A L E

MINISTERUL DEZVOLTĂRII REGIONALE ȘI LOCUINȚEI

O R D I N

privind aprobarea reglementării tehnice „Cod de proiectare seismică — Partea a III-a — Prevederi

pentru evaluarea seismică a clădirilor existente, indicativ P 100-3/2008”*)

În conformitate cu prevederile art. 10 și art. 38 alin. 2 din Legea nr. 10/1995 privind calitatea în construcții, cu modificările

ulterioare, ale art. 2 alin. (4) din Regulamentul privind tipurile de reglementări tehnice și de cheltuieli aferente activității de

reglementare în construcții, urbanism, amenajarea teritoriului și habitat, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 203/2003 pentru

aprobarea Regulamentului privind tipurile de reglementări tehnice și de cheltuieli aferente activității de reglementare în construcții,

urbanism, amenajarea teritoriului și habitat, precum și a Normelor metodologice privind criteriile și modul de alocare a sumelor

necesare unor lucrări de intervenție în primă urgență la construcții vulnerabile și care prezintă pericol public, cu modificările și

completările ulterioare, și ale Hotărârii Guvernului nr. 1.016/2004 privind măsurile pentru organizarea și realizarea schimbului de

informații în domeniul standardelor și reglementărilor tehnice, precum și al regulilor referitoare la serviciile societății informaționale

între România și statele membre ale Uniunii Europene, precum și Comisia Europeană,

având în vedere Procesul-verbal de avizare nr. 2 din 13 mai 2009 al Comitetului tehnic de specialitate nr. 4 „Acțiuni asupra

construcțiilor”, Procesul-verbal de avizare nr. 13 din 13 mai 2009 al Comitetului tehnic de specialitate nr. 5 „Structuri pentru

construcții” și Procesul-verbal de avizare nr. 3 din 2 iunie 2009 al Comitetului tehnic de coordonare generală din cadrul Ministerului

Dezvoltării Regionale și Locuinței, precum și avizul Inspectoratului de Stat în Construcții nr. 2.747 din 28 iulie 2009,

în temeiul art. 1 alin. (2), art. 3 lit. d), art. 4 pct. II lit. b) și c) și al art. 12 alin. (5) din Hotărârea Guvernului nr. 33/2009 privind

organizarea și funcționarea Ministerului Dezvoltării Regionale și Locuinței, cu modificările ulterioare,

ministrul dezvoltării regionale și locuinței emite următorul ordin:

Ministrul dezvoltării regionale și locuinței,

Vasile Blaga

București, 9 septembrie 2009.

Nr. 704.

*) Ordinul nr. 704/2009 a fost publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 647 din 1 octombrie 2009 și este reprodus și în acest număr bis.

Art. 1. — Se aprobă reglementarea tehnică „Cod

de proiectare seismică — Partea a III-a — Prevederi

pentru evaluarea seismică a clădirilor existente, indicativ

P 100-3/2008”, elaborată de Universitatea Tehnică de

Construcții București, prevăzută în anexa care face parte

integrantă din prezentul ordin.

Art. 2. — (1) Prezentul ordin se publică în Monitorul Oficial al

României, Partea I, și intră în vigoare la data de 1 ianuarie 2010.

(2) Codul de proiectare seismică — Partea a III-a —

Prevederi pentru evaluarea seismică a clădirilor existente,

indicativ P 100-3/2008 se aplică la evaluarea seismică a

clădirilor existente, care se efectuează în baza contractelor de

expertizare tehnică încheiate după data intrării în vigoare a

prezentului ordin.

Art. 3. — La data intrării în vigoare a prezentului ordin,

Ordinul ministrului lucrărilor publice și amenajării teritoriului

nr. 3/N/1992 de aprobare a Normativului pentru proiectarea

antiseismică a construcțiilor de locuințe, social culturale,

agrozootehnice și industriale, indicativ P 100-92, cu modificările

și completările ulterioare, își încetează aplicabilitatea.

I

COD DE PROIECTARE SEISMICĂ – PARTEA A III-A –

PREVEDERI PENTRU EVALUAREA SEISMICĂ

A CLĂDIRILOR EXISTENTE

INDICATIV P 100-3/2008

MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 647 bis/1.X.2009 3

II

CUPRINS

1. ASPECTE GENERALE

1.1 Obiect şi domeniu de aplicare 1.2 Referinţe normative

1.2.1 Documente normative de bază 1.3 Ipoteze de bază 1.4 Simboluri 1.5 Unităţi de măsură

2. CERINŢE DE PERFORMANŢĂ ŞI CRITERII DE ÎNDEPLINIRE

2.1 Cerinţe fundamentale 2.2 Criterii de îndeplinire a cerinţelor de performanţă

2.2.1 Aspecte generale 2.2.2 Starea limită ultimă (ULS) 2.2.3 Starea limită de serviciu (SLS)

3. EVALUAREA SEISMICĂ A STRUCTURILOR ŞI COMPONENTELOR NESTRUCTURALE (CNS)

3.1 Generalităţi 3.2 Operaţiile care compun procesul de evaluare

4. COLECTAREA INFORMAŢIILOR PENTRU EVALUAREA STRUCTURALĂ

4.1 Informaţii generale şi istoric 4.2 Informaţii iniţiale necesare 4.3 Niveluri de cunoaştere

4.3.1 Definirea nivelurilor de cunoaştere 4.3.2 KL1 Cunoaştere limitată 4.3.3 KL2 Cunoaştere normală 4.3.4 KL3 Cunoaşterea completă

4.4 Identificarea nivelului de cunoaştere. Definiţii 4.4.1 Geometria

4.4.1.1 Planurile generale ale construcţiei 4.4.1.2 Planurile de detaliu ale construcţiei 4.4.1.3 Examinarea vizuală 4.4.1.4 Relevarea construcţiei

4.4.2 Detaliile de execuţie 4.4.2.1 Proiectarea simulată 4.4.2.2 Inspecţia în teren limitată 4.4.2.3 Inspecţia în teren extinsă 4.4.2.4 Inspecţia în teren cuprinzătoare

4 MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 647 bis/1.X.2009

III

4.4.3 Materiale 4.4.3.1 Încercări distructive şi nedistructive 4.4.3.2 Încercări in-situ limitate 4.4.3.3 Încercări in-situ extinse 4.4.3.4 Încercări in-situ cuprinzătoare

4.4.4 Definirea nivelurilor de inspecţie şi de încercare 4.5 Factorii de încredere 4.6 Identificarea nivelului de degradare a construcţiei

5. EVALUAREA CALITATIVĂ

5.1 Obiectul evaluării calitative 5.2 Condiţii privind traseul încărcărilor 5.3 Condiţii privind redundanţa 5.4 Condiţii privind configuraţia clădirii 5.5 Condiţii privind interacţiunea structurii cu alte construcţii sau elemente

5.5.1 Condiţii privind distanţa faţă de construcţiile învecinate 5.5.2 Condiţii referitoare la supante 5.5.3 Condiţii referitoare la componentele nestructurale

5.6 Condiţii de alcătuire specifice diferitelor categorii de structuri 5.7 Condiţii pentru diafragmele orizontale ale clădirilor 5.8 Condiţii privind infrastructura şi terenul de fundare

6. EVALUAREA PRIN CALCUL

6.1 Aspecte generale 6.2 Acţiunea seismică şi combinaţiile de încărcare 6.3 Modelarea structurii 6.4 Metodele de calcul 6.5 Verificările elementelor structurale 6.6 Metodologii de evaluare 6.7 Metodologia de nivel 1

6.7.1 Domeniul de aplicare 6.7.2 Evaluarea prin calcul

6.8 Metodologia de nivel 2 6.8.1 Domeniul de aplicare 6.8.2 Principiul metodei de calcul 6.8.3 Calculul structural 6.8.4 Relaţiile de verificare

6.9 Metodologia de nivel 3 6.9.1 Domeniul de aplicare 6.9.2 Metoda de calcul static neliniar

7. EVALUAREA FUNDAŢIILOR

7.1 Aspecte generale 7.2 Teste pentru stabilirea caracteristicilor terenului 7.3 Calculul infrastructurii şi al sistemului de fundare


IV

8. EVALUAREA FINALĂ ŞI FORMULAREA CONCLUZIILOR 8.1 Aspecte generale ale activităţii de evaluare 8.2 Stabilirea clasei de risc a construcţiilor 8.3 Conţinutul raportului de evaluare seismică 8.4 Necesitatea intervenţiei structurale

ANEXA A – EVALUAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR EXISTENTE BAZATĂ PE PERFORMANŢĂ A1 Obiective de performanţă. Definiţii A2 Nivelul hazardului seismic A.3 Selectarea obiectivului de performanţă A.4 Caracterizarea nivelurilor de performanţă A.5 Relaţii de verificare şi criterii de acceptanţă ANEXA B – STRUCTURI DIN BETON ARMAT B.1 Domeniu de aplicare B.2 Identificarea geometriei structurii, a detaliilor de alcătuire şi a materialelor din

structura clădirii B.3 Criterii pentru evaluarea calitativă B.4 Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale B.5 Valori admisibile ale eforturilor unitare medii în cazul aplicării metodologiei de nivel 1 B.6 Factorii de comportare pentru elemente structurale în metodologia de nivel 2 B.7 Valori de calcul utilizate în cazul aplicării metodologiei de nivel 3 ANEXA C – STRUCTURI DIN OŢEL C.1 Domeniu de aplicare C.2 Identificarea geometriei structurii, a detaliilor de alcătuire şi a materialelor din

structura clădirii C.3 Criterii pentru evaluarea calitativă C.4 Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale C.5 Valori admisibile ale tensiunilor medii în cazul aplicării metodologiei de nivel 1 C.6 Factorii de comportare pentru elemente structurale în cazul aplicării metodologiei de

nivel 2 C.7 Capacităţi de deformare inelastică în elementele structurale în cazul aplicării

metodologiei de nivel 3 ANEXA D – CLĂDIRI DIN ZIDĂRIE D.1 Domeniu de aplicare D.2 Informaţii specifice necesare pentru evaluarea siguranţei construcţiilor din zidărie D.3 Evaluarea siguranţei seismice


V

ANEXA E – COMPONENTE NESTRUCTURALE (CNS) E.1 Generalităţi E.2 Evaluarea siguranţei seismice a componentelor nestructurale ANEXA F (informativă) - ÎNDRUMĂTOR DE REABILITARE SEISMICĂ A CLĂDIRILOR EXISTENTE F.1 Introducere F.2 Bazele alegerii soluţiilor de intervenţie F.3 Procedee de intervenţie pentru clădiri cu structura de beton armat F.4 Procedee de intervenţie pentru clădiri cu structura de oţel F.5 Procedee de intervenţie pentru clădiri cu structura din zidărie F.6 Procedee de intervenţie pentru clădiri cu structura din lemn F.7 Procedee de intervenţie pentru componentele nestructurale din clădiri F.8 Reabilitarea seismică a clădirilor folosind sisteme de disipare a energiei F.9 Reabilitarea seismică a clădirilor prin izolarea seismică a bazei


1

1. ASPECTE GENERALE 1.1 Obiect şi domeniu de aplicare (1) Obiectul părţii a III-a a codului P 100 este de a stabili criterii pentru evaluarea performanţei seismice a clǎdirilor existente, considerate individual.

NOTĂ Evaluarea seismică se referă atât la construcţii degradate de acţiunea anterioară a cutremurelor, cât şi la construcţii existente vulnerabile seismic, care încă nu au fost supuse unor acţiuni seismice semnificative.

(2) Reflectând cerinţele de bază stabilite de P 100–1/2006 pentru proiectarea clǎdirilor noi, P 100-3/2008 acoperă problematica construcţiilor existente executate din materialele structurale obişnuite (beton, oţel şi zidărie), precum şi cea a componentelor nestructurale (CNS) ale clădirilor.

NOTĂ Anexele B, C şi D conţin date suplimentare pentru evaluarea construcţiilor din beton armat, oţel şi, respectiv, din zidărie. Anexa E se referă la evaluarea componentelor nestructurale (CNS) ale clădirilor.

(3) Prevederile P 100-3/2008 pot fi aplicate şi pentru evaluarea seismică a monumentelor şi clădirilor istorice în cazul în care acestea nu contravin conceptelor, abordărilor şi procedurilor specifice cuprinse în documentele normative în vigoare în acest domeniu. (4) Construcţiile a căror proiectare şi execuţie a beneficiat de aplicarea unor coduri de proiectare şi practică moderne nu necesită evaluarea seismică decât în condiţiile în care proprietarii acestora doresc să sporească performaţele lor faţă de cele iniţiale. În această categorie se includ toate construcţiile proiectate pe baza P 100/92 (Normativ pentru proiectarea antiseismicǎ a construcţiilor de locuinţe, social culturale, agroozotehnice şi industriale, reglementare tehnică abrogată), cu modificǎrile şi completǎrile ulterioare, precum şi construcţiile având cel mult 5 niveluri supraterane, indiferent de sistemul constructiv, proiectate pe baza normativului P 100/81 (reglementare tehnică abrogată). (4) Deoarece structurile existente: (i) reflectă nivelul de cunoaştere la data realizării construcţiei; (ii) pot ascunde erori de proiectare şi punere în operă; (iii) pot să fi suferit acţiunea unor cutremure precedente şi a unor acţiuni neseismice cu efecte necunoscute, evaluarea structurală se realizează cu un grad de încredere diferit de cel asociat proiectării construcţiilor noi. Ca atare, este necesarǎ utilizarea unor valori diferite ale coeficienţilor de siguranţă pentru materiale şi acţiuni, care depind de cât de complete sunt informaţiile disponibile şi de gradul de certitudine al acestora. (5) Prezenta reglementare tehnică este alcătuită după cum urmează:

1. Aspecte generale 2. Cerinţe de performanţă şi criterii de îndeplinire 3. Evaluarea seismică a structurilor şi componentelor nestructurale (CNS) 4. Colectarea informaţiilor pentru evaluarea structurală 5. Evaluarea calitativă 6. Evaluarea prin calcul 7. Evaluarea fundaţiilor 8. Evaluarea finală şi formularea concluziilor


2

ANEXA A - Evaluarea seismică a clădirilor existente bazată pe performanţă ANEXA B – Structuri din beton armat ANEXA C – Structuri din oţel ANEXA D – Clădiri din zidărie ANEXA E – Componente nestructurale (CNS) ANEXA F (informativă) - Îndrumător de reabilitare seismică a clădirilor existente. 1.2 Referinţe normative (1) Prezentul cod încorporează prevederi din alte acte normative. Documentele normative generale sunt date la 1.2.1 iar referirile la alte documente sunt date în continuare în text, în cazurile în care este necesar. 1.2.1 Documente normative de bază CR 0 –2005 Cod de proiectare. Bazele proiectării structurilor în construcţii P 100–1/2006 Cod de proiectare seismică- Partea I - Prevederi de proiectare pentru clădiri NP 112–04 Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directă CR 6 – 2006 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie CR 2-1-1.1-2005 Cod de proiectare a construcţiilor cu pereţi structurali din beton armat STAS 10107/0-90 Construcţii civile şi industriale. Calculul şi alcătuirea elementelor structurale din beton, beton armat şi beton precomprimat STAS 10108-75 Construcţii civile, industriale şi agricole. Calculul elementelor din oţel. 1.3 Ipoteze de bază (1) Sunt valabile ipotezele date în CR 0 –2005. (2) Prevederile prezentului cod presupun că procurarea datelor şi testele sunt efectuate de personal cu experienţă şi că inginerul evaluator are experienţa necesară pentru tipul de structură expertizat. Evaluarea seismicǎ a clǎdirilor existente se face de cǎtre experţi tehnici pentru construcţii, atestaţi pe domenii, în funcţie de cerinţele esenţiale, conform legislaţiei în vigoare. 1.4 Simboluri (1) Sunt valabile simbolurile date în P 100–1/2006, 1.3. (2) Simbolurile suplimentare utilizate în prezentul cod sunt definite în text acolo unde acestea sunt introduse. 1.5 Unităţi de mǎsurǎ (1) Precizările privind unităţile sunt date în P 100–1/2006, 1.2.


3

2. CERINŢE DE PERFORMANŢĂ ŞI CRITERII DE ÎNDEPLINIRE 2.1 Cerinţe fundamentale (1) Evaluarea seismică a clădirilor existente urmăreşte să stabilească dacă acestea satisfac cu un grad adecvat de siguranţă cerinţele fundamentale (nivelurile de performanţă) avute în vedere la proiectarea construcţiilor noi, conform P 100–1/2006, 2.1. (2) Cerinţele fundamentale, respectiv cerinţa de siguranţă a vieţii şi cerinţa de limitare a degradărilor şi stările limită asociate (starea limită ultimă ULS şi starea limită de serviciu SLS), sunt definite în P 100–1/2006, 2.1 (1), unde se indică şi intervalele medii de recurenţă de referinţă (IMR) ale acţiunilor seismice luate în considerare pentru cele două stări limită, la proiectarea construcţiilor noi. (3) Funcţie de clasa de importanţă şi de expunere la cutremur, de durata viitoare de exploatare, în cazul construcţiilor existente cerinţele fundamentale pot fi asigurate pentru un nivel al acţiunii seismice inferior celui considerat la proiectarea construcţiilor noi, respectiv la cutremure cu IMR redus în raport cu cele din P 100-1/2006. Nivelul minim de asigurare seismică necesar pentru construcţii existente de diferite categorii, identic cu nivelul minim care trebuie obţinut prin lucrările de reabilitare seismică, este indicat la 8.4. (4) Asigurarea diferită pentru construcţii aparţinând diferitelor clase de importanţă şi de expunere la cutremur se face prin intermediul factorului de importanţă γI, conform P 100–1/2006, 4.4.5. (5) Pentru construcţii de importanţă deosebită sau pentru clădiri cu funcţiuni speciale sau la solicitarea proprietarului clădirii, evaluarea (investigaţia) poate avea în vedere şi alte niveluri de performanţă şi/sau alte valori ale IMR ale cutremurelor pe amplasament, superioare celor minime definite la (3). Aspectele principale ale evaluării construcţiilor bazate pe performanţa seismică sunt precizate în anexa A la prezentul cod. 2.2 Criterii de îndeplinire a cerinţelor de performanţă 2.2.1 Aspecte generale (1) Îndeplinirea cerinţelor enunţate la 2.1 este realizată prin adoptarea reprezentării acţiunii seismice, a modelelor şi metodelor de calcul, a verificărilor şi procedeelor de detaliere prevăzute în prezentul cod, specifice diferitelor materiale din domeniul tratat (beton armat, oţel, zidărie). (2) Evaluarea acţiunii seismice se face:

• Pentru structuri, conform prevederilor capitolului 3 şi Anexei A din P 100-1/2006; • Pentru componente nestructurale, conform capitolului 10 din P 100-1/2006.

Valorile factorilor de comportare q se aleg pe baza indicaţiilor date în prezentul cod, corespunzător tipului de metodologie de evaluare utilizat. (3) Funcţie de natura metodei de calcul se pot utiliza şi alte reprezentări ale acţiunii, de exemplu, accelerograme înregistrate sau artificiale, specifice amplasamentului.


4

(4) La verificarea elementelor structurale se face distincţie între elementele ductile şi cele fragile. Modul de clasificare a elementelor, ca ductile sau fragile, este stabilit în anexele la prezentul cod, corespunzătoare diferitelor materiale utilizate. (5) Verificarea elementelor ductile se poate face funcţie de tipul metodei de calcul, în termeni de deformaţii sau în termeni de rezistenţă. Elementele fragile se verifică totdeauna în termeni de rezistenţă. (6) La calculul capacităţii de rezistenţă a elementelor structurale, pentru evaluarea valorilor de proiectare ale rezistenţelor, se vor utiliza valorile medii ale proprietăţilor materialelor din lucrare, obţinute din teste in-situ şi din alte surse suplimentare de informare, divizate prin factorii de încredere definiţi la 4.3, ţinând seama de nivelul de cunoaştere disponibil. În cazul elementelor ductile, rezistenţele de proiectare se obţin prin împărţirea valorilor medii, diminuate ca mai sus, la coeficienţii parţiali de siguranţă ai materialelor. În cazul elementelor fragile, rezistenţele de proiectare se obţin prin împărţirea valorilor rezistenţelor caracteristice, obţinute prin preluarea rezistenţelor medii corectate prin intermediul factorilor de încercare, la coeficienţii parţiali de siguranţă ai materialului.

NOTĂ Valorile atribuite coeficienţilor parţiali de siguranţă pentru beton, oţel, zidărie sau alte materiale sunt stabilite prin codurile de proiectare specifice structurilor realizate din aceste materiale.

(7) Pentru materialele nou adăugate la consolidarea elementelor structurale existente sau utilizate la elementele nou introduse se folosesc valorile de proiectare ale proprietăţilor acestora. 2.2.2 Starea limită ultimă (ULS) (1) Cerinţele se determină pe baza acţiunii seismice relevante pentru această stare limită (capitolele 3 şi 10 din P 100–1/2006). Cerinţele pentru elementele ductile şi elementele fragile rezultă din calculul structural, cu excepţia situaţiei în care se utilizează o metodă de calcul liniar, când cerinţele asupra elementelor fragile se determină conform 6.8.4(5). (2) Capacitatea elementelor se determină pe baza deformaţiilor admise pentru această stare limită, în cazul în care verificarea se face în termeni de deplasare şi a rezistenţelor stabilite conform 2.2.1(6), în cazul în care verificarea se face în termeni de rezistenţă. Deformaţiile se determină potrivit prevederilor date în anexele specifice structurilor din diferite materiale (anexele B, C şi D). În situaţia în care se utilizează un calcul structural neliniar, rezistenţa elementelor fragile se determină potrivit indicaţiilor din anexele B, C şi D. 2.2.3 Starea limită de serviciu (SLS) (1) Cerinţele se determină pe baza acţiunii seismice relevante pentru această stare limită. În acest scop se utilizează factorii de reducere a cerinţelor corespunzătoare SLS, daţi în P 100-1/2006, 4.5.4 şi anexa E a acestui cod. (2) Verificarea structurilor şi a componentelor nestructurale la SLS constă în compararea cerinţei cu capacitatea de deformare a elementelor. În mod uzual, verificarea se face în termeni de deplasări relative de nivel. În cazul utilizării unor metode de calcul neliniar, verificările se pot referi şi la rotirile plastice acceptabile pentru această stare limită, în zonele critice ale structurii.


5

3. EVALUAREA SEISMICĂ A STRUCTURILOR ŞI COMPONENTELOR NESTRUCTURALE (CNS) 3.1 Generalităţi (1) Evaluarea seismică a structurilor şi a CNS din clădiri constă dintr-un ansamblu de operaţii care trebuie să stabilească vulnerabilitatea acestora în raport cu cutremurele caracteristice amplasamentului. În mod concret evaluarea stabileşte măsura în care o clădire îndeplineşte cerinţele de performanţă asociate acţiunii seismice considerate în stările limită precizate la 2.1. Evaluarea este precedată de colectarea informaţiilor referitoare la geometria structurii, calitatea detaliilor constructive şi calitatea materialelor utilizate în construcţie, conform prevederilor capitolului 4. (2) Prezentul cod urmăreşte evaluarea clǎdirilor individuale, pentru a decide necesitatea intervenţiei structurale şi măsurile de consolidare care se impun pentru o anumită construcţie. Evaluarea vulnerabilităţii populaţiilor sau grupurilor de clădiri pentru stabilirea riscului seismic în diferite scopuri (de exemplu, pentru determinarea riscului de asigurare a clădirilor pentru stabilirea priorităţilor în vederea reducerii riscului seismic) nu constituie obiectul prezentului cod. 3.2 Operaţiile care compun procesul de evaluare (1) Acţiunea de evaluare este, în mod necesar, precedată de culegerea informaţiilor necesare în acest scop vizând calitatea concepţiei de realizare a construcţiei şi a proiectului pe baza căruia s-a construit clădirea, calitatea execuţiei şi a materialelor puse în operă şi starea de afectare fizică a construcţiei. Obiectul şi modul de realizare a operaţiei de colectare a informaţiilor sunt date în capitolul 4. (2) Ori de câte ori este posibil, în vederea evaluării se vor prelua informaţiile referitoare la comportarea seismică observată la construcţii de acelaşi tip sau similare. (3) Operaţiile care alcătuiesc procesul de evaluare se pot grupa în două categorii care constituie:

(i) evaluarea calitativă şi, respectiv,

(ii) evaluarea prin calcul.

Ansamblul operaţiilor de evaluare calitativă şi cantitativă (prin calcul) reprezintă metodologia de evaluare. Metodologia de evaluare se diferenţiază funcţie de complexitatea şi rigoarea operaţiilor de evaluare. În cadrul prezentului cod sunt prevăzute trei metodologii de evaluare, denumite metodologia de nivel 1, de nivel 2 şi, respectiv, de nivel 3. Criteriile de alegere a metodologiilor de evaluare şi descrierea acestora se dau la 6.6, 6.7, 6.8 şi 6.9. (4) Evaluarea seismică a structurilor de clădiri se face pe baza criteriilor generale de evaluare calitativă date în capitolul 5 şi a modelelor şi metodelor generale de calcul date în capitolul 6. La aplicarea acestora se va ţine seama de aspectele specifice de alcătuire a structurilor din diferite materiale, precizate în anexa B pentru structurile de beton armat, în anexa C pentru structurile din oţel şi în anexa D pentru clădirile cu pereţi structurali din zidărie. În cazul construcţiillor de zidărie, unele modele şi procedee de calcul, respectând principiile generale valabile pentru


6

structuri din orice materiale, prezintă forme specifice. Evaluarea CNS se face pe baza procedeelor din anexa E. Pe baza concluziilor evaluării calitative şi cantitative se face încadrarea construcţiei examinate în clasa de risc. Definirea claselor de risc şi criteriile de încadrare în aceste clase sunt date la 8.1 şi 8.2. (5) Clasa de risc în care este încadrată construcţia, împreună cu clasa de importanţă şi de expunere la cutremur, conform P 100–1/2006, 4.4.5, determină necesitatea intervenţiei de consolidare şi nivelul minim de siguranţă pe care trebuie să îl asigure măsurile de consolidare (a se vedea 8.4).


7

4. COLECTAREA INFORMAŢIILOR PENTRU EVALUAREA STRUCTURALĂ 4.1 Informaţii generale şi istoric (1) În vederea evaluării rezistenţei la cutremur a construcţiilor existente, colectarea datelor necesare se obţine din surse cum sunt: - documentaţia tehnică de proiectare şi de execuţie a construcţiei examinate (inclusiv documentele referitoare la eventualele intervenţii pe durata exploatării); - reglementările tehnice în vigoare la data realizării construcţiei; - investigaţii pe teren; - măsurători şi teste în situ şi/sau în laborator. (2) În vederea alegerii datelor celor mai potrivite se vor compara informaţiile din diferite surse disponibile. 4.2 Informaţii iniţiale necesare (1) Informaţiile necesare pentru evaluarea structurală trebuie să permită:

(a) Identificarea sistemului structural;

(b) Identificarea tipului de fundaţii ale clădirii;

(c) Identificarea condiţiilor de teren;

(d) Stabilirea dimensiunilor generale şi a alcătuirii secţiunilor elementelor structurale, precum şi a proprietăţilor mecanice ale materialelor constituente. În cazul oţelului este necesară cu prioritate identificarea proprietăţilor plastice (rezistenţa la curgere, ductilitatea);

(e) Identificarea eventualelor defecte de calitate a materialelor şi/sau deficienţe de alcătuire a elementelor, inclusiv ale fundaţiilor;

(f) Precizarea procedurii de stabilire a forţelor seismice de proiectare şi a criteriilor de proiectare seismică utilizate la proiectarea iniţială;

(g) Descrierea modului de utilizare a clădirii pe durata de exploatare, stabilirea modului de utilizare planificat al acesteia şi precizarea clasei de importanţă şi de expunere la cutremur, conform P 100-1/2006, 4.4.5;

(h) Reevaluarea acţiunilor aplicate construcţiei, ţinând cont de utilizarea clădirii;

(i) Identificarea naturii şi a amplorii degradărilor structurale şi a eventualelor lucrări de remediere - consolidare executate anterior. Se au în vedere nu numai degradările produse de acţiunea cutremurelor, ci şi cele produse de alte acţiuni, cum sunt încărcările gravitaţionale, tasările diferenţiale, atacul chimic datorat condiţiilor de mediu sau tehnologice, etc.

(2) Pentru evaluarea componentelor nestructurale informaţiile trebuie să permită identificarea şi localizarea componentelor care:

• în caz de prăbuşire totală sau parţială pot afecta siguranţa vieţii oamenilor din clădire sau din afara acesteia;

• prin interacţiuni necontrolate cu elementele structurii pot conduce la avarierea acestora; • prin ieşirea din lucru pot cauza întreruperea funcţionării clădirii conform destinaţiei

acesteia; • pot da naştere la efecte secundare periculoase (incendii, explozii, etc); • pot cauza pierderi materiale importante.


8

(3) Funcţie de cantitatea şi calitatea informaţiilor obţinute se adoptă valori diferite ale factorilor de încredere, conform 4.3. 4.3 Niveluri de cunoaştere

4.3.1 Definirea nivelurilor de cunoaştere (1) În vederea selectării metodei de calcul şi a valorilor potrivite ale factorilor de încredere, se definesc următoarele niveluri de cunoaştere: KL1: Cunoaştere limitată KL2: Cunoaştere normală KL3: Cunoaştere completă

(2) Factorii consideraţi în stabilirea nivelului de cunoaştere sunt:

(i) Geometria structurii: dimensiunile de ansamblu ale structurii, dimensiunile elementelor structurale, precum şi ale elementelor nestructurale care afectează răspunsul structural (de exemplu, panouri de umplutură din zidărie) sau siguranţa vieţii (de exemplu, elemente majore din zidărie-calcane, frontoane);

(ii) Alcătuirea elementelor structurale şi nestructurale, incluzând cantitatea şi detalierea armăturii în elementele de beton armat, detalierea şi îmbinările elementelor de oţel, legăturile planşeelor cu structura de rezistenţă verticală, natura elementelor utilizate şi modul de umplere a rosturilor cu mortar la zidării, tipul şi materialele CNS, prinderile acestora etc.;

(iii) Materialele utilizate în structură şi CNS, respectiv proprietăţile mecanice ale materialelor beton, oţel, zidărie, lemn, după caz.

NOTĂ Informaţii suplimentare specifice structurilor din diferite materiale şi CNS sunt date în anexele respective ale prezentului cod.

(3) Nivelul de cunoaştere realizat determină metoda de calcul permisă şi valorile factorilor de încredere (CF). Modul de obţinere a datelor necesare se indică la 4.4. Modul de stabilire a metodelor de calcul şi a factorilor de încredere este precizat în tabelul 4.1. Definirea termenilor „Vizual”, „Complet”, „Limitat”, „Extins” şi „Cuprinzător” se face la 4.4.


9

Tabelul 4.1 Nivelurile de cunoaştere şi metodele corespunzătoare de calcul

Niv

elul

cu

noaş

terii

Geometrie

Alcătuirea de

detaliu Materiale Calcul CF

KL1 Din proiectul de ansamblu original şi verificarea vizuală prin sondaj în teren sau dintr-un releveu complet al clădirii

Pe baza proiectării simulate în acord cu practica la data realizǎrii construcţiei şi pe baza unei inspecţii în teren limitate

Valori stabilite pe baza standardelor valabile în perioada realizării construcţiei şi din teste în teren limitate

LF-MRS CF=1,35

KL2 Din proiectul de execuţie original incomplet şi dintr-o inspecţie în teren limitată sau dintr-o inspecţie în teren extinsă

Din specificaţiile de proiectare originale şi din teste limitate în teren sau dintr-o testare extinsă a calităţii materialelor în teren

Orice metodă, conform

P 100 - 1/2006

CF=1,20

KL3 Din proiectul de execuţie original complet şi dintr-o inspecţie limitată pe teren sau dintr-o inspecţie pe teren cuprinzătoare

Din rapoarte originale privind calitatea materialelor din lucrare şi din teste limitate pe teren sau dintr-o testare cuprinzătoare

Orice metodă, conform

P 100 - 1/2006

CF=1,0

LF = metoda forţei laterale echivalente; MRS = calcul modal cu spectre de răspuns (4) În situaţia în care condiţiile concrete de cercetare în teren nu permit investigaţiile în teren şi testele prevăzute la 4.4.4 (de exemplu, în cazul în care clǎdirea este în exploatare), expertul tehnic va aprecia corecţia (sporirea) necesară a valorilor CF. Este recomandabil ca în asemenea situaţii, expertul să completeze cercetarea iniţială a construcţiei după decopertarea structurii, odată cu întreruperea exploatării clădirii şi începerea lucrărilor. Pe baza noilor informaţii obţinute, se poate îmbunătăţi valoarea CF stabilită iniţial şi, eventual, dacă este cazul, şi soluţia de intervenţie. 4.3.2 KL1 Cunoaştere limitată (1) KL1 corespunde următoarei stări de cunoaştere:

(i) în ceea ce priveşte geometria: configuraţia de ansamblu a structurii şi dimensiunile elementelor structurale sunt cunoscute, (a) din relevee, (b) din planurile proiectului de ansamblu original şi ale eventualelor modificări intervenite pe durata de exploatare. În cazul (b) verificarea prin sondaj a dimensiunilor de ansamblu şi a dimensiunilor elementelor este de regulă suficientă; în condiţiile în care se constată diferenţe semnificative faţă de prevederile proiectului de ansamblu se va întocmi un releveu mai extins al dimensiunilor;


10

(ii) în ceea ce priveşte alcătuirea de detaliu: nu se dispune de proiectul de execuţie al structurii clădirii; se concep detalii plecând de la practica obişnuită din perioada realizării construcţiei; se vor face sondaje în câteva dintre elementele considerate critice şi se va stabili măsura în care ipotezele adoptate corespund realităţii. În situaţia în care există diferenţe semnificative se va extinde cercetarea în teren şi asupra altor elemente;

(iii) în ceea ce priveşte materialele: nu se dispune de informaţii directe referitoare la caracteristicile materialelor de construcţie, (a) din specificaţiile proiectelor, (b) din buletinele de calitate. Se vor alege valori în acord cu documentele normative din perioada realizării clăÃdirii, asociate cu teste limitate în teren în elementele considerate critice (esenţiale) pentru structură.

(2) Informaţiile culese trebuie să fie suficiente pentru întocmirea verificărilor locale ale capacităţii elementelor şi pentru construirea unui model de calcul al structurii.

(3) Evaluarea structurii bazată pe KL1 poate fi realizată efectuând un calcul liniar. 4.3.3 KL2 Cunoaştere normală (1) KL2 corespunde următoarei stări de cunoaştere:

(i) în ceea ce priveşte geometria: configuraţia de ansamblu a structurii şi dimensiunile elementelor sunt cunoscute, (a) dintr-un releveu extins, (b) din planurile de ansamblu originale ale construcţiei şi ale eventualelor modificări intervenite pe durata de exploatare. În cazul (b) este necesară verificarea pe teren prin sondaj a dimensiunilor de ansamblu şi a dimensiunilor elementelor; în situaţia în care se constată diferenţe semnificative faţă de prevederile proiectului se va întocmi un releveu mai extins;

(ii) în ceea ce priveşte alcătuirea de detaliu: detaliile sunt cunoscute, (a) dintr-o inspecţie extinsă pe teren, (b) dintr-un set incomplet de planşe de execuţie. În cazul (b), se vor prevedea verificări limitate în teren ale elementelor considerate ca relevante pentru a constata daca informaţiile disponibile corespund realităţii;

(iii) în ceea ce priveşte materialele: informaţiile privind caracteristicile mecanice ale materialelor sunt obţinute, (a) din testări extinse în teren, (b) din specificaţiile de proiectare originale. În cazul (b) se vor efectua teste limitate în teren.

(2) Informaţiile culese trebuie să fie suficiente pentru întocmirea verificărilor locale ale capacităţii elementelor şi pentru construirea unui model de calcul al structurii.

(3) Evaluarea structurii bazate pe KL2 poate fi realizată pe baza unui calcul liniar sau neliniar, static sau dinamic. 4.3.4 KL3 Cunoaşterea completă (1) KL3 corespunde următoarei stări de cunoştinţe:

(i) în ceea ce priveşte geometria: geometria de ansamblu a structurii şi dimensiunile elementelor sunt cunoscute, (a) dintr-un releveu cuprinzător, (b) din proiectul de ansamblu complet al construcţiei originale şi al eventualelor modificări intervenite pe durata de exploatare. În cazul (b) este necesară verificarea prin sondaj a dimensiunilor de ansamblu şi ale elementelor; în situaţia în care se constată diferenţe semnificative faţă de prevederile proiectului, se vor extinde verificările pentru a se face corecţiile necesare;


11

(ii) în ceea ce priveşte alcătuirea de detaliu: detaliile sunt cunoscute, (a) dintr-o inspecţie cuprinzătoare în teren, (b) dintr-un set complet de planuri de execuţie. În cazul (b) se vor prevedea verificări limitate în teren ale elementelor considerate ca cele mai importante, pentru a constata dacă informaţiile disponibile corespund realităţii;

(iii) în ceea ce priveşte materialele: informaţiile privind caracteristicile mecanice ale materialelor sunt obţinute, (a) din testarea cuprinzătoare în teren, (b) din documentele originale referitoare la calitatea execuţiei. În cazul (b) se vor efectua şi încercări în teren limitate. (2) Se aplică 4.3.3(2).

(3) Se aplică 4.3.3(3). 4.4 Identificarea nivelului de cunoaştere. Definiţii 4.4.1 Geometria 4.4.1.1 Planurile generale ale construcţiei (1) Planurile generale ale construcţiei sunt acele documente care descriu geometria structurii şi permit identificarea componentelor structurale şi a dimensiunilor acestora, precum şi a sistemului structural pentru preluarea acţiunilor verticale şi laterale. De exemplu, asemenea planuri sunt reprezentate de planurile de cofraj la construcţiile de beton armat sau planurile de montaj la construcţiile de oţel.

4.4.1.2 Planurile de detaliu ale construcţiei (1) Planurile de detaliu conţin, în afara informaţiilor furnizate de planurile generale, şi detaliile de execuţie: planuri de armare a elementelor de beton armat, planuri de execuţie ale elementelor metalice, ale nodurilor, etc. 4.4.1.3 Examinarea vizuală (1) Examinarea vizuală este un procedeu de verificare a corespondenţei dintre geometria reală a structurii şi planurile generale de construcţie disponibile. Sunt necesare măsurători prin sondaj ale unor elementele selectate adecvat. Astfel, se pot identifica eventuale modificări structurale intervenite pe durata de execuţie sau după încheierea acesteia. 4.4.1.4 Relevarea construcţiei (1) Relevarea reprezintă acţiunile întreprinse prin măsurători, finalizate prin executarea unor seturi de planuri care să descrie geometria structurii, permiţând identificarea componentelor structurale şi a principalelor CNS, a dimensiunilor lor, precum şi a sistemului structural pentru preluarea acţiunilor verticale şi laterale 4.4.2 Detaliile de execuţie

(1) În vederea obţinerii de informaţii referitoare la detaliile de execuţie a elementelor structurale şi a îmbinărilor dintre acestea se pot utiliza metodele prezentate la 4.4.2.1, 4.4.2.2, 4.4.2.3 şi 4.4.2.4.


12

4.4.2.1 Proiectarea simulată (1) Proiectarea simulată reprezintă un procedeu care furnizează cantitatea şi poziţia armăturilor longitudinale şi transversale (sau a alcătuirii elementelor metalice) în elementele care participă la preluarea încărcărilor verticale şi orizontale. Proiectarea se bazează pe documentele normative şi practica din perioada realizării clădirii.

4.4.2.2. Inspecţia în teren limitată (1) Inspecţia în teren limitată reprezintă verificarea corespondenţei dintre detaliile structurale, (a) cu detaliile de execuţie din planurile proiectului, (b) cu cele rezultate din proiectarea simulată conform 4.4.2.1. Aceasta implică efectuarea inspecţiilor conform 4.4.4(1). Identificarea detaliilor se realizează prin decopertări locale, pahometrie, etc. 4.4.2.3 Inspecţia în teren extinsă (1) Inspecţia în teren extinsă se aplică în cazul în care nu se dispune de planurile originale cu detalii de execuţie. Aceasta implică efectuarea inspecţiilor conform 4.4.4(1). 4.4.2.4 Inspecţia în teren cuprinzătoare (1) Inspecţia in-situ cuprinzătoare se aplică în cazul în care nu se dispune de planurile originale cu detalii de execuţie şi când se urmăreşte obţinerea unui nivel de cunoaştere înalt. Aceasta implicǎ efectuarea inspecţiilor conform 4.4.4(1). 4.4.3 Materiale 4.4.3.1 Încercări distructive şi nedistructive (1) Se pot utiliza metode de testare nedistructive (de exemplu prin sclerometrie, cu ultrasunete etc.), dar numai însoţite şi de încercări distructive, pe carote de beton sau zidărie, sau pe eşantioane prelevate din elementele din oţel. Pentru încercări se vor utiliza procedeele specifice fiecărui tip de material, în conformitate cu reglementările tehnice în vigoare. (2) Expertul tehnic va identifica zonele cu material degradat din diferite cauze (defecte de execuţie, coroziune, degradare fizică) şi va stabili, funcţie de amploarea acestor degradări, măsura în care acestea afectează rezistenţa elementelor structurale şi măsura în care testele pe material sunt semnificative pentru caracterizarea rezistenţei elementelor în ansamblul lor. Pe această bază se va putea fixa numărul de teste necesar. De asemenea, se vor putea decide şi adopta valori adecvate ale coeficienţilor parţiali de siguranţă şi ale factorilor de încredere, şi repararea locală a zonelor degradate. (3) Funcţie de volumul şi credibilitatea informaţiilor iniţiale privind calitatea materialelor structurale se va adopta unul din programele de încercǎri indicate la 4.4.3.2, 4.4.3.3 şi 4.4.3.4. 4.4.3.2 Încercări in-situ limitate (1) Programele limitate de încercări în teren completează informaţiile asupra proprietăţilor materialelor obţinute din standardele din timpul construcţiei, din specificaţiile din proiectul


13

original sau din documentele privind calitatea execuţiei. Acest program presupune efectuarea încercărilor indicate la 4.4.4(1). În condiţiile în care valorile obţinute prin încercări sunt inferioare celor care rezultǎ din celelalte surse, este necesar un program extins de încercări în teren. 4.4.3.3 Încercări in-situ extinse (1) Programele de încercări in-situ extinse urmăresc obţinerea de informaţii în cazul în care nu se dispune de specificaţiile din proiectul iniţial şi de documente referitoare la calitatea materialelor utilizate în lucrare. Este necesar să se realizeze încercările indicate în 4.4.4(1).

4.4.3.4 Încercări in-situ cuprinzătoare

(1) Programele cuprinzătoare de încercări in-situ au în vedere obţinerea de informaţii, în cazul în care nu se dispune nici de specificaţiile din proiectul original şi nici de documentele referitoare la calitatea materialelor utilizate în lucrare, şi când se urmăreşte un nivel de cunoaştere înalt. Aceasta implică efectuarea încercărilor conform 4.4.4(1). 4.4.4 Definirea nivelurilor de inspecţie şi de încercare

(1) Clasificarea nivelurilor de inspecţie şi de testare depinde de proporţia elementelor structurale care sunt încercate pentru identificarea modului de detaliere, ca şi de numărul încercărilor pe materiale. Cerinţele minime pentru diferitele niveluri de inspecţie şi de încercări sunt date în tabelul 4.2. Ele corespund situaţiilor curente, numărul de probe putând fi sporit în situaţiile în care se constată o calitate neomogenă a materialelor.

Tabelul 4.2 Cerinţe minime recomandate pentru diferite niveluri de inspecţie şi testare

Nivelul de inspectare şi testare

Inspectarea detaliilor Încercări pe materiale Pentru fiecare tip de element structural

(grinzi, stâlpi, îmbinări, contravântuiri, pereţi)

Procentul de elemente verificate pentru detalii

Probe pe materiale la 500 m2 de suprafaţă de

planşeu Limitat 10% 2 Extins 15% 4

Cuprinzător 20% 6

4.5 Factorii de încredere (1) În vederea stabilirii caracteristicilor materialelor din structura existentă utilizate la calculul capacităţii elementelor structurale, în verificarea acestora în raport cu cerinţele, valorile medii obţinute prin teste in-situ şi din alte surse de informare se împart la valorile factorilor de încredere, CF, date în tabelul 4.1, conform nivelului de cunoaştere. 4.6 Identificarea nivelului de degradare a construcţiei (1) Evaluarea trebuie să stabilească dacă integritatea materialelor din care este realizată structura a fost afectată pe durata de exploatare a construcţiei şi, dacă este cazul, măsura


14

degradării. La inspectarea construcţiei trebuie să se aibă în vedere că degradările pot fi ascunse sub finisaje bine întreţinute. (2) Evaluarea va conduce la identificarea cauzelor degradării materialelor:

- ca efect al cutremurelor anterioare;

- ca efect al tasării terenului de fundare;

- ca efect al altor deformaţii impuse: acţiunea variaţiilor de temperatură, contracţia şi curgerea lentă a betonului;

- ca efect al agenţilor de mediu sau al agenţilor tehnologici, în special al apei pure sau încărcate cu substanţe agresive de diferite naturi;

- ca efect al unei execuţii defectuoase. (3) În cazul elementelor de beton armat se urmăresc:

- calitatea slabă a betonului şi/sau degradarea lui fizică (de exemplu, din îngheţ-dezgheţ) sau chimică (de exemplu, carbonatarea sau coroziunea produsă de diferiţi agenţi chimici şi biologici);

- zonele cu defecte de execuţie care afectează rezistenţa materialelor şi a elementelor structurale (de exemplu, zona de beton segregat, zonele rosturilor de turnare executate incorect, înnădiri prin sudură necorespunzătoare a pieselor de oţel etc.);

- existenţa şi gradul de coroziune a armăturilor de oţel;

- starea aderenţei între beton şi armături;

- deformaţiile remanente semnificative şi fisurile din elementele structurale cu diverse configuraţii şi direcţii. Interesează în special fisurile deschise peste 0,5 mm. În cazul pereţilor structurali se vor examina cu prioritate fisurile înclinate, mai ales cele în “x”. În cazul stâlpilor şi grinzilor vor fi urmărite situaţiile cu cedare potenţială cu caracter neductil şi efectele interacţiunii cu pereţii de compartimentare şi de închidere.

Examinarea stării elementelor şi materialelor va fi înregistrată într-un releveu de degradări detaliat (în plan şi elevaţii) pentru a stabili efectele asupra siguranţei de ansamblu a structurii. (4) În cazul elementelor de oţel se va cerceta: - rugina, coroziunea sau alte degradări ale oţelului (de exemplu fisuri de oboseală); - deformaţiile remanente rezultate din comportarea postelastică sau din fenomene de pierdere a stabilităţii (flambaj, voalare); - starea elementelor de îmbinare: suduri, şuruburi, nituri; (5) În cazul construcţiilor din zidărie, informaţiile specifice necesare pentru evaluarea siguranţei sunt detaliate în anexa D. (6) În cazul elementelor de lemn se urmăreşte să se evidenţieze: - degradarea lemnului prin putrezire sau ca efect al acţiunii unor microorganisme; - despicarea lemnului ca urmare a unor suprasolicitări locale; - starea de fixare a cuielor şi a altor elemente de prindere.

(7) În cazul elementelor nestructurale informaţiile specifice necesare pentru evaluarea siguranţei sunt detaliate în anexa E.


16

5. EVALUAREA CALITATIVĂ 5.1 Obiectul evaluării calitative (1) Evaluarea calitativă urmăreşte să stabilească măsura în care regulile de conformare generală a structurilor şi de detaliere a elementelor structurale şi nestructurale sunt respectate în construcţiile analizate. Natura deficienţelor de alcătuire şi întinderea acestora reprezintă criterii esenţiale pentru decizia de intervenţie structurală şi stabilirea soluţiilor de consolidare. Principalele componente ale evaluării calitative privesc categoriile de condiţii prezentate la 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 şi 5.8. (2) O evaluare calitativă cuprinzătoare a unora dintre condiţiile de alcătuire implică şi determinări prin calcul ale unor caracteristici de rezistenţă şi de rigiditate ale elementelor structurale. Aceasta înseamnă că tabloul calitativ al răspunsului seismic al construcţiei va putea fi finalizat după efectuarea calculului structural. 5.2 Condiţii privind traseul încărcărilor (1) Aceste condiţii au în vedere existenţa unui sistem structural continuu şi suficient de puternic care să asigure un traseu neîntrerupt, cât mai scurt, în orice direcţie, al forţelor seismice din orice punct al structurii până la terenul de fundare. Forţele seismice, care iau naştere în toate elementele clădirii ca forţe masice, trebuie transmise prin intermediul diafragmelor orizontale (planşee) la elementele structurii verticale (de exemplu, pereţi structurali sau cadre), care la rândul lor le transferă la fundaţii şi teren. La evaluarea construcţiei trebuie identificate eventualele discontinuităţi în traseul încărcărilor şi evaluate efectele structurale ale acestora. De exemplu, un gol de dimensiuni mari în planşeu, lipsa colectorilor şi tiranţilor din planşee, legătura slabă între pereţi şi planşee, ancorajele şi înnădirile insuficiente ale armăturilor în betonul armat, sudurile cu capacităţi insuficiente la elementele din oţel, etc., reprezintă devieri, întreruperi sau puncte slabe ale acestui traseu. De asemenea, planşeele fără rigiditate suficientă în planul lor nu pot asigura, în multe situaţii, transmiterea forţelor orizontale la elementele principale ale structurii laterale. Deficienţe din punctul de vedere al traseului încărcărilor se pot întâlni relativ frecvent la clădirile vechi în care s-au efectuat transformări ale structurii. În cazul componentelor nestructurale se va urmări, în principal, modul de transmitere a greutăţii acestora şi a forţelor seismice aferente (rezemare, agăţare) la elementele structurii şi evaluarea capacităţii elementelor structurale şi legăturilor respective de a prelua aceste forţe. 5.3 Condiţii privind redundanţa (1) Evaluarea va stabili în ce măsură sunt satisfăcute două condiţii:

- atingerea efortului capabil într-unul din elementele structurii sau în câteva elemente nu expune structura unei pierderi de stabilitate, generală sau locală;

- mobilizarea la acţiuni seismice severe a unui mecanism de plastificare, care să permită exploatarea rezervelor de rezistenţă ale structurii şi o disipare avantajoasă a energiei seismice. 5.4 Condiţii privind configuraţia clădirii (1) Evaluarea trebuie să evidenţieze abaterile de la condiţiile de compactitate, simetrie şi regularitate, care pot afecta negativ răspunsul seismic. Astfel vor fi identificate discontinuităţile în


17

distribuţia rigidităţii la deplasare laterală, a rezistenţei laterale, a geometriei, a maselor. Neregularităţile pot apărea pe verticală sau orizontală. Abaterile de la condiţiile de regularitate obligă la utilizarea unor metode de calcul mai complexe şi/sau la sporirea forţelor seismice de proiectare, conform P 100 – 1/2006, 4.4.3, prin reducerea valorilor factorilor de comportare, q. A. Neregularităţi pe verticală (1) Discontinuităţi în distribuţia rigidităţii laterale. Se vor identifica eventualele niveluri slabe din punct de vedere al rigidităţii. Un nivel se consideră flexibil (slab) în cazul în care rigiditatea laterală a acestuia este mai mică cu cel puţin 25% decât cea a nivelurilor adiacente. La aceste niveluri efectele de ordinul II sunt sporite şi aici trebuie verificate cu prioritate condiţiile referitoare la deformaţiile structurale. Efectele negative ale discontinuităţilor de rigiditate se concentrează la nivelurile flexibile ale unor construcţii rigide la restul nivelurilor. (2) Discontinuităţi în distribuţia rezistenţei laterale Se vor identifica nivelurile slabe din punct de vedere al rezistenţei, la care se pot concentra deformaţiile plastice în structură. Un etaj slab este acela în care rezistenţa la forţe laterale este mai mică cu 25% decât cea a etajelor adiacente. La fiecare nivel se va verifica posibilitatea formării unui mecanism de tip etaj slab. (3) Condiţii privind regularitatea geometrică Se consideră discontinuităţi geometrice semnificative situaţiile în care dimensiunile pe orizontală ale sistemului structural activ în preluarea forţelor orizontale prezintă diferenţe mai mari de 30% în raport cu dimensiunile acestuia la nivelurile adiacente. De exemplu, prevederea unui gol de dimensiuni mari în planşee la săli de conferinţă şi spectacole, cu întreruperea locală a unor elemente ale structurii laterale sau retragerea spre interior a structurii la nivelurile superioare, pot reprezenta o asemenea neregularitate. La ultimul nivel se admit reduceri în plan ale sistemului structural mai mari de 30% faţă de nivelul inferior. (4) Condiţii privind regularitatea distribuţiei maselor Se consideră că neregularităţile distribuţiei maselor afectează semnificativ răspunsul seismic al structurilor în situaţia în care masa unui nivel este mai mare cu cel puţin 50% faţă de cele ale nivelurilor adiacente. (5) Discontinuităţi în configuraţia sistemului structural Se identifică abaterile semnificative de la monotonia sistemului structural cum sunt întreruperea la anumite niveluri a unor pereţi sau stâlpi, modificarea dimensiunilor unor pereţi, devierea în plan a unor elemente de la un nivel la altul. Evaluarea trebuie să evidenţieze efectele acestor discontinuităţi, cum sunt sporurile de eforturi din acţiuni laterale în stâlpii care susţin pereţii întrerupţi, starea de eforturi din planşeul - diafragmă care realizează transferul între două niveluri cu alcătuiri diferite, etc.


18

B. Neregularităţi în plan (1) Evaluarea construcţiilor va urmări identificarea structurilor în care dispunerea neechilibrată a elementelor, a subsistemelor structurale şi/sau a maselor produce efecte nefavorabile de torsiune de ansamblu. Pe lângă determinarea comportării la torsiune în domeniul elastic, se va estima răspunsul seismic de torsiune în domeniul postelastic prin examinarea relaţiei dintre centrul maselor şi centrul de rezistenţă al structurii. Se vor investiga în acest context structurile expuse instabilităţii la torsiune. 5.5 Condiţii privind interacţiunea structurii cu alte construcţii sau elemente 5.5.1 Condiţii privind distanţa faţă de construcţiile învecinate (1) Se va verifica dacă distanţele între clădirile vecine respectă condiţiile date în P 100-1/2006. Se vor investiga efectele posibile ale coliziunii dintre cele două clădiri vecine. Astfel:

- în cazul în care planşeele sunt decalate, acestea pot produce şocuri prin lovirea stâlpilor construcţiei vecine;

- în cazul în care construcţiile sunt diferite ca înălţime, construcţia mai joasă şi mai rigidă poate acţiona ca reazem pentru construcţia mai înaltă; efectele posibile sunt aplicarea unei forţe suplimentare construcţiei joase, în timp ce construcţia înaltă va suferi o discontinuitate însemnată a rigidităţii, care modifică răspunsul seismic;

- în cazul în care construcţiile sunt egale ca înălţime şi cu sisteme structurale similare, cu planşeele la acelaşi nivel, efectul coliziunilor este nesemnificativ, astfel încât se pot accepta dimensiuni de rosturi oricât de reduse 5.5.2 Condiţii referitoare la supante (1) Referirile din această secţiune privesc planşeele cu suprafaţă limitată, dispuse la interior, între nivelurile curente ale construcţiei, de regulă adăugate ulterior construcţiei iniţiale. Pentru a putea asigura stabilitatea la forţe laterale se pot avea în vedere două soluţii:

- prevederea unei structuri proprii de rezistenţă la forţe laterale;

- ancorarea de structura principală, care trebuie să fie capabilă să preia forţele aduse de planşeul intermediar.

Evaluarea seismică trebuie să stabilească dacă supanta este asigurată la forţe laterale prin unul din cele două tipuri de soluţii menţionate. 5.5.3 Condiţii referitoare la componentele nestructurale (1) Examinarea efectuată în cadrul evaluării calitative trebuie să stabilească relaţiile între structură şi componentele nestructurale precum şi tipul şi calitatea legăturilor între acestea. (2) În cazul structurilor în cadre de beton armat sau din oţel se vor identifica, în principal, următoarele aspecte:

- măsura în care distribuţia pereţilor de umplutură consideraţi fără rol structural, dar care prin realizarea efectivă acţionează ca elemente structurale, afectează regularitatea pe verticala


19

construcţiei (de exemplu, prin crearea unor niveluri slabe) şi pe orizontală (prin crearea unei excentricităţi semnificative între centrul maselor şi centrul de rigiditate);

- eventualele situaţii de interacţiuni necontrolate cu pereţii de umplutură sau cu alte elemente de construcţie (formarea de stâlpi scurţi, de exemplu). (3) Aspectele specifice care definesc calitativ comportarea seismică a elementelor de construcţie nestructurale, echipamentelor şi instalaţiilor din clădiri sunt prezentate în anexa E. 5.6 Condiţii de alcătuire specifice diferitelor categorii de structuri (1) Condiţiile se referă la regulile de alcătuire corectă a structurilor şi a elementelor structurale considerate individual şi a conexiunilor dintre acestea, astfel încât răspunsul seismic aşteptat al construcţiei să fie unul favorabil. Condiţiile au în vedere ierarhizarea adecvată a rezistenţei structurale, în măsură să asigure dezvoltarea unor mecanisme de disipare a energiei seismice favorabile, cu înzestrarea zonelor critice cu suficientă deformabilitate în domeniul postelastic. Cu prilejul evaluării se vor identifica eventualele deficienţe de alcătuire care să favorizeze ruperea prematură de tip fragil a unor elemente sau fenomene de instabilitate. Aceste condiţii, care depind de tipul structurii şi natura materialului structural, sunt detaliate în anexele la prezentul cod, pentru structuri de beton armat, structuri din oţel şi din zidărie. Condiţiile sunt prezentate sub forma unor liste de criterii de alcătuire corectă a elementelor, a căror complexitate depinde de tipul metodologiei de evaluare indicate în anexele B, C şi D. Unele din aceste condiţii privesc rezistenţa secţiunilor, altele reprezintă măsuri de alcătuire (reguli constructive) pentru elemente care fac parte din structuri seismice. Condiţiile de rezistenţă pot fi apreciate doar aproximativ prin mijloacele evaluării calitative, evaluarea riguroasă a acestora putând fi realizată numai prin calcul. 5.7 Condiţii pentru diafragmele orizontale ale clădirilor (1) Evaluarea seismică a clădirilor trebuie să stabilească măsura în care planşeele îşi îndeplinesc rolul structural de a distribui în condiţii de siguranţă încărcările seismice orizontale la subsistemele structurale verticale (de exemplu, la pereţi structurali şi cadre). Comportarea planşeelor este optimă în condiţiile în care acestea sunt realizate ca diafragme rigide şi rezistente pentru forţe aplicate în planul lor. Aceste condiţii sunt îndeplinite la nivel maximal de planşeele de beton armat monolit. (2) În cazul structurilor cu pereţi, planşeul trebuie să asigure rezemarea laterală a pereţilor pentru încărcări normale pe suprafaţa acestora. (3) Obiectivele evaluarii diafragmelor orizontale de beton sunt reprezentate de aspectele specifice care intervin la realizarea grinzilor pereţi şi anume: - preluarea eforturilor de întindere din încovoiere. Cu ocazia evaluării, trebuie verificat dacă armăturile dispuse în elementele de bordare ale planşeului (centuri şi grinzi) şi cele din câmpul plăcilor sunt dispuse corect, şi dacă aceste armături sunt continue şi conectate adecvat la placă;

- transmiterea reacţiunilor de la planşeu la reazemele acestuia, pereţi sau grinzi, prin intermediul unor armături de conectare adecvate. Aceste legături pot servi şi pentru ancorarea unor pereţi de zidărie la forţe normale pe planul acestora; - colectarea forţelor distribuite în masa planşeelor şi transmiterea lor la elementele structurii verticale, în condiţiile în care continuitatea legăturii dintre acestea şi diafragmele orizontale este


20

întreruptă de goluri sau încărcarea planşeului se transferă structurii verticale prin eforturi de întindere. Colectarea forţelor de inerţie se realizează prin armături de oţel cu secţiune suficientă (tiranţi sau colectori), corect ancorate în masa planşeului şi în elementele structurii verticale;

- „suspendarea” încărcărilor distribuite în masa planşeului prin armături adecvate, în condiţiile în care forţele seismice orizontale produc eforturi de întindere în grinda perete constituită de planşeu;

- preluarea eforturilor care apar la colţurile intrânde ale planşeelor şi în jurul golurilor mari prin armături de bordare, ancorate corespunzător;

- preluarea eforturilor din jurul golurilor de dimensiuni mari, prin armături adecvate, ancorate suficient în masa planşeului. (4) În cazul planşeelor de oţel se vor verifica funcţiunile planşeelor-diafragmă, în conformitate cu alcătuirea de detaliu a acestora. (5) Evaluarea va stabili efectele pe care discontinuităţile create de golurile de scară le produc asupra comportării structurii, cum sunt solicitarea de tip element scurt a stâlpilor, datorate interceptării lor de către rampele scării şi la alte niveluri decât la cotele planşeelor, întreruperea continuităţii centurilor. (6) Pentru clădirile care au planşee fără rigiditate semnificativă în plan (planşee din grinzi şi podină din lemn, planşee cu grinzi metalice şi bolţişoare de cărămidă, planşee din prefabricate mici fără suprabetonare) evaluarea calitativă şi cantitativă la acţiunea seismică se face cu criterii şi procedee specifice (a se vedea anexa D în cazul clădirilor cu pereţi structurali din zidărie). 5.8 Condiţii privind infrastructura şi terenul de fundare (1) Evaluarea seismică a construcţiilor are în vedere, ca una din principalele componente, stabilirea măsurii în care sistemul fundaţiilor îşi îndeplineşte rolul structural. În acest scop:

(i) se va identifica sistemul fundaţiilor (şi, dacă este cazul, al infrastructurii) şi se va aprecia măsura în care acesta posedă rigiditatea necesară pentru a transmite la teren acţiunile suprastructurii suficient de uniform;

(ii) vor fi identificate natura terenului şi eventualele tasări diferenţiale sau deformaţii remanente, produse de acţiunea cutremurelor sau de alte cauze, precum şi efectele acestora, manifestate sau potenţiale, asupra elementelor structurii, inclusiv a fundaţiilor. (2) La examinarea sistemului fundaţiilor (infrastructurii) se vor verifica şi condiţiile de alcătuire prevăzute în NP 112-04. (3) Evaluarea fundaţiilor va avea în vedere şi prezenţa eventuală a apei deasupra nivelului de fundare şi efectele acesteia asupra elementelor fundaţiilor şi subsolului, inclusiv din punctul de vedere al afectării durabilităţii. (4) Evaluarea sistemului de fundare şi a terenului va stabili şi eventualele efecte de interacţiune cu clădirile situate în imediata lor vecinătate, mai ales în situaţia în care acestea au fost construite ulterior clădirii examinate. (5) Evaluarea sistemului de fundaţii este tratată separat în capitolul 7.


21

6. EVALUAREA PRIN CALCUL 6.1 Aspecte generale (1) Evaluarea prin calcul este un procedeu cantitativ prin care se verifică dacă construcţiile existente, degradate sau nu, satisfac cerinţele stărilor limită considerate la acţiunile seismice de proiectare relevante, aşa cum se specifică la 2.1. (2) Metodologiile de evaluare vor utiliza metodele generale de calcul indicate în P 100-1/2006, 4.5, cu modificările date în prezentul cod pentru anumite probleme specifice care intervin în evaluare. 6.2 Acţiunea seismică şi combinaţiile de încărcare (1) Modelele de baza pentru definirea acţiunii seismice sunt cele precizate la capitolul 3 din P 100-1/2006. (2) Spectrul de proiectare dat în P 100-1/2006, 3.2, scalat pentru valorile acceleraţiilor terenului stabilite pentru diferitele stări limită, reprezintă referinţa de bază în acest sens. Se pot aplica şi reprezentările alternative specificate la 2.2.1(2). Conform 2.1(3), pentru cazul construcţiilor existente se acceptă niveluri de asigurare inferioare celor corespunzătoare construcţiilor nou proiectate (a se vedea 8.4). (3) În metodologiile de evaluare care folosesc verificări în termeni de forţă, valorile factorilor de comportare q se stabilesc conform 6.7.2 şi 6.8.4, corespunzator nivelului metodologiei utilizate. (4) Acţiunea seismică de proiectare se combină cu alte acţiuni permanente şi variabile, conform CR 0–2005. 6.3 Modelarea structurii (1) Modelul structurii se stabileşte pe baza informaţiilor obţinute conform capitolului 4. Modelul trebuie să permită determinarea efectelor acţiunilor în toate elementele structurii pentru combinaţia de încărcări prezentată în P 100-1/2006, 3.3. (2) Se aplică prevederile P 100-1/2006 privind modelarea comportării structurale (P 100-1/2006, 4.5.2) şi efectele torsiunii accidentale (P 100-1/2006, 4.5.2.1). 6.4 Metodele de calcul (1) Efectele acţiunii seismice, care urmează să fie combinate cu efectul altor încărcări permanente şi variabile, conform prevederilor CR 0-2005 pot fi evaluate printr-una din următoarele metode:

- calculul la forţă laterală static echivalentă (LF);

- calculul modal cu spectre de răspuns (MRS);

- calculul static neliniar;

- calculul dinamic neliniar.


22

(2) În cazul utilizării metodelor de calcul în domeniul elastic, valorile eforturilor secţionale din acţiunea seismică se obţin reducând valorile stabilite pe baza spectrului răspunsului seismic elastic prin factorii de comportare q. (3) Combinarea efectelor componentelor acţiunii seismice se face pe baza prevederilor din P 100-1/2006, 4.5.3.6.1 şi 4.5.3.6.2. 6.5 Verificările elementelor structurale (1) Verificările elementelor structurale constau în verificarea condiţiei ca cerinţa seismică să fie mai mică, la limita egală, cu capacitatea elementului. Verificarea se face în termeni de rezistenţă sau deformaţii, funcţie de tipul metodei şi natura cedării elementului. Modul concret de realizare a verificărilor se indică pentru fiecare din metodologiile prevăzute în prezentul cod (6.7, 6.8 şi 6.9). 6.6 Metodologii de evaluare (1) Prezentul cod prevede trei metodologii de evaluare a construcţiilor, definite de baza conceptuală, nivelul de rafinare a metodelor de calcul şi nivelul de detaliere a operaţiunilor de verificare. Alegerea metodologiilor de evaluare se face pe baza unor criterii, cum sunt: • cunoştintele tehnice în perioada realizării proiectului şi execuţiei construcţiei; • complexitatea clădirii, în special din punct de vedere structural, definită de proporţii

(deschideri, înălţime), regularitate etc.; • datele disponibile pentru întocmirea evaluării (nivelul de cunoaştere); • funcţiunea, importanţa şi valoarea clădirii; • condiţiile privind hazardul seismic pe amplasament; valorile acceleraţiei seismice pentru proiectare, ag, condiţiile locale de teren; • tipul sistemului structural; • nivelul de performanţă stabilit pentru clădire. (2) Prezentul cod prevede trei metodologii de evaluare: • Metodologia de nivel 1 (metodologie simplificată); • Metodologia de nivel 2 (metodologie de tip curent pentru construcţiile obişnuite de orice tip); • Metodologia de nivel 3. Această metodologie utilizează metode de calcul neliniar şi se aplică la construcţii complexe sau de o importanţă deosebită, în cazul în care se dispune de datele necesare. Metodologia de nivel 3 este recomandabilă şi la construcţii de tip curent datorită gradului de încredere superior oferit de metoda de investigare sau în cazul în care clasificarea într-o clasă de risc pe baza valorii indicatorului R3, definit la 8.2, nu este evidentă. 6.7 Metodologia de nivel 1 6.7.1 Domeniul de aplicare (1) Metodologia de nivel 1 se poate aplica la:

- construcţii regulate în cadre de beton armat, cu sau fără pereţi de umplutură din zidărie cu până la 3 niveluri, amplasate în zone seismice cu acceleraţia terenului cu valori ag ≤ 0,12 g.

- construcţii cu pereţi structurali din zidărie nearmată sau din zidărie confinată, cu planşee din beton armat sau cu planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal, în condiţiile precizate în anexa D.


23

- construcţii cu pereţi structurali deşi de beton armat monolit (sistem fagure) cu până la 5 niveluri, amplasate în orice zonă seismică.

- construcţii de orice tip (ca sistem structural şi material structural utilizat) amplasate în zone seismice cu acceleraţia terenului ag = 0,08g.

- componente nestructurale din clădiri, în condiţiile precizate în anexa E

Aplicarea metodologiei de nivel 1 la construcţiile de mai sus este valabilă numai în cazul în care acestea aparţin clasei de importanţă şi expunere la cutremur III. Metoda este aplicabilă în special la construcţii la care rezistenţa laterală este asigurată de pereţi de zidărie (confinată sau nu) sau din beton armat, şi are în vedere, cu precădere, stabilirea gradului de siguranţă a elementelor verticale (pereţi şi stâlpi esenţiali pentru stabilitatea construcţiei). (2) Evaluarea simplificatǎ poate fi utilizată pentru stabilirea unor caracteristici globale ale unor construcţii proiectate numai pentru încǎrcǎri gravitaţionale, fără un sistem structural definit şi identificabil pentru preluarea forţelor orizontale seismice.

NOTĂ Asemenea construcţii sunt, de exemplu, unele blocuri înalte (cu peste 6 - 7 etaje) interbelice, dar şi unele construcţii executate ulterior, până la apariţia unor reglementări tehnice de proiectare seismică. La asemenea construcţii, o evaluare prin instrumente de investigare de nivel superior nu este nici posibilă, nici recomandabilă. Aceste clădiri prezintă vicii esenţiale, de conformare şi de alcătuire, evidente, şi o rezistenţă insuficientă la forţele laterale, ceea ce le fac extrem de vulnerabile la acţiunea cutremurelor. Pentru aceste clădiri nu se pot aplica instrumentele de calcul evoluate pentru că structura, de altfel foarte slabă, nu poate fi modelată decât formal cu procedeele specifice acestor metodologii, deoarece defectele intrinseci de alcătuire elimină, principial, ipotezele modelelor teoretice. Din aceste considerente, efortul de modelare şi de calcul nu se justifică pentru că precizia rezultatelor este iluzorie, iar concluziile cât se poate de previzibile. La clădirile de acest tip, de regulă, se poate trece direct la elaborarea soluţiei de intervenţie, numai pe baza rezultatelor pe care le poate furniza metodologia de tip 1.

(3) Metodologia de evaluare de tip 1 poate fi utilizată, opţional şi pentru analiza unor construcţii mai complexe sau mai importante, în scopul obţinerii unor informaţii preliminare. (4) Metodologia de nivel 1 implică:

(i) Evaluarea calitativă a construcţiei pe baza criteriilor de conformare, de alcătuire şi de detaliere a construcţiilor. Rezultatele examinării calitative se înscriu într-o listă, care arată dacă, şi în ce măsură, construcţia şi elementele ei satisfac criteriile de alcătuire corectă. Listele de condiţii sunt date în anexele specifice structurilor din diferite materiale.

(ii) Verificări prin calcul, utilizând metode rapide de calcul structural şi verificări rapide ale stării de eforturi (ale efectelor acţiunii seismice) în elementele esenţiale ale structurii. 6.7.2 Evaluarea prin calcul (1) Evaluarea efectelor acţiunii seismice de proiectare (eforturi şi deformaţii) se face considerând structura încărcată cu forţa laterală echivalentă (a se vedea P 100-1/2006) şi utilizând procedee simplificate de calcul privind distribuţia forţelor între elementele verticale ale structurii şi pentru determinarea eforturilor, a perioadelor vibraţiilor proprii etc. Verificările se referă numai la starea limită ultimă. Valoarea factorului de comportare al structurii q se ia funcţie de natura structurii şi a materialului din care este realizat, astfel:


24

Tabelul 6.1 Valori ale factorului de comportare adoptate în metodologia de nivel 1

Tipul de structură q

- structuri de beton armat q = 2,5 - structuri cu schelet de beton armat în concepţie gravitaţională cu panouri de umplutură de zidărie q = 2,0

- structuri din zidărie simplă (nearmată) q = 1,5 - structuri din zidărie confinată (inclusiv cele proiectate conform P 2-75: Normativ privind alcătuirea, calculul şi executarea structurilor din zidărie, reglementare tehnică abrogată)

q = 2,0

- structuri de oţel: ⋅ cadre necontravântuite q = 4,0 ⋅ cadre contravântuite cu diagonale în „X” q = 3,0 ⋅ cadre contravântuite cu diagonale în „V” q = 1,5 ⋅ cadre contravântuite excentric q = 4,0

Valorile factorului q, indicate în tabelul 6.1, sunt valori aproximative (în general acoperitoare), pentru structuri care nu respectă, decât parţial, regulile de alcătuire a construcţiilor amplasate în zone seismice. În cazul în care se dispune de date suficient de sigure privind detaliile de alcătuire şi redundanţa clǎdirii şi acestea permit considerarea unor valori q mai realiste, valorile factorului de comportare din tabelul 6.1 se vor corecta în consecinţă. (2) Forţa tăietoare de bază într-o direcţie orizontală a clădirii se calculează cu expresia (4.4) din P 100-1/2006.

( ) λγ ⋅⋅⋅= mTSF dIb 1 (6.1) unde: Sd(T1) ordonata spectrului de răspuns de proiectare corespunzatoare perioadei

fundamentale T1 perioada proprie fundamentală de vibraţie a clădirii în planul vertical ce conţine

direcţia orizontală considerată m masa totală a clădirii, considerată la verificarea la ULS în cazul acţiunii seismice, conform CR 0-2005 γI factorul de importanţă al construcţiei, conform P 100-1/2006, 4.4.5 λ factor de corecţie care ţine seama de contribuţia modului propriu fundamental prin

masa modală efectivă asociată acestuia, ale cărui valori sunt: λ = 0,85, pentru clădiri cu mai mult de 2 niveluri λ = 1, pentru celelalte cazuri. (3) Perioada fundamentală de vibraţie a clădirii în direcţia considerată T1, necesară pentru stabilirea valorii spectrale Sd, se poate calcula cu expresia:

43

1 HkT T ⋅= (6.2)


25

în care: kT coeficient care are valorile 0,07 pentru structuri în cadre de beton armat şi 0,045

pentru structuri cu pereţi de beton armat şi pereţi de zidarie - 0,110 pentru structuri din oţel în cadre necontravântuite - 0,075 pentru structuri din oţel în cadre contravântuite excentric - 0,050 pentru structuri din oţel în cadre contravântuite centric H înălţimea clădirii (în metri) deasupra bazei (secţiunea unde se admite că se

încastrează structura). În cazul clădirilor cu structura din cadre de beton armat cu până la 10 niveluri supraterane, pentru evaluarea aproximativă a perioadei fundamentale se poate utiliza, alternativ, relaţia:

T1 = 0,1n (6.3)

în care n este numărul de niveluri deasupra bazei construcţiei considerate în model. (4) Valoarea forţei seismice care acţionează la nivelul i se determină cu relaţia aproximativă:

∑= n

ii

iibi

zm

zmFF

1

(6.4)

în care: Fi forţa seismică orizontală static echivalentă de la nivelul i Fb forţa tăietoare de bază n numărul total de niveluri mi masa nivelului i zi înălţimea nivelului i faţă de baza construcţiei în modelul de calcul. (5) Valorile medii ale eforturilor unitare normale în secţiunile stâlpilor şi pereţilor, produse de încărcările verticale, se determină pe baza ariilor aferente de planşeu utilizând valorile încărcărilor considerate în gruparea de încărcări care include acţiunea seismică, conform CR 0-2005. Componenta forţei axiale “indirecte” din forţa laterală se ia în considerare numai pentru stâlpii marginali. Valoarea acesteia se determină pe baza valorilor estimate ale forţelor tăietoare de la extremităţile grinzile adiacente acestora. (6) Valorile medii ale eforturilor unitare tangenţiale, vm în elementele verticale ale structurii, stâlpi sau pereţi, se determină cu relaţia aproximativă:

vm c

b

AF

= (6.5a)

în care Ac este suma ariilor pereţilor dispuşi în direcţia în care se face calculul sau suma ariilor secţiunilor de stâlpi ai cadrelor orientate pe direcţia în care se face calculul. În cazul stâlpilor din oţel se consideră numai aria pereţilor secţiunii orientaţi pe direcţia în care se face calculul. (7) Valorile medii ale tensiunilor normale în diagonalele contravântuirilor verticale se determină cu relaţia aproximativă:

ασ

cosc

bm A

F= (6.5b)


26

în care Ac cosα este suma proiecţiilor pe orizontală a ariilor diagonalelor contravântuirilor orientate pe direcţia în care se face calculul. (8) Valorile eforturilor normale unitare din stâlpi şi ale eforturilor unitare tangenţiale din toate elementele structurale verticale ale construcţiei se compară cu valorile considerate admisibile pentru structurile din diferite materiale. Valorile admisibile sunt date în lista de condiţii pe care trebuie să le respecte construcţia (a se vedea anexele B, C, D). (9) Estimarea nivelului de siguranţă al elementelor orizontale se face în special prin procedeele evaluării calitative. Dacă, în vederea obţinerii unor informaţii mai complete, se doreşte şi o evaluare prin calcul a grinzilor, se determină aproximativ capacitatea de rezistenţă a acestora (pe baza secţiunilor de beton şi a armăturii probabile) şi se compară cu valorile eforturilor din încărcările verticale stabilite pe scheme statice simplificate (grinzi încastrate, grinzi continue). Comparaţia între aceste valori şi valorile eforturilor capabile evidenţiază dacă aceste elemente au rezerve şi pentru preluarea unor acţiuni laterale. (10) În situaţia în care verificările de rezistenţă nu sunt satisfăcute este recomandabilă aplicarea unei metodologii de nivel superior, dacă prin aceasta este posibil să se încadreze construcţia într-o clasă cu risc mai redus. În general, dacă sunt necesare, măsurile de intervenţie nu se bazează pe rezultatele metodologiei de nivel 1. Fac excepţie construcţiile indicate la 6.7.1(2). 6.8 Metodologia de nivel 2 6.8.1 Domeniul de aplicare (1) Metodologia de evaluare de nivel 2 se aplică la toate clădirile la care nu se poate aplica metodologia de nivel 1. (2) Metodologia de nivel 2 implică: (i) evaluarea calitativă constând în verificarea listei de condiţii de alcătuire structurală (mai detaliate decât în cazul metodologiei de nivel 1) date în anexele corespunzătoare structurilor din diferite materiale şi (ii) evaluarea cantitativă bazată pe un calcul structural elastic şi factori de comportare diferentiaţi pe tipuri de elemente. 6.8.2 Principiul metodei de calcul (1) Efectele cutremurului sunt aproximate printr-un set de forţe convenţionale aplicate construcţiei. Mărimea forţelor laterale este stabilită astfel încât deplasările (deformaţiile) obţinute în urma unui calcul liniar al structurii la aceste forţe să aproximeze deformaţiile impuse structurii de către forţele seismice.

NOTĂ Întrucât pentru majoritatea cutremurelor deplasǎrile rǎspunsului elastic reprezintǎ o limitǎ superioarǎ a deplasǎrilor seismice neliniare (a deplasǎrilor reale), forţele laterale aplicate structurii sunt cele corespunzǎtoare rǎspunsului seismic elastic evaluat pe baza spectrului de rǎspuns neredus prin factorul q. Regula “deplasării egale” (fig. 6.1) este valabilǎ în cazul în care perioada construcţiei este mai mare decât valoarea perioadei de colţ Tc a spectrului. În cazurile în care aceasta condiţie nu este satisfacutǎ deplasǎrile efective sunt superioare celor corespunzatoare rǎspunsului elastic şi pentru evaluarea lor trebuie aplicate corecţii. Astfel, în cazul cutremurelor vrâncene înregistrate în Câmpia Română pentru care Tc = 1,6 sec, majoritatea clădirilor se înscriu în domeniul 0 – Tc. Din acest motiv, în cazul în care se evaluează deplasările la ULS se aplică corecţia prin intermediul coeficienţilor c indicaţi la 6.8.4(2).


27

(2) La acţiunea cutremurului de proiectare structura depăşeşte pragul elastic de comportare, iar eforturile în elementele structurii rezultate ca urmare a aplicării forţei laterale convenţionale depăşesc eforturile capabile corespunzătoare rezistenţelor efective. Relaţia de verificare depinde de modul de cedare, ductil sau fragil, al elementului structural considerat la diferitele tipuri de solicitare (încovoiere, forţă tăietoare, forţă axială). În cazul cedării ductile, verificarea se face comparând efortul înregistrat sub acţiunea forţelor laterale şi gravitaţionale, împărţit la un factor de comportare a cărui valoare este specifică naturii ruperii elementului la tipul de efort considerat, cu efortul capabil. Acesta din urmă se determină cu rezistenţele medii ale materialelor împărţite la factorii de încredere şi coeficienţii parţiali de siguranţă.

NOTĂ Factorii de comportare sunt diferiţi de la element la element, funcţie de tipul potenţial de rupere. Factorul de comportare stabilit pentru un anumit element caracterizează o structură ipotetică ce mobilizează ductilitatea potenţială a elementului considerat. Factorii de comportare corelează forţa elastică cu forţa inelastică ce produce aceleaşi deformaţii ale elementului. Prin comparaţii între cerinţe şi capacităţi, pentru fiecare element structural se obţin, astfel, informaţii mai semnificative decât cele furnizate de metodologia din P 100/92 (96) bazată pe un factor de reducere unic pentru structură, stabilit în mare măsură arbitrar.

Figura 6.1

(3) În cazul cedărilor neductile (cedări fragile) verificarea constă în compararea efortului rezultat sub acţiunea forţelor laterale şi gravitaţionale, asociate plastificării elementelor structurale ductile ale structurii, cu valoarea efortului capabil calculat cu valorile minime ale rezistenţelor materialelor (cu valorile caracteristice împărţite la CF şi coeficienţii parţiali de siguranţă). Altfel spus, elementele/mecanismele fragile se verifică la valori ale cerinţelor calculate din condiţiile de echilibru, pe baza eforturilor transmise elementelor neductile de către elementele ductile. (4) Valorile factorului de comportare q corespunzătoare proprietăţilor structurilor de diferite tipuri, din beton armat, oţel, zidărie, sunt date în anexele la prezentul cod pentru structurile realizate din aceste materiale. 6.8.3 Calculul structural (1) Calculul structural în domeniul elastic poate utiliza una dintre cele două metode date în P 100-1/2006, în condiţiile specificate de cod, (a) metoda forţelor seismice statice echivalente, (b) metoda de calcul modal cu spectre de răspuns. Se consideră spectrele răspunsului elastic cu ordonatele nereduse prin factorul q .

dy – deplasarea la iniţierea curgerii

du – deplasarea ultimă

Fy – forţa la iniţierea curgerii

Fe – forţa asociată răspunsului seismic elastic


28

(2) Distribuţia pe verticalǎ a forţelor seismice orizontale, în cazul utilizǎrii metodei forţelor statice echivalente, se face conform P 100–1/2006, 4.5.3.2.3. (3) Efortul de torsiune de ansamblu se determină pe baza prevederilor 4.5.3.2.4, în cazul metodei forţelor statice echivalente, şi ale 4.5.3.3.3, în cazul metodei de calcul modal, din P 100-1/2006. (4) În cazul structurilor din materiale cu rigiditate degradabilă prin fisurare (structuri de beton şi zidărie) în calculul structural se aplică prevederile P 100-1/2006 privitoare la determinarea valorilor de proiectare ale rigidităţilor, împreună cu precizările suplimentare date în anexa E din P 100-1/2006. 6.8.4 Relaţiile de verificare (1) Verificarea elementelor structurale se face la starea limită ultimă şi, respectiv, starea limită de serviciu, similar condiţiilor prevăzute de P 100-1/2006 la proiectarea structurilor noi. În cazul ULS se efectuează verificări ale rezistenţei şi ale deplasărilor laterale, în timp ce în cazul SLS se efectuează numai verificări ale deplasărilor laterale. (2) Valorile deplasărilor laterale în SLS sunt furnizate de calculul structural cu forţele seismice elastice (nereduse) asociate acestei stări limită. În cazul ULS cerinţele de deplasare se determină înmulţind valorile deplasărilor obţinute din calculul structural cu încărcările seismice elastice (nereduse) asociate acestei stări limită cu coeficientul de amplificare c (anexa E din P 100-1/2006):

25,231 ≤−=≤cT

Tc

în care: T perioada fundamentală a vibraţiilor proprii Tc perioada caracteristică (de colţ) din spectrul de răspuns (3) Efectuarea verificărilor de rezistenţă în cazul ULS depinde de modul de cedare ductil sau fragil al elementului structural sub acţiunea efortului (efectul acţiunii) considerat. Definirea caracterului cedării elementelor este definit în anexele pentru structuri din diferite materiale ale prezentului cod (4) Eforturile secţionale în elementele cu comportare inelastică se evaluează pe baza relaţiei de principiu:

g*Ed EE

q1E += (6.6)

în care: dE efortul total de calcul *EE efortul din acţiunea seismică considerând spectrul de răspuns elastic (neredus) gE efortul din acţiunile neseismice, (cu valorile corespunzătoare combinaţiei de

încărcări care include acţiunea seismică) q factorul de comportare corespunzător tipului de element analizat, respectiv naturii

cedării la tipul de efort considerat.


29

Valorile factorului q sunt precizate în anexele pentru structuri din beton armat, oţel, zidărie sau lemn. (5) Valorile de calcul ale eforturilor pentru elemente cu cedare fragilă (nedisipativă) se obţin din condiţii de echilibru pe mecanismul structural de plastificare (mecanism de disipare de energie). Schemele de calcul pentru structuri de tip cadru, structuri cu pereţi, structuri cu contravântuiri etc., sunt date în P 100-1/2006 şi codurile complementare, cum sunt CR 2-1-1.1-2005, etc. (6) Relaţia de verificare a rezistenţei se prezintă sub forma:

dd RE ≤ (6.7) în care:

dR valoarea efortului capabil, calculată pe baza modelelor mecanice specifice tipului de structură (conform capitolelor 5…9 din P 100-1/2006 şi codurilor specifice structurilor din diferite materiale).

La determinarea valorilor Rd se vor utiliza valorile rezistenţelor, definite la 6.8.2(2) şi (3). 6.9 Metodologia de nivel 3 6.9.1 Domeniul de aplicare (1) Metodologia de nivel 3 se aplică la construcţii importante şi complexe la care se doreşte o evaluare mai precisă a performanţelor seismice ale construcţiei. În prealabil, construcţiile au fost supuse verificării prin metodologia de nivel 2.

(2) Metodologia de nivel 3 implică evaluarea calitativă constând în verificarea listei complete de condiţii de alcătuire structurală dată în anexele corespunzătoare structurilor din diferite materiale (operaţie efectuată odată cu aplicarea anterioară a metodologiei de nivel 2) şi o evaluare prin calcul care ia în considerare în mod explicit comportarea inelastică a elementelor structurale sub acţiunea cutremurelor severe.

(3) Pentru aplicarea metodologiei de nivel 3 este preferabil să se dispună de proiectul iniţial al clădirii analizate, datorită necesităţii cunoaşterii cu precizie superioară a detaliilor de execuţie.

(4) Se pot utiliza două metode de calcul şi anume: - metoda bazată pe calculul static neliniar - metoda bazată pe calculul dinamic neliniar. Metodele de calcul sunt descrise în P 100-1/2006. Unele precizări referitoare la aplicarea calculului static neliniar sunt prezentate la 6.9.2. 6.9.2 Metoda de calcul static neliniar 6.9.2.1 Performanţele metodei. Condiţii de aplicare (1) Metoda de calcul static neliniar realizează: - evaluarea directă a structurii în ansamblul ei şi nu prin intermediul unor verificări pe elemente structurale considerate individual. Rezultatul evaluării prezintă un grad de încredere superior celui obţinut prin aplicarea metodologiilor de nivel 1 şi 2; - verificarea structurii prin intermediul caracteristicilor cele mai semnificative pentru răspunsul seismic, respectiv deformaţiile structurii.


30

(2) Metoda este indicată în cazul structurilor la care contribuţia modurilor superioare de vibraţie este puţin importantă pentru comportarea în regim dinamic. În cazul structurilor la care se aşteaptă amplificări dinamice majore ale deplasărilor la anumite niveluri se recomandă utilizarea metodei calculului dinamic neliniar. 6.9.2.2 Etapele calculului În această secţiune se prezintă succint etapele principale ale calculului şi se fac unele precizări suplimentare privind efectuarea unor operaţii din ansamblul celor care alcătuiesc procesul de verificare. Se consideră cazul acţiunii unidirecţionale a cutremurului.

(i) Deteminarea curbei forţă tăietoare de bază – deplasare la vârf a construcţiei cu ajutorul unui program de calcul static neliniar, considerând valorile medii ale caracteristicilor de rezistenţă şi deformaţie ale materialelor. Datorită incertitudinilor privind distribuţia pe verticală a forţelor de inerţie se recomandă a se utiliza cel puţin două distribuţii înfăşurătoare: - o distribuţie conformă primului mod de vibraţie (se acceptă, simplificator, şi distribuţia corespunzătoare unei deformaţii liniare pe verticală); - o distribuţie la care forţele laterale sunt proporţionale cu masele de nivel. În cazul primei variante se obţine o limită superioară a momentului seismic de răsturnare, iar în cazul celei de a doua se obţine o limită superioară a forţei tăietoare în elementele verticale ale primelor niveluri. Calculul static neliniar efectuat oferă ca rezultate importante configuraţia mecanismului de plastificare, rezistenţa şi capacitatea de deformare la forţe laterale ale structurii.

(ii) Evaluarea proprietăţilor sistemului cu un singur grad de libertate echivalent, funcţie de proprietăţile dinamice şi de rezistenţă ale structurii analizate, determinate în pasul anterior. Echivalarea este necesară pentru a compara caracteristicile structurii cu cerinţele stabilite din spectrul de răspuns. Rigidităţile elementelor structurale se stabilesc conform prevederilor anexei E din P 100-1/2006.

(iii) Determinarea cerinţei de deplasare utilizând spectrele inelastice de răspuns pe amplasament. În cazul în care obţinerea unor accelerograme specifice amplasamentului este dificilă, se pot utiliza spectre inelastice aproximative, definite funcţie de perioada şi de rezistenţa sistemului cu un singur grad de libertate echivalent. Pentru evaluarea cerinţei de deplasare d* se poate utiliza şi expresia (6.8) bazată pe regula “deplasării egale” (a se vedea relaţia (D.6) din P 100-1/2006):

2

2* ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=π

TcSd e (6.8)

în care: Se valoarea din spectrul de răspuns elastic corespunzătoare perioadei fundamentale a

vibraţiilor proprii ale structurii (P 100-1/2006, 3.1) c factorul de amplificare definit la 6.8.4.

(iv) Utilizând relaţiile de echivalare inverse celor definite la punctul (ii) şi valoarea spectrală determinată la punctul (iii), se obţine cerinţa de deplasare la vârful structurii.

(v) Se „împinge” structura până la atingerea cerinţei de deplasare determinate la punctul (iv) şi se verifică:

- deplasările relative de nivel;

- rezistenţa în cazul elementelor cu cedare fragilă;


31

- capacitatea de deformare în cazul elementelor cu cedare ductilă.

Se recomandă „deformarea” structurii până la obţinerea unei deplasări la vârf egale cu 150% din valoarea determinată la punctul (iv) pentru a identifica eventualele mecanisme de rupere şi deficienţe structurale. Verificările elementelor, considerate individual, se fac în termeni de rotiri în articulaţiile plastice în cazul elementelor ductile şi în termeni de rezistenţă în cazul elementelor cu cedare fragilă. Valorile capabile ale rotirilor plastice funcţie de alcătuirea concretă a elementelor se dau în anexele pentru structurile din diferite materiale. Verificarea elementelor neductile (cu rupere potenţială la forţă tăietoare) se face conform prevederilor de la 6.8.2(3).

(vi) Curba forţă tăietoare de bază – deplasare laterală permite şi verificări de ansamblu ale structurii la ULS:

a) în termeni de deplasare, comparând cerinţa de deplasare determinată la (iv) cu deplasarea capabilă, definită aproximativ ca deplasarea laterală la vârful structurii la care intervine ruperea (depăşirea capacităţii de rotire sau ruperea la forţă tăietoare, după caz) în primul element vertical esenţial pentru stabilitatea clădirii;

b) în termeni de rezistenţă, comparând valoarea maximă a forţei tăietoare de bază înregistrată cu valoarea forţei seismice de proiectare amplificată printr-un factor care cuantifică suprarezistenţa structurii. Acest factor se poate lua egal cu produsul între raportul dintre valorile medii şi cele de proiectare ale materialelor şi factorul care exprimă redundanţa specifică tipului de structură analizat. Pentru structuri din beton armat şi oţel, factorul de suprarezistenţă se poate lua egal

cu1

25,1αα u , unde raportul

1ααu este definit în P 100-1/2006.


32

7. EVALUAREA FUNDAŢIILOR 7.1 Aspecte generale (1) În prezenta secţiune se fac o serie de precizări privind aspecte specifice evaluării sistemului de fundaţii al clădirii.

NOTĂ Sistemul fundaţiilor şi, atunci când există, infrastructura clădirii, constituie o componentă esenţială a ansamblului construcţiei, care influenţează în mare măsură răspunsul seismic al acestuia. Întrucât în practica proiectării analiza seismică a fundaţiilor construcţiei este tratată uneori superficial şi cu mijloace neadecvate, prin excepţie de la modul general de organizare a problematicii codului, s-a considerat util să se marcheze aici unele probleme specifice ale acestei componente structurale.

(2) Evaluarea calitativă şi cantitativă a fundaţiilor trebuie să evidenţieze măsura în care este îndeplinit rolul lor în ansamblul structural şi situaţiile în care fundaţiile (şi, când este cazul, infrastructura) constituie veriga slabă în traseul încărcărilor aplicate structurii către terenul de fundare.

NOTĂ Aceste situaţii se întâlnesc relativ frecvent pentru că, la majoritatea clădirilor proiectate până la apariţia generaţiei moderne de coduri seismice, sistemul infrastructurii şi al fundaţiilor nu era calculat la acţiunea seismică.

(3) În vederea obţinerii unor rezultate realiste, la evaluarea prin calcul a infrastructurii se va utiliza un model de calcul potrivit (a se vedea 7.3) şi valori potrivite pentru caracteristicile de rezistenţă şi de deformabilitate ale terenului de fundare (care să ţină seama şi de consolidarea acestuia sub sarcină, dacă este cazul). (4) În acest scop se recomandă executarea unor teste ale terenului prin mijloacele cercetării geotehnice. În cazul în care se decide executarea unor lucrări de consolidare a fundaţiilor sau terenului de fundare asemenea teste sunt obligatorii, chiar dacă se dispune de proiectul construcţiei care conţine date despre teren. Se recomandă utilizarea mai multor valori ale caracteristicilor de deformaţie ale terenului dintr-un domeniu probabil de variaţie, dată fiind sensibilitatea calculului de interacţiune teren-structură în raport cu caracteristicile de rigiditate ale modelului. (5) Evaluarea seismică a sistemului de fundare al unor construcţii, care la proiectare nu au fost dimensionate pentru preluarea forţelor laterale seismice, va putea evidenţia deficienţe cum sunt, de exemplu: - insuficienţa bazei de rezemare, cu risc de rotire excesivă şi răsturnare

- depăşirea presiunilor acceptabile pe terenul de fundare - zone active prea mici în situaţia dezvoltării capacităţii de rezistenţă a structurii în cazul fundării directe, sau - incapacitatea fundaţiilor de adâncime (piloţi, barete) de a prelua eforturi de întindere. Pe baza ponderii diferitelor categorii de deficienţe şi a efectului acestora asupra calităţii răspunsului seismic al ansamblului se vor stabili indicatorii de îndeplinire a cerinţelor seismice definiţi la capitolul 8. 7.2 Teste pentru stabilirea caracteristicilor terenului (1) Încercările terenului de fundare se efectuează cu metode ale cercetării geotehnice, precum: - încercarea cu placa; - încercarea cu dilatometrul;


33

- metoda disipării presiunii în pori, asociate încercării de penetrare dinamice. În cazul piloţilor se aplică metodele de încercare la compresiune şi întindere. (2) Încercarea cu placa se efectuează pe fundaţii existente de suprafaţă, prin intermediul unui cric hidraulic dotat cu manometru, montat într-un spaţiu creat sub fundaţie, între fundul fundaţiei şi placa de reacţiune aşezată pe teren. Metoda furnizează rezultatele cele mai bune pentru terenuri nisipoase, ca pietriş, şi pentru argile tari.

(3) În cazul în care se urmăreşte determinarea condiţiilor geotehnice la adâncime, la construcţii fundate pe piloţi, se efectuează încercări pe micropiloţi executaţi în acest scop. Încercările urmăresc determinarea capacitaţii la compresiune şi/sau la întindere. Încercările se execută în mod similar cu încercările pe piloţi foraţi la construcţii noi, prin aplicarea încărcării pe grinzi, rezemate de micropiloţi situaţi la distanţe suficient de mari pentru a elimina, sau diminua, semnificativ, efectul de grup. 7.3 Calculul infrastructurii şi al sistemului de fundare (1) Calculul eforturilor şi deformaţiilor în elementele infrastructurii şi al tasărilor terenului implică construirea unui model structural adecvat şi o modelare realistă a proprietăţilor de deformare (rigiditate) ale terenului. (2) În cazul construcţiilor fără subsol, modelul de calcul se consideră încastrat la nivelul marginii superioare a fundaţiilor. Calculul fundaţiilor se face prin izolarea lor şi aplicarea forţelor de legătură cu suprastructura. În cazul fundaţiilor izolate şi al sistemelor de grinzi de fundaţii modelarea uzuală presupune adoptarea ipotezei de corp rigid şi a unei distribuţii liniare a presiunilor pe teren (fig. 7.1). În cazul radierelor, modelul fundaţiei este de regulă rezemat pe resoarte caracterizate de proprietăţile idealizate de deformare ale terenului.

Figura 7.1

Forţele de legătură aplicate fundaţiei corespund dezvoltării mecanismului de plastificare al structurii, cu zone plastice la baza elementelor verticale. (3) În cazul construcţiilor cu infrastructuri (subsoluri), se pot alege mai multe tipuri de modele, cu niveluri de complexitate diferite. În cazul adoptării unor modele simplificate rezultatele vor fi interpretate ţinând seama de limitele modelului. La evaluarea structurilor cu subsoluri se poate utiliza unul din următoarele modele:


34

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 7.2

(a) Structura se consideră încastrată la nivelul subsolului, iar infrastructura se calculează cu reacţiunile de la bază (fig. 7.2(a)). (b) Structura se consideră încastrată la nivelul terenului. Modelul permite ca în valoarea momentului de răsturnare să se considere şi forţele masice de la nivelul infrastructurii. Se neglijează deformabilitatea terenului. (fig. 7.2(b)). (c) Faţă de modelul de la (b), modelul poate fi îmbunătăţit prin faptul că se ţine seama de deformabilitatea terenului de sub fundaţie, prin introducerea la interfaţa de rezemare a unor resoarte calibrate funcţie de proprietăţile terenului (fig. 7.2(c)).


35

(d) O modelare superioară o constituie aceea în care se ţine seama de ″fixarea″ subsolului în terenul în care este îngropat (fig.7.2(d)). Modelul de la (c) se completează cu resoarte orizontale care simulează rezistenţa şi rigiditatea pământului înconjurător.

Presiunile pe teren şi eforturile în elementele structurale sunt mai mari în realitate decât cele furnizate de forţele seismice de proiectare datorită suprarezistenţei structurii. Modelul poate fi îmbunătăţit, pentru a ţine seama de suprarezistenţa construcţiei amplificând valorile forţelor orizontale seismice cu un factor adecvat pentru tipul de structură examinat. (5) În calculul la acţiunea seismică trebuie considerate valorile rigidităţii terenului corespunzătoare pentru condiţiile acţiunii de scurtă durată şi vitezei mari a acţiunii seismice. Aceste valori sunt furnizate de inginerul geotehnician.


36

8. EVALUAREA FINALĂ ŞI FORMULAREA CONCLUZIILOR 8.1 Aspecte generale ale activităţii de evaluare (1) Evaluarea seismică a clădirilor este efectuată de experţi tehnici atestaţi pentru astfel de lucrări. Activitatea desfăşurată pentru evaluarea clădirii, rezultatele examinării şi studiilor efectuate în vederea evaluării, precum şi concluziile referitoare la siguranţa seismică a structurii şi eventuala necesitate a intervenţiilor de consolidare structurală şi nestructurală, inclusiv natura şi proporţiile acestor intervenţii, sunt prezentate în raportul de evaluare (expertiză) seismică a construcţiei. Conţinutul detaliat al raportului de evaluare este prezentat la 8.3. (2) Evaluarea implică următoarele categorii de activităţi: (i) colectarea informaţiilor despre construcţia existentă referitoare la istoria şi funcţiunea clădirii, caracteristicile structurale, ale terenului de fundare, ale elementelor nestructurale şi ale finisajelor, instalaţiilor şi echipamentelor adăpostite; (ii) stabilirea proprietăţilor mecanice ale materialelor, cu un grad adecvat de încredere; (iii) identificarea stării de afectare fizică şi chimică a construcţiei; (iv) stabilirea obiectivelor de performanţă urmărite şi, pe această bază, a stărilor limită şi a cerinţelor seismice ce decurg; (v) stabilirea metodologiei de evaluare în corelare cu informaţiile disponibile şi stările limită selectate; (vi) evaluarea calitativă şi evaluarea prin calcul a construcţiei; (vii) întocmirea raportului de evaluare seismică cu formularea concluziilor şi precizarea măsurilor necesare. (3) Procesul de evaluare propriu-zisă (punctul (vi), de la (2)) cuprinde: • verificarea exigenţelor de conformare şi alcătuire structurală (a se vedea 4.2) pe baza

listelor de condiţii date în anexele B, C, D, potrivit materialelor structurale utilizate; • verificarea condiţiilor pe care trebuie să le îndeplinească elementele nestructurale,

instalaţiile, echipamentele, utilajele etc.; • cuantificarea stării de degradare a construcţiei produse de acţiuni seismice şi neseismice; • verificarea condiţiilor de rezistenţă structurală; • verificarea condiţiilor de deformabilitate structurală. (4) Pe baza rezultatelor evaluării calitative şi a evaluării prin calcul (prin una din cele trei metodologii) se stabileşte vulnerabilitatea construcţiei în ansamblu şi a părţilor acesteia, în raport cu cutremurul de proiectare şi clasa de importanţă-expunere la cutremur, respectiv, riscul seismic, ca indicator al efectelor probabile ale cutremurelor caracteristice amplasamentului asupra construcţiei analizate. (5) Stabilirea riscului seismic pentru o anumită construcţie se face prin încadrarea acesteia într-una din următoarele patru clase de risc:


37

Clasa Rs I, din care fac parte construcţiile cu risc ridicat de prăbuşire la cutremurul de proiectare corespunzător stării limită ultime; Clasa Rs II, în care se încadrează construcţiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot suferi degradări structurale majore, dar la care pierderea stabilităţii este puţin probabilă; Clasa Rs III, care cuprinde construcţiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezenta degradări structurale care nu afectează semnificativ siguranţa structurală, dar la care degradările nestructurale pot fi importante; Clasa Rs IV, corespunzătoare construcţiilor la care răspunsul seismic aşteptat este similar celui obţinut la construcţiile proiectate pe baza prescripţiilor în vigoare. (6) Criteriile pentru încadrarea clădirilor în clasa de risc seismic sunt prezentate la 8.2. 8.2 Stabilirea clasei de risc a construcţiilor (1) Rezultatele verificărilor precizate la 8.1(3) reprezintă elementele esenţiale care fundamentează evaluarea finală privind starea de siguranţă faţă de acţiunile seismice. Pe această bază se stabileşte global vulnerabilitatea construcţiei, raportul de evaluare urmând să încadreze construcţia examinată într-o clasă de vulnerabilitate asociată cutremurului de proiectare (clasa de risc). (2) Evaluarea siguranţei seismice şi încadrarea în clasele de risc seismic se face pe baza a trei categorii de condiţii care fac obiectul investigaţiilor şi analizelor efectuate în cadrul evaluării. Pentru orientarea în stabilirea deciziei finale privitoare la siguranţa structurii (inclusiv în ceea ce priveşte încadrarea în clasa de risc a construcţiei) şi la lucrările de intervenţie necesare, măsura în care cele trei categorii de condiţii sunt îndeplinite este cuantificată prin intermediul a trei indicatori, care sunt:

- gradul de îndeplinire a condiţiilor de conformare structurală şi alcătuire a elementelor structurale şi a regulilor constructive pentru structuri care preiau efectul acţiunii seismice. Acesta se notează cu R1 şi se denumeşte prescurtat gradul de îndeplinire a condiţiilor de alcătuire seismică;

- gradul de afectare structurală, notat cu R2, reprezintă o măsură a degradărilor structurale produse de acţiunea seismică şi de alte cauze;

- gradul de asigurare structurală seismică, notat cu R3, reprezintă raportul între capacitatea şi cerinţa structurală seismică, exprimată în termeni de rezistenţă în cazul utilizǎrii metodologiilor de nivel 1 şi 2 sau în termeni de deplasare în cazul utilizării metodologiei de nivel 3. Acest indicator se determină pentru starea limită ultimă (ULS). Valorile celor trei indicatori se asociază cu o anumită clasă de risc şi orientează expertul tehnic în stabilirea concluziei finale privind răspunsul seismic aşteptat şi încadrarea într-o anumită clasă de risc seismic, precum şi în stabilirea deciziei de intervenţie. (3) Indicatorul R1 ia valori pe baza punctajului atribuit fiecărei categorii de condiţii de alcătuire, dat în lista specifică tipului de construcţie analizat, din anexa corespunzătoare tipului de material structural utilizat.


38

Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcţia analizată, asociate celor patru clase de risc seismic, în limita unui punctaj maxim R1max = 100, corespunzător unei construcţii care îndeplineşte integral toate categoriile de condiţii de alcătuire. Cele patru intervale distincte ale valorilor R1 sunt date în tabelul 8.1.

Tabelul 8.1 Valori ale indicatorului R1 asociate claselor de risc seismic

Clasa de risc seismic I II III IV

Valori R1 < 30 30 – 60 61 – 90 91 – 100

(4) Indicatorul R2 ia valori pe baza punctajului atribuit diferitelor categorii de degradări structurale şi nestructurale, dat în lista specifică tipului de construcţie analizat, din anexa corespunzătoare materialului structural utilizat. Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcţia analizată, asociate celor patru clase de risc seismic, în limita unui punctaj maxim R2max = 100, corespunzător unei construcţii cu integritatea neafectată de degradări. Cele patru intervale distincte ale valorilor R2 sunt date în tabelul 8.2.



Valori R2 < 40 40 – 70 71 – 90 91 – 100

(5) Indicatorul R3 evidenţiază capacitatea de rezistenţă şi de deformabilitate a structurii, în ansamblu, în raport cu cerinţele seismice şi se determină la nivelul de la baza structurii. Modul de evaluare a gradului de asigurare seismică depinde de metodologia de evaluare, după cum urmează: (a) Metodologia de nivel 1 Indicatorul R3 se determină în termeni de rezistenţă, cu relaţiile:

R3 = vadm / vm (8.1a)

pentru elementele verticale ale construcţiilor tip cadru şi cu pereţi structurali,

R3b

adm

FF∑= (8.1b)

pentru contravântuirile structurilor metalice în care: vadm valoarea de referinţă admisibilă a efortului unitar tangenţial în elementele verticale. Valoarea vadm se dă în anexele B, C şi D pentru elemente de beton armat, oţel şi, respectiv, zidărie.

mv efortul unitar tangenţial mediu calculat conform 6.7.2(6) Fadm proiecţia pe orizontală a efortului axial capabil în barele contravântuirii verticale Fb forţa tăietoare de bază (forţa statică echivalentă) calculată conform 6.7.2(2) cu


39

q factorul de comportare corespunzător structurii, dat în tabelul 6.1, pentru materialul structural utilizat.

(b) Metodologia de nivel 2 Se determină valorile individuale ale indicatorului R3j, pentru fiecare din elementele structurale, cu o expresie de forma:

R3jjdj

dj

qER

/= (8.2)

în care: djdj RE , efortul secţional de proiectare şi, respectiv, efortul capabil, în elementul j

jq factorul de comportare specific al elementului structural j, dat în anexele B, C şi D (conform 6.8.4). Pe baza valorilor obţinute se stabileşte ponderea elementelor structurale cu cedare fragilă, cu precădere a elementelor verticale aflate în această situaţie, raportul între rezistenţele elementelor verticale şi cele ale elementelor orizontale şi se estimează mecanismul structural probabil de disipare a energiei seismice. Aceste informaţii constituie elemente esenţiale în estimarea siguranţei seismice a structurii şi pentru încadrarea construcţiei într-o anumită clasă de risc. Indicatorul R3 la nivelul structurii se determină, aproximativ, cu relaţia:

R3 ∑∑

=jEd

Rd

qV

V

j

j

* (8.3)

în care: jRdV forţa tăietoare capabilă a elementului vertical j (sau proiecţia pe orizontală a efortului

axial, în diagonalele de contravântuire). Valorile jRdV introduse în relaţia (8.2) sunt cele

corespunzătoare mecanismului de cedare al elementului (după caz încovoiere sau forţă tăietoare)

*jEdV forţa tăietoare în elementul j, obţinută pe baza valorilor din spectrul de răspuns neredus

qj factorul de comportare atribuit elementelor pe baza mecanismului potenţial de rupere al acestora (valoare dată din anexele B, C, D pentru structuri din beton armat, oţel, respectiv, zidărie).

Pentru elementele cu cedare fragilă jEdj qV /* se înlocuieşte cu valoarea rezultată din echilibrul mecanismului de plastificare (a se vedea 6.8.2(3)). (c) Metodologia de nivel 3 Indicatorul R3 se determină în termeni de deplasare, cu expresia:

R3s

u

dd

= (8.4)

ds deplasarea laterală impusă structurii de cutremur, la nivelul considerat ca fiind caracteristic, de regulă la vârful construcţiei

du deplasarea laterală ultimă (capabilă) a structurii, la acelaşi nivel.


40

Pentru clădirile cu pereţi structurali din zidărie în toate nivelurile de metodologii, indicatorul R3 se stabileşte conform procedurilor din anexa D. Cu caracter orientativ, încadrarea construcţiei în clase de risc în baza valorilor R3 (exprimat în procente, prin înmulţirea valorilor obţinute cu relaţiile (8.1), (8.3) sau (8.4) cu 100) se face conform tabelului 8.3.



Valori R3 (%) < 35 35 – 65 66 – 90 91 – 100

NOTĂ Valorile celor trei indicatori, măsuri ale performanţei seismice aşteptate a construcţiei, trebuie considerate ca servind numai pentru orientare în decizia de încadrare a construcţiei într-o anumită clasă de risc seismic. Faptul că valoarea unui anumit indicator (admiţând că este apreciat drept criteriul critic din toate cele trei, pentru construcţia considerată) se înscrie într-un anumit interval de valori, asociat unei anumite clase de risc, nu conduce automat la încadrarea clădirii în clasa respectivǎ. Decizia privind încadrarea clădirii într-o anumită clasă de risc trebuie să fie rezultatul unei analize complexe a ansamblului condiţiilor de diferite naturi. Investigaţiile efectuate au scopul de a identifica verigile slabe ale sistemului structural şi deficienţele semnificative ale elementelor nestructurale. Odată identificate, aceste deficienţe trebuie ierarhizate din punctul de vedere al efectelor potenţiale asupra stabilităţii structurii în cazul atacului unui cutremur puternic şi al riscului de pierdere a vieţii oamenilor şi de vătămare a acestora, sau a pagubelor materiale. În aceste aprecieri, expertul trebuie să evalueze, în primul rând, elementele vitale pentru siguranţa structurală la seism care prezintă deficienţe majore şi capacitate insuficientă faţă de cerinţele de diferite naturi, să precizeze ponderea acestora în ansamblul structurii şi să estimeze marja de securitate sau de insecuritate. Cunoaşterea mecanismului de cedare probabil al unei structuri este esenţială pentru aprecierea corectă atât a răspunsului seismic potenţial al construcţiei, cât şi pentru alegerea potrivită a soluţiei de intervenţie. Identificarea, chiar aproximativă, a mecanismului de rupere este posibilă într-un numǎr redus de cazuri pentru construcţiile vechi, care sunt şi cele mai vulnerabile. Motivele pot fi diferite: absenţa unei structuri bine definte pentru preluarea forţelor laterale, lipsa datelor care să permită evaluarea comportării structurii în domeniul postelastic (de exemplu, la clădirile de beton armat, datele referitoare la lungimile de ancorare şi înnădire ale armăturilor, la armarea transversală în zonele critice), riscul necontrolabil al unor ruperi fragile prin acţiunea forţei tăietoare etc. Din acest motiv, evaluarea corectă a performanţei probabile a construcţiei trebuie să se bazeze pe o analiză cuprinzătoare şi pe o judecată inginerească a tuturor condiţiilor de alcătuire, a corelaţiei între efectele acestora, operaţii care reclamă competenţă înaltă şi experienţă deosebită.

8.3 Conţinutul raportului de evaluare seismică Raportul de evaluare seimică va conţine o sinteză a procesului de evaluare, care să ducă şi la decizia de încadrare a construcţiei în clasa de risc seismic. Această sinteză va cuprinde, la nivel minimal: a) Datele istorice referitoare la perioada construcţiei şi nivelul reglementǎrilor de proiectare

aplicate, dacă este cazul; b) Datele generale care să descrie condiţiile seismice ale amplasamentului şi sursele potenţiale de

hazard; c) Datele privitoare la sistemul structural şi la ansamblul elementelor nestructurale. Se vor face

aprecieri globale, calitative, privind capacitatea sistemului structural de a rezista la acţiuni seismice;

d) Descrierea stării construcţiei la data evaluării. Se vor face referiri la comportarea construcţiei la eventuale cutremure pe care le-a suportat şi identificarea efectelor acestora asupra clădirii;


41

Se vor evidenţia, dacă este cazul, degradările produse de alte acţiuni, cum sunt cele produse de acţiunile climatice, tehnologice, tasările diferenţiale sau cele rezultate din lipsa de întreţinere a clădirii;

e) Rezultatele investigaţiilor de diferite tipuri pentru determinarea rezistenţelor materialelor (a valorilor proiectate, a valorilor realizate şi a valorilor efective la data evaluării);

f) Stabilirea valorilor rezistenţelor cu care se fac verificările, pe baza nivelului de cunoaştere dobândit în urma investigaţiilor (prin aplicarea factorilor de încredere, CF);

g) Precizarea obiectivelor de performanţă selectate în vederea evaluării construcţiei; În cazuri deosebite sau la solicitarea beneficiarului se pot avea în vedere şi obiective suplimentare faţă de cele obligatorii conform 2.1;

h) Alegerea metodologiei (sau a mai multor metodologii) de evaluare şi a metodelor de calcul specifice acesteia;

i) Efectuarea procesului de evaluare, care cuprinde grupurile de operaţii indicate la 8.1(3). Completarea listei de condiţii privind alcătuirea de ansamblu şi de detaliu şi a listei privind starea de integritate a construcţiei. Calculul structural seismic şi verificările de siguranţă. Stabilirea indicatorilor R1, R2 şi R3;

j) Sinteza evaluării şi formularea concluziilor. Încadrarea construcţiei în clasa de risc seismic. k) Propuneri de soluţii de intervenţie. Fundamentarea lor prin calcul structural suficient de

detaliat pentru acest scop, ţinând seama de criteriile date în Îndrumătorul de reabilitare seismică a clădirilor existente (anexa F, informativă, a prezentului cod).

Procesul de evaluare poate fi reprezentat sintetic prin schema bloc a operaţiilor din fig. 8.1. 8.4 Necesitatea intervenţiei structurale (1) Necesitatea intervenţiei structurale asupra construcţiilor existente, degradate de acţiunea cutremurului sau vulnerabile seismic, se stabileşte pe baza unor criterii, precum: - realizarea unui nivel de siguranţă raţional; - mărimea resurselor financiare, materiale şi umane pentru reducerea riscului seismic al construcţiilor din fondul existent, raportat la dimensiunile acestui fond; - perioada de exploatare aşteptată, mai mică la clădirile existente decât la cele nou construite. (2) Condiţiile existente pe plan naţional din aceste puncte de vedere permit ca, în cazul clădirilor de tip curent care satisfac cerinţele asociate obiectivului de performanţă siguranţa vieţii pentru cutremure cu intervalul mediu de recurenţă IMR = 40 ani, acestea să fie considerate ca având un nivel de siguranţă suficient faţă de acţiunea seismică.

În condiţiile în care structura clădirii nu îndeplineşte condiţiile verificării la starea limită ultimă pentru o acceleraţie de: - 0,65ag pentru sursa seismică subcrustală Vrancea şi - 0,70ag pentru sursa seismică crustală din Banat, în care ag reprezintă acceleraţia terenului pentru un cutremur cu IMR = 100 ani, este necesară intervenţia structurală pentru ridicarea nivelului ei de asigurare.

În termeni privind gradul de asigurare structurală seismică, intervenţia structurală este necesară dacă valoarea gradului de asigurare structurală seismică, care rezultă prin calcul, este: R3 < 0,65, pentru sursa seismică Vrancea şi R3 < 0,70, pentru sursa seismică Banat. Coeficienţii de conversie a valorilor de vârf ale acceleraţiei terenului pentru cutremure cu IMR egal cu 40 şi 100 de ani sunt daţi în tabelul A.2 din anexa A.


42

(3) Diferenţierea siguranţei clădirilor aparţinând diferitelor clase de importanţă şi expunere la cutremur se face prin intermediul valorilor diferenţiate ale factorului γI, conform P 100-1/2006, 4.4.5 (a se vedea 2.1(4)), care amplifică valorile ag. (4) Nivelul intervenţiei va fi cel puţin cel corespunzător valorilor R3 = 0,65, respectiv R3 = 0,70, pentru cele două surse seismice indicate la (2). (5) În situaţiile în care se intenţionează obţinerea unor niveluri de asigurare superioare celor de mai sus, selectarea obiectivelor de performanţă (nivelurile de performanţă şi nivelurile de hazard) se va face pe baza indicaţiilor din anexa A. (6) De regulă, expertizarea tehnică se completează / detaliază şi definitivează la încheierea lucrărilor de decopertare a elementelor structurale, care se efectuează în vederea realizării proiectului de consolidare, situaţie care poate influenţa volumul, costurile şi durata lucrărilor de reabilitare seismică a clădirii.


43

SCHEMA LOGICĂ A OPERAŢIILOR ÎN PROCESUL DE EVALUARE


44

Figura 8.1


45

ANEXA A EVALUAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR EXISTENTE BAZATĂ PE PERFORMANŢĂ A.1 Obiective de performanţă. Definiţii Obiectivul de performanţă este determinat de nivelul de performanţă structurală / nestructurală al clădirii evaluat pentru un anumit nivel de hazard seismic. Nivelul de hazard seismic este caracterizat de intervalul mediu de recurenţă, în ani, a valorii de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului (asociat cu probabilitatea de depăşire în 50 de ani a valorii de vârf a acceleraţiei terenului). Nivelurile de performanţă ale clădirii descriu performanţa seismică aşteptată a acesteia prin descrierea degradărilor, a pierderilor economice şi a întreruperii funcţiunii acesteia. Se recomandă considerarea a trei niveluri de performanţă ale clădirii, şi anume:

1. Nivelul de performanţă de limitare a degradărilor, asociat stării limită de serviciu (SLS); 2. Nivelul de performanţă de siguranţă a vieţii, asociat stării limită ultime (ULS); 3. Nivelul de performanţă de prevenire a prăbuşirii, asociat stării limită de pre-colaps

(SLPP). Considerarea primelor două niveluri de performanţǎ este obligatorie, cu excepţia cazului în care se utilizeazǎ metodologia de evaluare simplificatǎ (metodologia de nivel 1). Obiectivul de performanţă se obţine din asocierea nivelului de performanţă al clădirii, exprimat prin exigenţele stărilor limită considerate, cu nivelul de hazard seismic, exprimat prin intervalul mediu de recurenţă, IMR, Figura A.1.

Figura A.1 Definirea obiectivului de performanţă A.2 Nivelul hazardului seismic

Hazardul seismic este descris de valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului pe amplasament asociată unui interval mediu de recurenţă, respectiv probabilităţii de depăşire a valorii de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului în 50 ani. Intervalele medii de recurenţă recomandate în evaluarea seismică a clădirilor bazată pe performanţă sunt prezentate în tabelul A.1.

Obiectiv de performanţă

OP

Nivelul de performanţă al

clǎdirii

Nivelul hazardului seismic exprimat

prin IMR

SLS ULS PP

40 ani

475 ani 100 ani


46

Tabel A.1 Perioade medii de revenire (intervalele medii de recurenţă) a valorii de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului recomandate a fi utilizate în evaluarea seismică a clădirilor

bazată pe performanţă

Intervalul mediu de recurenţă a valorii de vârf a acceleraţiei terenului, IMR,

(ani)

Probabilitatea de depăşire a valorii de vârf a acceleraţiei terenului în 50 de ani

40 100 475

70% 40% 10 %

Nivelul de baza al hazardului seismic este cel corespunzator nivelului de performanţă de siguranţă a vieţii din codul P 100-1/2006; pentru nivelul de baza al hazardului seismic la evaluarea construcţiilor existente valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului este definită cu un interval mediu de recurenţă de 40 de ani (70% probabilitate de depăşire în 50 de ani). În Tabelul A.2 se dau valori aproximative ale coeficienţilor de conversie a valorii de vârf a acceleraţiei terenului, cu un interval mediu de recurenţă de 100 de ani (conform P 100-1/2006), într-o valoare de vârf a acceleraţiei terenului, cu interval mediu de recurenţă de 40 de ani şi, respectiv, de 475 de ani.

Tabel A.2 Coeficienţi de conversie a valorii de vârf a acceleraţiei terenului pentru diferite niveluri de hazard seismic (valori orientative)

Tipul sursei seismice ag (40ani)/ ag (100ani)

ag (475ani)/ ag (100ani)

Vrancea, subcrustală 0,65 1,50 Banat, crustală 0,70 1,40

Acţiunea seismică pentru evaluarea seismică bazată pe performanţă se determină în conformitate cu prevederile capitolului 3 din prezentul cod (şi conform capitolelor 3 şi 4 din P 100-1/2006), cu considerarea factorului de importanţă γI. La determinarea acţiunii seismice, acceleraţia orizontală de vârf a terenului este considerată cu intervalul mediu de recurenţă asociat nivelului de performanţă al clădirii pentru obţinerea obiectivului de performanţă selectat. A.3 Selectarea obiectivului de performanţă Selectarea obiectivului de performanţă pentru clădirea evaluată seismic se face în conformitate cu prevederile acestei anexe, ce au caracter de recomandare şi sunt minimale. Se consideră urmatoarele obiective de performanţă:

• Obiectiv de performanţă de bază - OPB • Obiectiv de performanţă superior – OPS.

OPB - Obiectivul de performanţă de bază este constituit din satisfacerea exigenţelor nivelului de performanţă de Siguranţă a vieţii pentru acţiunea seismică având IMR=40 ani.


47

Obiectivul de performanţă de bază este obligatoriu pentru toate construcţiile. Pentru construcţiile din clasele I şi II de importanţă şi expunere la cutremur se recomandă să se satisfacă obiective de performanţă superioare ce se obţin din combinarea nivelurilor de performanţă cu niveluri de hazard seismic superioare nivelului de hazard seismic corespunzător OPB. Obiectivul de performanţă stabilit va determina costul şi complexitatea lucrărilor de intervenţie, dar şi beneficiile ce se pot obţine în ceea ce priveşte siguranţa, reducerea degradărilor fizice şi de aspect ale elementelor clădirii şi reducerea întreruperii utilizării acesteia în cazul unui eveniment seismic major. A.4 Caracterizarea nivelurilor de performanţă Cele trei niveluri de performanţă ale clădirii sunt descrise prin amploarea degradărilor seismice structurale şi nestructurale aşteptate. Această descriere faciliteazǎ alegerea obiectivelor de performanţă pe care clădirile existente trebuie să le satisfacă şi, implicit, nivelul măsurilor de intervenţie pe care clădirile trebuie, eventual, să le suporte pentru a asigura satisfacerea exigenţelor respective. Performanţa seismică a unei clădiri se poate descrie calitativ în funcţie de siguranţa oferită ocupanţilor clădirii pe durata şi după evenimentul seismic aşteptat, de costul şi dificultatea măsurilor de reabilitare seismică, de durata de timp în care clădirea este scoasă eventual din funcţiune pentru a efectua lucrările de reabilitare, de impactul economic, arhitectural sau istoric asupra comunităţii. Performanţa seismică a clădirii este legată nemijlocit de amploarea degradărilor acesteia. Performanţa clădirii este dată de performanţa elementelor structurale şi de performanţa elementelor nestructurale. Semnificaţia şi principalele caracteristici ale nivelurilor de performanţă structurale şi nestructurale considerate sunt prezentate în cele ce urmează.

(a) Nivelul de performanţă de limitare a degradărilor • Condiţii structurale

După cutremur apar doar degradări structurale limitate. Sistemul structural de preluare a încărcărilor verticale şi cel ce preia încărcările laterale păstrează aproape în întregime rigiditatea şi rezistenţa iniţială. Riscul de pierdere a vieţii sau de rănire este foarte scăzut. Pot fi necesare unele reparaţii structurale minore.

• Condiţii nestructurale

Apar numai degradări nestructurale limitate. Căile de acces şi sistemele de siguranţă a vieţii, cum sunt uşile, scările, ascensoarele, sistemele de conducte sub presiune rămân funcţionale, dacă alimentarea generală cu electricitate este în funcţiune.

Ocupanţii clădirii pot rămâne în siguranţă în clădire, deşi pot fi necesare operaţii de curăţare.

Alimentarea cu energie electrică, cu apa, cu gaze naturale, liniile de comunicaţie pot deveni temporar indisponibile. Riscul de pierdere a vieţilor sau de rănire datorită degradărilor nestructurale este foarte mic.


48

(b) Nivelul de performanţă de siguranţă a vieţii • Condiţii structurale

Acest nivel de performanţă are în vedere o stare post-seism a structurii cu degradări semnificative, dar pentru care rămâne o marjă de siguranţă faţă de prăbuşirea parţială sau totală. Unele elemente structurale sunt serios avariate, fără însă ca acestea să pună în pericol viaţa ocupanţilor clădirii prin căderea unor părţi degradate.

Deşi unele persoane pot fi rănite, riscul general de pierdere de vieţi rămâne scăzut. Construcţia

este reparabilă, dar repararea construcţiei poate să nu fie uneori indicată din raţiuni economice. Clădirea avariată rămâne stabilă. Ca o măsura de precauţie suplimentară pot fi prevăzute sprijiniri şi reparaţii structurale de urgenţă.


Pot apărea degradări semnificative şi costisitoare ale elementelor nestructurale, dar acestea nu sunt dislocate şi nu ameninţă, prin cădere, viaţa oamenilor, înăuntrul sau în afara clădirilor.

Căile de acces nu sunt blocate total, dar circulaţia poate fi afectată. Instalaţiile pot fi avariate,

putând rezulta inundaţii locale şi chiar ieşirea din funcţiune a unora dintre acestea. Deşi se pot produce răniri ale ocupanţilor clădirii prin căderea unor fragmente de elemente, riscul global de pierdere de vieţi din acest motiv rămâne foarte redus.

Repararea elementelor nestructurale necesită un efort considerabil şi costisitor.

(c) Nivelul de performanţă de prevenire a prăbuşirii • Condiţii structurale

Structura este în pragul prăbuşirii parţiale sau totale. Apar avarii substanţiale cărora le corespund degradarea semnificativă a rigidităţii şi rezistenţei la forţele seismice, deformaţii remanente importante şi o degradare limitată a rezistenţei la încărcări verticale, astfel încât structura poate susţine încărcările verticale. Riscul de rănire este semnificativ.

Structura nu poate fi practic reparată şi nu permite reocuparea ei pentru că eventualele replici

seismice pot produce prăbuşirea acesteia. Construcţiile care ating acest nivel îşi pierd complet valoarea economică şi de utilizare.


La acest nivel de performanţă elementele nestructurale sunt complet degradate şi reprezintă un pericol real pentru viaţa oamenilor. A.5 Relaţii de verificare şi criterii de acceptanţă Exigenţele corespunzătoare stării limită de serviciu (SLS) / nivelului de performanţă de limitare a degradărilor se consideră satisfacute dacă sunt îndeplinite condiţiile de limitare a deplasării relative de nivel din P 100-1/2006. Îndeplinirea exigenţelor corespunzătoare stării limită ultime (ULS) / nivelului de performanţă de siguranţă a vieţii se face conform procedurilor prevăzute în capitolele 6 şi 8 din prezentul cod. Valorile factorului de comportare q şi valorile capacităţilor de rotire plastică în elementele structurale se iau pentru starea limitǎ ultimǎ, corespunzator nivelului de performanţă de siguranţă a


49

vieţii, conform anexelor prezentului cod, în funcţie de tipul de element structural şi de materialul de construcţie. Îndeplinirea exigenţelor corespunzătoare stării limită de pre-colaps / nivelului de performanţă de prevenire a prăbuşirii se face conform procedurilor prevăzute în capitolele 6 şi 8 din prezentul cod, considerând urmǎtoarele modificări / corecţii:

- pentru nivelul de performanţă de prevenire a prăbuşirii, valorile factorului de comportare q se consideră ca fiind valorile corespunzătoare nivelului de performanţă de siguranţă a vieţii sporite cu 30%;

- pentru nivelul de performanţă de prevenire a prăbuşirii, valorile capacităţilor de rotire plastică în elementele structurale se consideră ca fiind valorile corespunzătoare nivelului de performanţă de siguranţă a vieţii sporite cu 30%.


50

ANEXA B STRUCTURI DIN BETON ARMAT

B.1 Domeniu de aplicare (1) Prezenta anexă conţine informaţii specifice pentru evaluarea construcţiilor de beton armat în situaţia în care se află la data evaluării. B.2 Identificarea geometriei structurii, a detaliilor de alcătuire şi a materialelor din structura clădirii B.2.1 Starea elementelor (1) Se vor examina: (i) Condiţia fizică a elementelor de beton armat referitoare la prezenţa degradării betonului prin carbonatare, a coroziunii betonului şi oţelului produse de diferiţi agenţi; (ii) Eventualele degradări ale elementelor de beton armat produse de acţiunea seismică; (iii) Eventualele degradări ale elementelor de beton armat produse de alte acţiuni cum sunt, contracţia la uscare a betonului, tasarea diferenţială a reazemelor, deformaţiile împiedicate datorate variaţiei de temperatură etc. B.2.2 Geometria (1) Datele colectate trebuie să realizeze: (i) Identificarea structurii verticale şi a structurii laterale a clădirii, în ambele direcţii; (ii) Modul de descărcare a plăcilor, pe una, două sau mai multe direcţii; (iii) Modul de descărcare al scărilor pe elementele verticale ale structurii; (iv) Identificarea unor goluri de dimensiuni importante în planşee (inclusiv golurile de scară) şi pereţi; (v) Stabilirea dimensiunilor secţiunilor transversale ale grinzilor şi stâlpilor; (vi) Stabilirea lăţimii active a plăcii la grinzile cu profil T; (vii) Identificarea formei pereţilor structurali (lamelară, cu bulbi la capete, în formă de L, T sau cutie); (viii) Stabilirea lungimii pe care reazemă elementele orizontale (cu precădere a grinzilor şi plăcilor prefabricate); (ix) Identificarea eventualelor excentricităţi între axele grinzilor şi stâlpilor, a dezaxării stâlpilor pe verticală etc.


51

B.2.3 Detalii de alcătuire (1) Datele colectate trebuie să includă următoarele: (i) Cantitatea de armătură longitudinală în grinzi, stâlpi şi pereţi; (ii) Cantitatea de armătură transversală în grinzi, stâlpi, pereţi şi noduri; (iii) Cantitatea şi modul de distribuţie a armăturii de confinare în zonele critice ale grinzilor şi stâlpilor şi de la extremităţile secţiunii pereţilor, în zonele critice ale acestora; (iv) Raportul dintre secţiunile armăturilor longitudinale superioare şi inferioare în secţiunile de la extremităţile grinzilor; (v) Acoperirea cu beton a armăturilor longitudinale şi transversale; (vi) Lungimile de ancorare şi de înnădire ale armăturilor longitudinale; (vii) Forma cârligelor la etrieri şi, eventual, la barele longitudinale. B.2.4 Materiale (1) Datele culese vor stabili: (i) Rezistenţa betonului; (ii) Limita de curgere, rezistenţa la rupere şi deformaţia ultimă a oţelului. B.3 Criterii pentru evaluarea calitativă B.3.1 Lista de condiţii de alcătuire a structurilor de beton în zone seismice (1) Listă pentru metodologia de nivel 1 Condiţiile care trebuie respectate sunt cele din tabelul B.1


52

Tabelul B.1 Lista de condiţii pentru structuri de beton armat în cazul aplicării metodologiei de nivel 1

Criteriu Criteriul

este îndeplinit

Criteriul nu este îndeplinit Neîndeplinire

moderată Neîndeplinire

majoră (i) Condiţii privind configuraţia structurii Punctaj maxim: 50 puncte • Traseul încărcărilor este continuu • Sistemul este redundant (sistemul are suficiente

legături pentru a avea stabilitate laterală şi suficiente zone plastice potenţiale)

• Nu există niveluri slabe din punct de vedere al rezistenţei

• Nu există niveluri flexibile • Nu există modificări importante ale dimensiunilor

în plan ale sistemului structural de la nivel la nivel • Nu există discontinuităţi pe verticală (toate

elementele verticale sunt continue până la fundaţie)

• Nu există diferenţe între masele de nivel mai mari de 50 %

• Efectele de torsiune de ansamblu sunt moderate • Infrastructura (fundaţiile) este în măsură să

transmită la teren forţele verticale şi orizontale

50 30 – 49 0 – 29

Punctaj total realizat (ii) Condiţii privind interacţiunile structurii Punctaj maxim: 10 puncte • Distanţele până la clădirile vecine depăşesc

dimensiunea minimă de rost, conform P 100-1/2006

• Planşeele intermediare (supantele) au o structură laterală proprie sau sunt ancorate adecvat de structura principală

• Pereţii nestructurali sunt izolaţi (sau legaţi flexibil) de structură

• Nu există stâlpi captivi scurţi

10 5 – 9 0 – 4

Punctaj total realizat (iii) Condiţii privind alcătuirea elementelor structurale

Punctaj maxim: 30 puncte

(a) Structuri tip cadru beton armat • Nu există stâlpi scurţi • Încărcarea axială normalizată (forţa axială de

compresiune raportată la aria secţiunii şi rezistenţa de proiectare a betonului la compresiune) a stâlpilor este moderată: orientativ, 65,0≤dν

30 20 – 29 0 – 19

(b) Structuri cu pereţi de beton armat • Grosimea pereţilor este ≥ 150 mm • Pereţii au la capete bulbi sau tălpi cu dimensiuni

limitate (prin intersecţia pereţilor nu se formează profile complicate cu tălpi excesive)

• Încărcarea axială a pereţilor este moderată 35,0≤dν

30 20 – 29 0 – 19

Punctaj total realizat


53

(iv) Condiţii referitoare la planşee Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 – 9 0 – 4 • Prin grosimea plăcii şi dimensiunile reduse ale

golurilor planşeul poate fi considerat şi diagramă orizontală rigidă


NOTĂ: 1. Estimarea condiţiilor referitoare la configuraţia structurii se face conform 4.1. 2. În cadrul fiecărei categorii de condiţii (i)…(iv), distribuţia punctajului între diferitele exigenţe va fi stabilită de expertul tehnic funcţie de importanţa fiecărei exigenţe pentru construcţia analizată. 3. Punctajul maxim corespunzător ansamblului celor patru categorii de condiţii, în situaţia îndeplinirii lor în totalitate, este 100. În felul acesta, punctajul total rezultat în urma analizei calitative reprezintă procentual măsura în care caracteristicile structurale sunt satisfăcute. 4. Punctajul atribuit fiecărui tip de condiţii din tabelul B.1 este orientativ. Funcţie de situaţia concretă a fiecărei clădiri, expertul va putea face redistribuţii ale acestor punctaje între categoriile de condiţii (i)…(iv).

(2) Lista pentru metodologiile de nivel 2 şi 3 Condiţiile referitoare la configuraţia sistemului structural (i) şi cele care privesc interacţiunile structurii (ii) sunt identice cu cele prezentate în tabelul B.1 pentru metodologia de nivel 1. Din acest motiv ele nu se mai prezintă detaliat în tabelul B.2, în care este prezentată lista de condiţii pentru cazul aplicării metodologiilor de evaluare de nivel 2 şi 3. În tabel se prezintă detaliat numai lista de condiţii ce priveşte alcătuirea şi armarea structurilor de beton armat şi, respectiv, planşeele, mult mai precise şi mai nuanţate, în cazul metodologiilor de nivel 2 şi 3. Unele din condiţii privesc rezistenţa elementelor structurale şi natura ruperii potenţiale a elementelor structurale, astfel încât completarea listei trebuie precedată de evaluarea rezistenţei elementelor structurale la diferite solicitări.

Tabelul B.2 Lista de condiţii pentru structuri de beton armat în cazul aplicării metodologiilor de nivel 2 şi 3

Criteriu Criteriul

este îndeplinit



majoră (i) Condiţii privind configuraţia structurii Punctaj maxim: 50 puncte 50 30 – 49 0 – 29


(ii) Condiţii privind interacţiunile structurii Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 – 9 0 – 5


(iii) Condiţii privind alcătuirea (armarea) elementelor structurale



54

(a) Structuri tip cadru de beton armat • Ierarhizarea rezistenţelor elementelor structurale

asigură dezvoltarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei seismice: la fiecare nod suma momentelor capabile ale stâlpilor este mai mare decât suma momentelor capabile ale grinzilor

• Încărcarea axială de compresiune a stâlpilor este moderată: 65,0≤dν

• În structură nu există stâlpi scurţi: raportul între înălţimea secţiunii şi înălţimea liberă a stâlpului este 30,0<

• Rezistenţa la forţa tăietoare a nodului este suficientă pentru a se putea mobiliza rezistenţa la încovoiere la extremităţile grinzilor şi stâlpilor

• Înnădirile armăturilor în stâlpi se dezvoltă pe 40 diametre, cu etrieri la distanţa 10 diametre pe zona de înnădire

• Înnădirile armăturilor din grinzi se realizează în afara zonelor critice

• Etrierii în stâlpi sunt dispuşi astfel încât fiecare bară verticală se află în colţul unui etrier (agrafe)

• Distanţele între etrieri în zonele critice ale stâlpilor nu depăşesc 10 diametre, iar în restul stâlpului ¼ din latură

• Distanţele între etrieri în zonele plastice ale grinzilor nu depăşesc 12 diametre şi ½ din lăţimea grinzii

• Armarea transversală a nodurilor este cel puţin cea necesară în zonele critice ale stâlpilor

• Rezistenţa grinzilor la momente pozitive pe reazeme este cel puţin 30% din rezistenţa la momente negative în aceeaşi secţiune

• La partea superioară a grinzilor sunt prevăzute cel puţin 2 bare continue (neîntrerupte în deschidere)

30 20 – 29 0 – 19


(b) Structuri cu pereţi de beton armat • Distribuţia momentelor capabile pe înălţimea

pereţilor respectă variaţia cerută de CR 2-1-1.1-2005 şi asigură dezvoltarea unui mecanism de disipare a energiei seismice favorabil

• Secţiunile pereţilor au la capete bulbi sau tălpi de dimensiuni limitate. Prin intersecţia pereţilor nu se formează profile complicate cu tălpi excesive în raport cu dimensiunile inimii

• Rezistenţa la forţe tăietoare a grinzilor de cuplare este suficientă pentru a se putea mobiliza rezistenţa la încovoiere la extremităţile lor

• Rezistenţa la forţă tăietoare a pereţilor structurali este mai mare decat valoarea asociată plastificării prin încovoiere la bază

• Înnădirea armăturilor verticale este făcută pe o lungime de cel puţin 40 diametre

30 20 – 29 0 – 19


55

• Grosimea pereţilor este ≥ 150 mm • Procentul de armare orizontală a pereţilor

%20,0ph ≥ • Armătura verticală a inimii reprezintă un procent

%15,0pv ≥ şi este ancoratǎ adecvat • Etrierii grinzilor de cuplare sunt distanţaţi la cel

mult 150 mm


(iv) Condiţii referitoare la planşee Punctaj maxim: 10 puncte • Placa planşeelor cu o grosime ≥ 100 mm este

realizată din beton armat monolit sau din predale prefabricate cu o suprabetonare adecvată

• Armăturile centurilor şi armăturile distribuite în placă asigură rezistenţa necesară la încovoiere şi forţa tăietoare pentru forţele seismice aplicate în planul planşeului

• Forţele seismice din planul planşeului pot fi transmise la elementele structurii verticale (pereţi, cadre) prin eforturi de lunecare şi compresiune în beton, şi/sau prin conectori şi colectori din armături cu secţiune suficientă

• Golurile în planşeu sunt bordate cu armături suficiente, ancorate adecvat

10 6 – 9 0 – 5


Punctaj total pentru ansamblul condiţiilor R1 = puncte

NOTĂ Dacă condiţiile concrete de investigare a construcţiei nu permit stabilirea suficient de detaliată a condiţiilor

(iii) şi (iv), nivelul de îndeplinire a acestora se estimează pe baza practicii din perioada realizării clădirii, cu reducerea adecvată a punctajului. Funcţie de gradul de încredere al datelor astfel stabilite, punctajul se reduce prin înmulţirea cu factori cu valori între 0,50 şi 1,0.

B.4 Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale (1) Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale se face pe baza punctajului dat în tabelul B.3 pentru diferitele tipuri de degradare identificate

Tabelul B.3 Starea de degradare a elementelor structurale

Criteriu Criteriul

este îndeplinit



majoră (i) Degradări produse de acţiunea cutremurului Punctaj maxim: 50 puncte • Fisuri şi deformaţii remanente în zonele critice

(zonele plastice) ale stâlpilor, pereţilor şi grinzilor

• Fracturi şi fisuri remanente înclinate produse de forţa tăietoare în grinzi

• Fracturi şi fisuri longitudinale deschise în stâlpi şi/sau pereţi produse de eforturi de compresiune.

• Fracturi sau fisuri înclinate produse de forţa tăietoare în stâlpi şi/sau pereţi

50 26 – 49 0 – 25


56

• Fisuri de forfecare produse de lunecarea armăturilor în noduri

• Cedarea ancorajelor şi înnădirilor barelor de armătură

• Fisurarea pronunţată a planşeelor • Degradari ale fundaţiilor sau terenului de fundare


(ii) Degradări produse de încărcările verticale Punctaj maxim: 20 puncte • Fisuri şi degradări în grinzi şi plăcile planşeelor • Fisuri şi degradări în stâlpi şi pereţi 20 11 – 19 0 – 10


(iii) Degradări produse de încărcarea cu deformaţii (tasarea reazemelor, contracţii, acţiunea temperaturii, curgerea lentă a betonului)


10 6 – 9 1 – 5


(iv) Degradări produse de o execuţie defectuoasă (beton segregat, rosturi de lucru incorecte etc.)


10 6 – 9 1 – 5


(v) Degradări produse de factori de mediu: îngheţ-dezgheţ, agenţi corozivi chimici sau biologici etc., asupra: - betonului - armăturii de oţel (inclusiv asupra proprietăţilor de aderenţă ale acesteia)


10 6 – 9 1 – 5



NOTĂ 1. Distribuţia punctajului din tabelul B.2 pe categorii de degradări este orientativă. Expertul tehnic poate

corecta această distribuţie atunci când consideră că prin aceasta se poate stabili o evaluare mai realistă a efectelor diferitelor tipuri de degradări asupra siguranţei structurale a construcţiei examinate. De exemplu, când degradările produse de acţiunea cutremurelor sunt foarte importante, cu efect esenţial asupra stării de siguranţă a construcţiei, şi nu există efecte semnificative ale celorlalte cauze posibile de degradări, expertul va putea mări ponderea (punctajul) condiţiilor de la (1) într-o măsură adecvată cu situaţia din teren. 2. Dacă starea de degradare constatată afectează semnificativ integritatea elementelor structurale şi a legăturilor dintre acestea, se va modifica modelul de calcul încât acesta să reprezinte cât mai fidel comportarea probabilă a structurii.

B.5 Valori admisibile ale eforturilor unitare medii în cazul aplicării metodologiei de nivel 1 În condiţiile aplicării procedeelor de calcul simplificate descrise la 6.7.2 valorile admisibile ale eforturilor unitare tangenţiale medii în secţiunile stâlpilor şi pereţilor de beton armat, vadm, se consideră: vadm ctdf4,1=


57

în care ctdf este rezistenţa de proiectare la întindere a betonului. În cazul cadrelor cu pereţi de umplutură din zidărie în contact cu stâlpii şi grinzile structurii de beton armat verificarea se face ca pentru pereţii din zidărie confinată. Valoarea admisibilă a forţei axiale normalizate de compresiune ( cdbhfN /=ν ) este 56,0=admν în stâlpi, şi

35,0=admν în pereţi b, h sunt dimensiunile secţiunii transversale a elementului, iar cdf este rezistenţa de proiectare a betonului la compresiune. B.6 Factorii de comportare pentru elemente structurale în metodologia de nivel 2 (1) Valorile factorilor de comportare pentru verificarea elementelor structurale, funcţie de modul potenţial de rupere, ductil sau mai puţin ductil, sunt date în tabelul B.4. Elementele structurale considerate în tabelul B.4 sunt acelea care îşi ating capacitatea la încovoiere, după curgerea armăturilor întinse.

Tabelul B.4 Valorile factorului de comportare q

Element structural q

Grinzi Comportare ductilă1)

(p-p’)/pmax2) ≤ 0; ctdEd bdfV 7,0≤

(p-p’)/pmax2) ≤ 0; ctdEd bdfV 0,2≤

(p-p’)/pmax2) ≥ 0,5; ctdEd bdfV 7,0≤

(p-p’)/pmax2) ≥ 0,5; ctdEd bdfV 0,2≤

Comportare neductilă

8

4

4

3 2,5

Stâlpi Comportare ductilă1)

υd3) ≤ 0,20

υd3) ≥ 0,45


υd3) ≤ 0,20

υd3) ≥ 0,45

6 3

3 2

Pereţi structurali Comportare ductilă1)

ξ4) ≤ 0,15 ξ4) ≥ 0,40 Comportare neductilă

ξ4) ≤ 0,15 ξ4) ≥ 0,40

5 3

3 2

Pereţi structurali şi stâlpi care cedează prin forţă tăietoare 2

Grinzi de cuplare Comportare ductilă1)


4 2


58

1)Comportare ductilă înseamnă că grinda, stâlpul, peretele structural îndeplinesc condiţiile de alcătuire şi de detaliere a armăturii prevăzute în normativele de proiectare a construcţiilor noi, specifice acestor tipuri de structuri. Se admit interpolări ale valorilor q corespunzătoare comportării ductile, respectiv neductile pentru cazul îndeplinirii parţiale a condiţiilor prevăzute în normativele de proiectare a structurilor noi. 2) p - procentul de armare al armăturii întinse p’ - procentul de armare al armăturii comprimate pmax - procentul de armare maxim (corespunzător punctului de balans) 3) υd - forţa axială adimensionalizată 4) ξ - înălţimea adimensionalizată a zonei comprimate

EdV - forţa tăietoare de proiectare d - înălţimea efectivă (utilă) a secţiunii elementului b - lăţimea secţiunii elementului

ctdf - rezistenţa de proiectare la întindere a betonului (2) Elementele care se rup fragil sunt acelea care se rup la forţă tăietoare înainte de atingerea rezistenţei la încovoiere sau se rup la încovoiere fără atingerea deformaţiei de curgere prin întindere în armătură. Verificarea elementelor cu rupere fragilă se face la eforturile asociate mecanismului de plastificare. De exemplu, verificarea grinzilor la forţă tăietoare se face la valoarea obţinută pe schema de calcul cu articulaţii plastice formate la extremităţi. B.7 Valori de calcul utilizate în cazul aplicării metodologiei de nivel 3 B.7.1 Expresii empirice pentru determinarea capacităţii de rotire plastică (1) Rotirea plastică maximă, pl

umθ (diferenţa între rotirea ultimă şi cea de la iniţierea curgerii în armătura întinsă), utilizabilă în verificările la ULS ale elementelor de beton armat solicitate în regim de încărcare ciclică, se poate determina cu relaţiile: - pentru elementele verticale (stâlpi şi pereţi):

c

ywx

d

ff

Vc

plum h

Lfαρ

υ

βθ 254

35,02,0 ⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅= (B.1.a)

- pentru grinzi:

c

ywx f

f

Vc

plum h

Lf

αρ

ωωβθ 25

35,02,0

3,0'

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅= (B.1.b)

în care: β coeficient egal cu valoarea 0,01, pentru stâlpi şi grinzi, şi cu 0,006, pentru pereţi h înălţimea secţiunii transversale Lv = M/V braţul de forfecare în secţiunea de capăt (raportul între valorile momentului M şi forţei tăietoare V)

cd bhf

N=ν (lăţimea zonei comprimate a elementului, N forţa axială considerată pozitivă în

cazul compresiunii)


59

ωω ,' coeficienţii de armare a zonei comprimate, respectiv întinse, incluzând armătura din inimă; în cazul în care valorile ω şi ω’ au valori mai mici decât 0,01, în expresia (B.1) se introduce valoarea 0,01

fc şi fyw rezistenţa betonului la compresiune şi rezistenta oţelului din etrieri (MPa), stabilite prin împărţirea valorilor medii la factorii de încredere corespunzători nivelului de cunoaştere atins în investigaţii

hwss sbAxx

=ρ coeficientul de armare transversală paralelă cu direcţia x în care se face calculul (sh = distanţa dintre etrieri)

α factorul de eficienţă al confinării, determinat cu relaţia

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= ∑

oo

i

o

h

o

h

bhb

hs

bs

61

21

21

2

α (B.2)

bo, ho dimensiunile miezului confinat măsurat la axul etrierilor bi distanţa interax între armăturile longitudinale aflate în colţul unui etrier sau al unei

agrafe, în lungul perimetrului secţiunii. Expresia este valabilă în situaţia în care barele de armătură sunt profilate şi în zona critică nu există înnădiri, iar la realizarea armării sunt respectate regulile de alcătuire pentru zone seismice. În cazurile în care aceste condiţii nu sunt îndeplinite la calculul valorii pl

umθ furnizate de relaţia (B.1) se aplică corecţiile indicate la (2), (3) şi (4). (2) În elementele la care nu sunt aplicate regulile de armare transversală ale zonelor critice, valorile obţinute din aplicarea relaţiei (B.1) se înmulţesc cu 0,8. (3) Dacă în zona critică se realizează şi înnădiri prin petrecere ale armăturilor longitudinale, în relaţia (B.1) coeficienţii de armare ω’ se multiplică cu 2. Dacă lungimea de petrecere efectivă lo, este mai mică decât lungimea minimă de suprapunere prevăzută de STAS 10107/0-90 pentru condiţii severe de solicitare, lo,min, valoarea capacităţii de rotire plastică dată de (B.1) se reduce în raportul lo/lo,min. (4) În cazul utilizării barelor netede, fără înnădiri în zonele critice, valorile pl

umθ date de relaţia (B.1) se înmulţesc cu 0,5. Dacă barele longitudinale se înnădesc în zona critică şi sunt prevăzute cu cârlige, la calculul rotirii plastice capabile cu relaţia (B.1) se fac următoarele corecţii: - valoarea braţului de forfecare Lv = M/V se reduce cu lungimea de înnădire lo - valoarea pl

umθ se obţine înmulţind valoarea dată de relaţia (B.1) cu 0,40. B.7.2 Model analitic pentru determinarea capacităţii de rotire plastică (1) În vederea evaluării rotirii plastice capabile poate fi utilizată alternativ expresia (B.3) bazată pe ipoteze simplificatoare de distribuţie a curburilor la rupere:

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=

v

plplyu

el

plum L

LL

5.011 φφ

γθ (B.3)

unde: φu curbura ultimă în secţiunea de capăt φy curbura de curgere în aceeaşi secţiune


60

γel coeficient de siguranţă care ţine seama de variabilitatea proprietăţilor fizico-mecanice; γel = 1,5 pentru stâlpi şi grinzi şi γel =1,8 pentru pereţi

Valoarea lungimii Lpl a zonei plastice, depinde de modul în care se stabileşte sporul de rezistenţă şi de capacitate de deformaţie, ca efect al confinării în calculul curburii ultime φu. (2) Pentru evaluarea curburii ultime φu se poate utiliza următorul model, specific solicitării ciclice: (a) Deformaţia ultimă a armăturii longitudinale, εsu, se ia egală cu 0,10.

(b) Rezistenţa betonului confinat se determină cu relaţia:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

85,0

7,31c

ywsxccc f

fff

αρ (B.4)

deformaţia specifică la care se atinge fcc, în raport cu deformaţia specifică εc2 a betonului neconfinat se determină cu relaţia:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+= 1512

c

ccccc f

fεε (B.5)

iar deformaţia specifică ultimă la fibra extremă a zonei comprimate se obţine cu:

cc

ywsxcu f

fαρε 5,0004,0 += (B.6)

unde: α, fyw şi ρsx au definiţiile date la B.7.1.

2cε deformaţia specifica ultimă a betonului comprimat neconfinat, conform STAS 10107/0-90. Pentru betoane obişnuite (< C32/40); 2cε = 0,0035. Lungimea zonei plastice, pentru elemente fără înnădiri în această zonă se determină cu relaţia:

)(

)(15,02,0

30 MPaf

MPafdh

LL

c

yblvpl ++= (B.7)

în care: dbl este diametrul (mediu) al armăturilor longitudinale

NOTĂ Primul termen din relaţia B.7 ia în considerare contribuţia încovoierii, al doilea contribuţia forţelor tăietoare, iar al treilea ţine seama de lunecarea armăturilor.

(3) Corectarea valorii pl

umθ calculată cu relaţia (B.3), în situaţiile în care în zona plastică se realizează înnădiri prin petrecere, sau armăturile sunt netede şi prevăzute cu cârlige, se face conform B.7.1 (2), (3) şi (4). B.7.3 Calculul rezistenţei elementelor la forţă tăietoare (1) În cazul utilizării metodelor de calcul neliniar, valoarea rezistenţei la forţă tăietoare se determină cu expresiile date în STAS 10107/0-90, utilizând rezistenţele medii ale betonului şi oţelului şi împărţind valoarea rezultată la un factor global de siguranţă γel = 1,5. B.7.3 Calculul rezistenţei elementelor la forţă tăietoare


62

ANEXA C STRUCTURI DIN OŢEL

C.1 Domeniu de aplicare (1) Prezenta anexă conţine informaţii specifice pentru evaluarea construcţiilor cu structura de rezistenţă din oţel în situaţia în care se află la data evaluării. C.2 Identificarea geometriei structurii, a detaliilor de alcătuire şi a materialelor din structura clădirii C.2.1 Elemente generale (1) Se vor examina cu atenţie următoarele aspecte:

(i) Starea fizică generală a oţelului şi a sistemelor de prindere (sudură, şuruburi) care să includă prezenţa eventualelor deformaţii; (ii) Condiţia fizică generală a elementelor principale şi secundare care preiau acţiunea seimicǎ cu evidenţierea eventualelor degradări. C.2.2 Geometria (1) Datele culese trebuie să includă următoarele aspecte: (i) Identificarea sistemelor de preluare a forţelor orizontale (în ambele direcţii); (ii) Identificarea diafragmelor orizontale ( planşee, contravântuiri orizontale); (iii) Forma iniţială a secţiunii transversale şi dimensiunile acesteia; (iv) Caracteristicile geometrice ale secţiunii elementelor (aria secţiunii transversale, modulul de rezistenţă, momentul de inerţie, momentul de inerţie la răsucire) în secţiunile critice ale elementelor existente. C.2.3 Detalii de alcătuire (1) Datele culese trebuie să includă următoarele aspecte: (i) Dimensiunile elementelor constructive (gusee, rigidizări, eclise, contrafişe) (ii) Modul de alcătuire şi calitatea îmbinărilor de continuitate şi a îmbinărilor dintre diferite elemente, aşa cum sunt în realitate. C.2.4 Materiale (1) Datele culese trebuie să cuprindă: (i) Valorile limitei de curgere, rezistenţei de rupere, alungirii la rupere.


63

(2) Pentru inspecţie se vor alege zonele cu tensiuni reduse (extremităţile tălpilor de la capetele barelor comprimate şi încovoiate şi muchiile exterioare ale flanşelor). (3) Pentru determinarea proprietăţilor fizico-mecanice ale elementelor structurale utilizate ca zone (bare) disipative se vor utiliza eşantioane prelevate din inima secţiunii. (4) Pentru determinarea proprietăţilor fizico-mecanice ale elementelor nedisipative sau zonelor îmbinărilor se vor utiliza eşantioane prelevate din tălpile secţiunii. (5) Acolo unde accesul este limitat şi în cazul elementelor compozite, pentru inspecţie se vor utiliza gamagrafierea, testările cu ultrasunete şi inspecţia prin intermediul găurilor de acces perforate prin elementele arhitecturale. (6) Calitatea materialului de bază şi a materialului de adaos va fi atestată prin analize chimice şi metalurgice. (7) Pentru a proba că materialul din zona influenţată termic (de sudură) şi din imediata vecinătate are o rezistenţă corespunzătoare la ruperea fragilă se vor face testări de rupere prin încovoiere cu şoc pe epruvete Charpy cu crestătura în “V”. (8) Pot fi utilizate testări distructive şi/sau nedistructive (lichide penetrante, pulbere magnetică), respectiv tomografii sau metode care utilizează ultrasunetele. C.3 Criterii pentru evaluarea calitativă C.3.1 Lista de condiţii de alcătuire a structurilor de oţel în zone seismice (1) Listă pentru metodologia de nivel 1 Condiţiile care trebuie respectate sunt cele din tabelul C.1 Tabelul C.1 Lista de condiţii pentru structuri din oţel în cazul aplicării metodologiei de nivel 1

Criteriu Criteriul

este îndeplinit



majoră (i) Condiţii privind configuraţia structurii Punctaj maxim: 50 puncte • Traseul încărcărilor este continuu • Sistemul este redundant (sistemul are suficiente

legături pentru a avea stabilitate laterală şi suficiente zone potenţial plastice)

• Nu există niveluri slabe din punct de vedere al rezistenţei

• Nu există niveluri flexibile • Nu există modificări importante ale

dimensiunilor în plan ale sistemului structural de la un nivel la altul

• Nu există discontinuităţi pe verticală (toate elementele verticale sunt continue până la fundaţie)

50 30-49 0-29


64

• Nu există diferenţe între masele de nivel mai mari de 50 %

• Efectele de torsiune de ansamblu sunt moderate • Legătura dintre infra şi suprastructură are

capacitatea de a asigura transmiterea eforturilor • Infrastructura (fundaţiile) este în măsură să

transmită la teren forţele verticale şi orizontale şi să asigure stabilitatea la răsturnarea construcţiei


(ii) Condiţii privind interacţiunile structurii Punctaj maxim: 10 puncte • Distanţele până la clădirile vecine depăşesc dimensiunea minimă de rost, conform P 100-1/2006 • Planşeele intermediare (supantele) au o structură de susţinere şi preluare a foţelor orizontale proprie sau sunt ancorate adecvat de structura principală • Pereţii nestructurali sunt izolaţi (sau legaţi flexibil) de structură

10 5 - 9 0 - 4


(iii) Condiţii privind alcătuirea elementelor structurale


(a) Structuri tip cadre necontravântuite - Grinzi: ● zonele potenţial plastice (de la capetele grinzilor) au secţiuni din clasa 1 sau 2 de secţiune ● prinderea grindă-stâlp este de tip rigid, de capacitate totală, putând transmite la stâlp întregul moment încovoietor dezvoltat la capătul grinzii - Stâlpi: ● zonele potenţial plastice de la baza stâlpului şi de la capătul superior al stâlpului aflat la ultimul etaj au secţiuni din clasa 1 sau 2 de secţiune, în rest pot fi secţiuni din clasa 2 ● grosimea inimii stâlpului în zona nodului de cadru (eventual suplimentată cu plăci de dublare) are supleţea suficient de mică (conform P 100-1/2006) astfel încât este evitată pierderea stabilităţii locale ● în dreptul nodului de cadru stâlpul este prevăzut cu rigidizări de continuitate la nivelul tălpilor (superioară şi inferioară) grinzilor adiacente care asigură continuitatea transmiterii tensiunilor normale de la o grindă la alta

30 20 – 29 0 – 19



65

NOTĂ 1. Estimarea condiţiilor referitoare la configuraţia structurii este cea de la capitolul 5. 2. Punctajul maxim, corespunzând ansamblului celor patru categorii de condiţii în totalitate, s-a ales egal cu 100. În felul acesta punctajul total rezultat în urma analizei calitative reprezintă procentual măsura în care caracteristicile structurale sunt satisfăcătoare. 3. Punctajul atribuit fiecărui tip de condiţii din tabelul C.1 este orientativ. Funcţie de situaţia concretă a fiecărei clădiri, expertul va putea face redistribuţii ale acestor punctaje între diferitele categorii de exigenţe, astfel încât evaluarea structurii prin intermediul acestui indicator să fie cât mai semnificativă. De asemenea, distribuirea punctajului atribuit fiecăreia din cele patru categorii de condiţii, fiecăreia din exigenţele care le compun, va fi făcută de către expertul pe baza ponderii estimate a acestor exigenţe pentru construcţia examinată.

(2) Lista pentru metodologiile de nivel 2 şi 3 Condiţiile referitoare la configuraţia sistemului structural (i) şi cele care privesc interacţiunile structurii (ii) sunt identice cu cele prezentate în tabelul C.1 pentru metodologia de nivel 1. Din

(b) Structuri cu cadre contravântuite centric ● Prinderile grindă-stâlp sunt de tip rigid ● Diagonalele dispuse în “X” au zvelteţea λ

yee f

E;e0,23,1 π=λλ≤λ≤λ

● Diagonalele dispuse în „V“ au zvelteţea e0,2 λ≤λ

● Grinda de cadru este prevăzută în locul de prindere al diagonalelor în „V“ cu legături laterale la ambele tălpi

30 20 - 29 0 - 19


(c) Structuri cu cadre contravântuite excentric ● Prinderile grindă-stâlp sunt de tip rigid ● Bara disipativă are secţiunea încadrată în clasa 1 de secţiuni ● Inima barei disipative nu are prevăzute goluri în ea şi nici nu este întărită cu plăci de dublare ● La capetele barei disipative, la ambele tălpi sunt prevăzute legături laterale care împiedică pierderea stabilităţii generale ● La capetele barei disipative sunt prevăzute pe ambele feţe ale inimii rigidizări transversale ● Diagonalele au secţiuni încadrate în clasa 2 de

secţiuni. Zvelteţea lor este ey

5,1fE5,1 λ≅π≤λ

30 20- 29 0 - 19


(iv) Condiţii referitoare la planşeu Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 – 9 0 – 4 • Prin grosimea plăcii şi dimensiunile reduse ale

golurilor planşeul poate fi considerat şi diafragmă orizontală rigidă



66

acest motiv ele nu se mai prezintă detaliat în tabelul C.2 în care este prezentată lista de condiţii pentru cazul aplicării metodologiilor de evaluare de nivel 2 şi 3.

Tabelul C.2 Lista de condiţii pentru structuri din oţel în cazul aplicării metodologiilor de nivel 2 şi 3

Criteriu Criteriul

este îndeplinit



majoră (i) Condiţii privind configuraţia structurii Punctaj maxim: 50 puncte 50 30 – 49 0 – 29

Conform criteriu (i) din Tabelul C.1


(ii) Condiţii privind interacţiunile structurii Punctaj maxim: 10 puncte 10 5 – 9 0 – 4 Conform criteriu (ii) din Tabelul C.1


(iii) Condiţii privind alcătuirea elementelor structurale.


(a) Structuri tip cadre necontravântuite ● Ierarhizarea eforturilor capabile ale elementelor structurale asigură dezvoltarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei seismice, zonele disipative fiind situate la capetele grinzilor în vecinătatea îmbinării grindă-stâlp - Grinzi: ● zonele potenţial plastice (de la capetele grinzilor) au secţiuni din clasa 1 sau 2 de secţiune. ● ambele tălpi sunt rezemate lateral împotriva pierderii stabilităţii generale în zonele potenţial plastice, valoarea forţei ce trebuie preluată de respectivele reazeme fiind conform P 100-1/2006 ● prinderea grindă-stâlp este de tip rigid, de capacitate totală, putând transmite la stâlp întregul moment încovoietor dezvoltat la capătul grinzii - Stâlpi: ● zonele potenţial plastice de la baza stâlpului şi de la capătul superior al stâlpului aflat la ultimul etaj au secţiuni din clasa 1 sau 2 de secţiune ● panourile de inimă ale stâlpilor în zona nodului de cadru (îmbinarea grindă-stâlp) pot prelua forţa tăietoare corespunzătore momentelor plastice capabile ale zonelor disipative ale grinzilor adiacente ● grosimea inimii stâlpului în zona nodului de cadru (eventual suplimentată cu plăci de dublare) are supleţea suficient de mică (conform P 100-1/2006) astfel încât este evitată pierderea stabilităţii locale ● în dreptul nodului de cadru stâlpul este prevăzut cu rigidizări de continuitate la nivelul tălpilor (superioară şi inferioară) grinzilor adiacente care

30 20 – 29 0 – 19


67

asigură continuitatea transmiterii tensiunilor normale de la o grindă la alta ● în zona nodului de cadru tălpile stâlpului sunt legate lateral la nivelul tălpii superioare a grinzilor adiacente ● zvelteţea stâlpului, în planul în care grinzile pot forma articulaţii plastice este limitată la valoarea:

eyf

Eλ≅π=λ 7,07,0


(b) Structuri cu cadre contravântuite centric ● Ierarhizarea eforturilor capabile ale elementelor structurale asigură dezvoltarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei seismice astfel încât plastificarea diagonalelor întinse să se producă înainte de formarea articulaţiilor plastice sau de pierderea stabilităţii generale / locale în grinzi şi stâlpi ● Prinderile grindă-stâlp sunt de tip rigid astfel încât cadrele, cu sau fără contravântuiri, pot prelua cel puţin 25% din acţiunea seismică în ipoteza în care contravântuirile verticale au ieşit din lucru ● Diagonalele dispuse în “X” au zvelteţea λ

ee 0,23,1 λ≤λ≤λ ● Diagonalele dispuse în „V“ au zvelteţea

e0,2 λ≤λ ● Grinda de cadru este prevăzută în locul de prindere a diagonalelor în „V“ cu legături laterale la ambele tălpi ● Zvelteţea stâlpilor în planul contravântuit este

ey

3,1fE3,1 λ=π≤λ

30 20 – 29 0 – 19


(c) Structuri cu cadre contravântuite excentric ● Ierarhizarea eforturilor capabile ale elementelor structurale asigură dezvoltarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei seismice astfel încât barele disipative amplasate în structură sunt capabile să disipeze energia prin formarea de mecanisme plastice de forfecare, încovoiere sau încovoiere însoţită de forfecare ●Prinderile grindă-stâlp sunt de tip rigid astfel încât cadrele, cu sau fără contravântuiri, pot prelua cel puţin 25%, din acţiunea seismică în ipoteza în care contravântuirile au ieşit din lucru ● Bara disipativă are secţiunea încadrată în clasa 1 de secţiuni ● Inima barei disipative nu are prevăzute goluri în ea şi nici nu este întărită cu plăci de dublare

30 20 - 29 0 - 19


68

● La capetele barei disipative, la ambele tălpi sunt prevăzute legături laterale care împiedică pierderea stabilităţii generale (putând prelua o forţă de compresiune egală cu 0,06 fy b tf) ● La capetele barei disipative sunt prevăzute pe ambele feţe ale inimii rigidizări transversale cu grosimea mai mare de 75% din grosimea inimii dar cel puţin de 10 mm şi cu lăţimea până la marginea tălpii. Rigidizările intermediare sunt amplasate conform P 100-1/2006 ● Axa diagonalelor se intersectează cu axa barei disipative în dreptul rigidizării de capăt sau în interiorul lungimii barei disipative ● Diagonalele au secţiuni încadrate în clasa 2 de

secţiuni. Zvelteţea lor este ey

5,1fE5,1 λ≅π≤λ

● Tronsoanele de grindă adiacente barei disipative au secţiunea încadrată în clasa 2 de secţiuni ● Stâlpii au secţiuni încadrate în clasa 1 sau 2 de secţiune în zonele potenţial plastice. Zvelteţea lor

este ey

3,1fE3,1 λ≅π≤λ


(iv) Condiţii referitoare la planşeu Punctaj maxim: 10 puncte • Placa planşeelor cu o grosime ≥ 100 mm este

realizată din beton armat monolit. Armăturile distribuite în placă asigură rezistenţa necesară la încovoiere şi forţa tăietoare pentru forţele seismice aplicate în planul planşeului

• Forţele seismice din planul planşeului pot fi transmise la elementele structurii verticale (grinzi principale şi secundare) prin intermediul conectorilor elastici (gujoane) sau rigizi

• Golurile în planşeu sunt bordate cu armături suficiente, ancorate adecvat

10 6 – 9 0 – 5



C.4 Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale (1) Evaluarea stării de degradare a elementelor structurale se face pe baza punctajului dat în tabelul C.3 pentru diferitele tipuri de degradare identificate.


69

Tabelul C.3 Starea de degradare a elementelor structurale

Criteriu Criteriul

este îndeplinit



majoră (i) Degradări produse de acţiunea cutremurului Punctaj maxim: 50 puncte ● Grinzi: deformaţii extinse, voalarea pereţilor secţiunii, formarea de articulaţii plastice, fisuri şi ruperi parţiale

50

26-49 0-25

● Bare disipative (linkuri): deformaţii plastice severe, fisuri şi ruperi parţiale ● Stâlpi: deformaţii moderate, voalări ale tălpilor, incursiuni în domeniul plastic (la unii stâlpi) ● Prindere grindă / bare disipative – stâlp: deformaţii pronunţate, ruperi ale mijloacelor de prindere cu diminuarea rezistenţei capabile (fără a fi afectate însă mijloacele de prindere care transmit forţa tăietoare) ● Nodul de cadru: deformaţii pronunţate, voalare

în domeniul plastic, fisuri şi ruperi parţiale ale sudurilor

● Prinderi de continuitate ale stâlpilor şi grinzilor: incursiuni în domeniul plastic fără ruperi ale elementelor de continuitate sau ale mijloacelor de prindere ● Contravântuiri verticale: flambaj, deformaţii plastice, cedarea prinderilor ● Baza stâlpilor: deformaţii plastice ale plăcii de bază, traverselor, deformaţii plastice / ruperea şuruburilor de prindere în fundaţii ● Diafragme orizontale: - metalice: deformaţii pronunţate, flambajul unor bare de contravântuire. Ruperea mijloacelor de prindere a barelor contravântuirii şi /sau panourilor metalice de structură de rezistenţă - din beton armat: fisurarea sau ruperea planşeelor. Distrugerea prinderii plăcii din beton armat de structură metalică (smulgerea din conectori / ruperea conectorilor)


(ii) Degradări produse de încărcările verticale Punctaj maxim: 20 puncte • Fisuri şi degradări în plăcile planşeelor. • Pierderea stabilităţii locale a stâlpilor şi grinzilor 20 11 – 19 0 – 10


(iii) Degradări produse de încărcarea cu deformaţii (tasarea reazemelor, contracţii, acţiunea temperaturii, curgerea lentă a betonului)


10 6 – 9 1 – 5



70

(iv) Degradări produse de o execuţie defectuoasă (dezaxări ale stâlpilor, contravântuirilor, defecte în îmbinǎri sudate, defecte în îmbinǎri cu şuruburi)


10 6 – 9 1 – 5


(v) Degradări produse de factori de mediu: agenţi corozivi chimici sau biologici etc., asupra: - oţelului (coroziune, exfolieri)


10 6 – 9 1 – 5



NOTĂ 1. Tipurile de degradări considerate în tabelul C.3 sunt numai cele produse de acţiunea seismică. Dacă în urma examinării structurii se constată că aceasta prezintă degradări produse de alte cauze, de exemplu, degradări de material produse de coroziune, de incendii sau degradări produse de încărcarea cu deplasări, cum sunt cele din tasarea diferenţială a reazemelor sau variaţia de temperatură, efectul acestora asupra siguranţei structurale se ia în considerare prin reducerea suplimentară a punctajului R2, funcţie de natura şi efectul structural al acestor degradări. 2. Distribuţia punctajului din tabelul C.3 pe categorii de degradări este orientativă. Expertul tehnic poate corecta această distribuţie atunci când consideră că prin aceasta se poate stabili o evaluare mai realistă a efectelor diferitelor tipuri de degradare asupra siguranţei structurale.

C.5 Valori admisibile ale tensiunilor medii în cazul aplicării metodologiei de nivel 1 În condiţiile aplicării procedeelor de calcul simplificate descrise la 8.2, valorile admisibile ale tensiunilor medii în secţiunile stâlpilor şi contravântuirilor verticale se consideră: yma f25,0=τ - în inimile stâlpilor yma f50,0=σ - în diagonalele contravântuirilor C.6 Factorii de comportare pentru elemente structurale în cazul aplicării metodologiei de nivel 2 Valorile factorilor de comportare, funcţie de modul potenţial de rupere, sunt date în tabelul C.4.

Tabelul C.4 Valorile factorului de comportare q

Element structural q

Grinzi: -- Comportare ductilă 1)

● clasa 1 de secţiuni ● clasa 2 de secţiuni -- Comportare neductilă ● clasa 3 de secţiuni

8 3

1,5 Bare disipative: -- Comportare ductilă ● clasa 1 de secţiuni ● clasa 2 de secţiuni

8 3


71

-- Comportare neductilă ● clasa 3 de secţiuni

1

Stâlpi: -- Comportare ductilă

● clasa 1 de secţiuni ● clasa 2 de secţiuni -- Comportare neductilă

● clasa 3 de secţiuni

6 3 1

Contravântuiri verticale cu diagonale în “X”: -- Comportare ductilă



6 4 2

Contravântuiri verticale cu diagonale în “V”: -- Comportare ductilă



4 3 1

1)Comportare ductilă înseamnă că grinda, stâlpul, bara disipativă, contravântuirea, prinderile îndeplinesc toate condiţiile de alcătuire şi de detaliere prevăzute în normativele de proiectare a construcţiilor noi, specifice acestor tipuri de structuri. De asemenea trebuie îndeplinite toate condiţiile privind formarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei printr-o comportare histeretică cât mai stabilă. Se admit interpolări ale valorilor q corespunzătoare comportării ductile, respectiv ne-ductile pentru cazul îndeplinirii parţiale a condiţiilor prevăzute în normativele de proiectare a structurilor noi. C.7 Capacităţi de deformare inelastică în elementele structurale în cazul aplicării metodologiei de nivel 3 Capacitatea de deformare inelastică a elementelor structurale se calculează având în vedere natura solicitării şi sensibilitatea la pierderea stabilităţii locale a elementului după cum urmează: (1) Cadre necontravântuite Rotirea inelastică maximă, θu, a grinzilor şi stâlpilor supuşi la încovoiere, pe care se poate conta la verificările la ULS este exprimată în funcţie de rotirea de la capătul elementului (considerat cu axa nedeformată) în cazul în care curgerea materialului a cuprins întreaga secţiune, θy.

Pentru grinzi şi stâlpi, pentru care 3,0≤lpN

N , rotirea inelastică este:

θu =8,0 θy pentru secţiuni clasa 1

θu =3,0 θy pentru secţiuni clasa 2 în care:

b

bypy EI

fW6

ll=θ pentru grinzi


72

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

l

l l

pc

cypy N

NEIfW

16

θ pentru stâlpi

Wpl modulul de rezistenţă plastic fy limita de curgere a oţelului din element, determinată pe baza valorii medii rezultată

în urma testărilor şi a surselor de informare existentă, amplificată cu factorul de încredere CF (tabelul 4.1)

lb, lc lungimea teoretică a grinzii, respectiv a stâlpului Ib, Ic momentul de inerţie a secţiunii grinzii, respectiv a stâlpului N forţa axială din element Npl = A fy forţa axială capabilă plastică a elementului. Rotirea inelastică maximă, θu, a prinderilor grindă - stâlp pe care se poate conta la verificările la ULS este: θu = 0,050 rad. (2) Cadre contravântuite centric Deformaţia inelastică maximă a diagonalei comprimate, Δc,u, pe care se poate conta la verificările la ULS este exprimată în funcţie de deformaţia axială a acesteia sub forţa de compresiune care produce flambajul, Δc, ca un multiplu al acestei deformaţii:

Δc,u = 6 Δc pentru secţiuni clasa 1

Δc,u = 2 Δc pentru secţiuni clasa 2

în care:

EANc

c l

=Δ

Nc = ϕ A fy forţa capabilă la flambaj a barei comprimate fy are semnificaţia de la (1) l lungimea teoretică a diagonalei. Deformaţia inelastică maximă a diagonalei întinse, Δt,u , pe care se poate conta la verificările la ULS este exprimată în funcţie de deformaţia axială a acesteia sub forţa de întindere care produce curgerea, Δt , ca un multiplu al acestei deformaţii:

Δt,u = 9 Δt pentru secţiuni clasa 1 şi clasa 2 în care:


73

EANt

t l

=Δ

Nt = A ⋅ fy forţa capabilă la întindere a barei fy are semnificaţia de la (1) l lungimea teoretică a barei. Deformaţia inelastică a grinzilor sau stâlpilor supuşi la întindere, Δt,u , pe care se poate conta la verificările la ULS este exprimată în funcţie de deformaţia axială produsă de forţa de întindere, Δt, ca un multiplu al acestei deformaţii:

Δt,u = 5,0 Δt pentru secţiuni clasa 1 şi clasa 2 în care:

EANt

t l

=Δ

Nt = A fy forţa capabilă la întindere a barei fy are semnificaţia de la (1) l lungimea teoretică a barei. NOTA Nici una din relaţiile prezentului paragraf nu se aplică structurilor cu cadre contravântuite excentric. (3) Cadre contravântuite excentric Rotirea inelastică maximă a barelor disipative, θu , pe care se poate conta la verificările ULS este: θu = 0,08 rad. pentru bare disipative scurte θu = 0,02 rad. pentru bare disipative lungi 0,08 rad. < θu < 0,02 rad. pentru bare disipative intermediare (se determină prin interpolare liniară între valorile de mai sus).


74

ANEXA D CLĂDIRI DIN ZIDĂRIE

D.1 Domeniu de aplicare

(1) Prezenta anexă cuprinde informaţiile necesare pentru evaluarea nivelului de siguranţă seismică disponibil la data evaluării (expertizării) pentru clădirile cu pereţi structurali din zidărie.

(2) Prevederile se referă, cu precizările corespunzătoare după tipul de alcătuire, la clădirile cu pereţi structurali din zidărie nearmată şi din zidărie confinată, cu planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal şi cu planşee rigide în plan orizontal.

D.2 Informaţii specifice necesare pentru evaluarea siguranţei construcţiilor din zidărie

D.2.1 Date generale privind construcţia (1) Informaţiile cu caracter general privind clădirile din zidărie se referă la:

- data (perioada) execuţiei; - numărul de niveluri; - forma şi dimensiunile în plan; - forma şi dimensiunile în elevaţie; - tipul zidăriei (nearmată, confinată); - natura elementelor pentru zidărie şi modul de zidire (cu mortar, zidărie uscată); - tipul şi materialele planşeelor; - tipul şi materialele acoperişului (şarpantei); - natura terenului de fundare; - tipul şi materialele fundaţiilor; - tipul şi materialele finisajelor şi decoraţiilor exterioare.

(2) Informaţiile menţionate la (1) vor fi colectate din documentele disponibile şi/sau prin examinare vizuală.

D.2.2 Date privind starea fizică a construcţiei

(1) Vor fi cercetate următoarele aspecte legate de starea fizică, relevante pentru evaluarea siguranţei la cutremur a clădirilor din zidărie:

• degradarea fizică a materialelor structurii: - degradarea zidăriilor prin: ascensiunea capilară a apei (igrasie), efecte de îngheţ - dezgheţ,

degradarea mortarului; - degradarea planşeelor din lemn prin: putrezirea lemnului, crăpături în lemn, prezenţa

microorganismelor şi a ciupercilor; - degradarea elementelor metalice prin: coroziunea tiranţilor, ancorelor, grinzilor de planşeu; - incendiu.

• afectarea structurii din cauze neseismice: - cedarea terenului de fundare (tasare uniformă/neuniformă); - efectul împingerilor echilibrate/neechilibrate date de arce, bolţi, cupole; - deteriorarea planşeelor din încărcări verticale (ruperi locale, deformaţii excesive, vibraţii).


75

• afectarea structurii din acţiuni seismice: - identificarea şi descrierea stării de fisurare, prin clasificarea fisurilor pe baza tipologiei

specifice (separare, rotire, lunecare, ieşire din plan) sau prin identificarea deformaţiilor aparente: ieşire din plan vertical, umflare, deformarea bolţilor etc.

(2) Informaţiile de la (1) se colectează prin examinare vizuală şi se consemnează sub formă de desene, fotografii, texte, în releveul avariilor/degradărilor care face parte integrantă din raportul de evaluare.

D.2.3 Date privind geometria structurilor din zidărie

(1) Principalele date privind geometria structurilor din zidăriei se referă la:

• poziţionarea în plan a pereţilor structurali şi dimensiunile pereţilor structurali; • continuitatea pe verticală a pereţilor structurali; • poziţionarea şi dimensiunile în plan şi în elevaţie ale golurilor (uşi, ferestre) şi ale zonelor de perete cu grosime redusă (nişe); • poziţionarea în plan şi în elevaţie a elementelor structurale din zidărie care generează împingeri (arce, bolţi, cupole) cu indicarea tipologiei şi a principalelor dimensiuni (formă, grosime), precum şi a elementelor care pot prelua împingerile (contraforţi, tiranţi); • poziţionarea în plan şi dimensiunile elementelor principale ale planşeelor din lemn sau metalice, grosimea plăcilor de beton; existenţa planşeelor parţiale sau cu goluri mari; • poziţiile şi dimensiunile elementelor de confinare (stâlpişori şi centuri), ale buiandrugilor şi ale tiranţilor.

(2) Pentru toate nivelurile de cunoaştere, datele specifice privind geometria structurilor se vor obţine din documentele descrise la 4.4.1 cu următoarele precizări:

• Examinare vizuală. Rezultatele examinării vizuale vor fi prezentate sub formă de desene cotate corespunzător, pentru fiecare nivel al clădirii, în care se reprezintă: pereţii cu rezistenţă semnificativă la forţă tăietoare (poziţionarea în plan, principalele dimensiuni geometrice), elementele de zidărie care generează eforturi de împingere (arce, bolţi, cupole), direcţiile de rezemare ale planşeelor şi alcătuirea acestora (în zone semnificative, de exemplu în încăperile cu deschideri mari).

• Relevarea construcţiei. Releveul construcţiei va conţine desene cotate complet, pentru fiecare nivel, în care se reprezintă: toate elementele din zidărie (structurale, inclusiv elementele de confinare şi nestructurale), elementele de zidărie care generează eforturi de împingere (arce, bolţi, cupole), inclusiv descrierea tipologiei acestora (formă şi grosime) şi a umpluturilor peste acestea, rezemările tuturor planşeelor.

D.2.4 Detalii constructive specifice structurilor din zidărie

(1) Informaţiile privind detaliile constructive specifice structurilor din zidărie sunt:

• tipul şi calitatea legăturilor între pereţi la colţuri, ramificaţii şi intersecţii; • tipul şi calitatea legăturilor între planşee şi pereţi; existenţa / lipsa centurilor la nivelul planşeului; existenţa / lipsa ancorelor şi tiranţilor; • lipsa/existenţa/alcătuirea buiandrugilor cu rezistenţă semnificativă la încovoiere; • alcătuirea elementelor structurale care generează împingeri şi a elementelor care pot prelua/limita împingerile (contraforţi, pilaştri, tiranţi); • existenţa zonelor de zidărie slăbite de nişe, coşuri de fum, şliţuri etc; • detalii privind intervenţiile în timp asupra construcţiei:


76

- modificarea poziţiei şi/sau dimensiunilor golurilor din pereţii structurali; de exemplu, modificarea deschiderii şi/sau a înălţimii golurilor, desfiinţarea totală sau parţială a buiandrugilor sau arcelor, etc.;

- crearea de goluri noi; - desfiinţarea de goluri: umpluturi din zidărie/alte materiale cu/fără ţesere; - spargerea şliţurilor orizontale şi verticale pentru instalaţii;

• alcătuirea elementelor structurale/ nestructurale, cu vulnerabilitate ridicată: - elemente majore de zidărie situate la ultimul nivel (pod/mansardă), ancorate şi/sau

neancorate: frontoane, timpane, calcane; - elemente minore de zidărie situate pe faţade (parapeţi, elemente decorative) sau la

nivelul acoperişului (atice, coşuri de fum şi de ventilaţie); • alcătuirea planşeelor:

- materialele şi identificarea esenţelor (în cazul planşeelor din lemn); - geometria planşeului (orientarea elementelor principale de planşeu, distanţele între

acestea); - dimensiunile elementelor principale - detaliile constructive ale rezemărilor/prinderilor pe pereţii structurali;

• alcătuirea infrastructurii şi fundaţiilor: - existenţa/lipsa subsolului, suprafaţa ocupată: subsol parţial/general; - materialele pereţilor subsolului: piatră, zidărie, beton simplu, beton armat; - alcătuirea planşeului peste subsol: planşeu drept (cu grinzi metalice şi bolţişoare de

cărămidă, cu grinzi şi podină din lemn, din beton armat), bolţi din zidărie; - adâncimea de fundare; - materialele din care sunt alcătuite fundaţiile: piatră, zidărie, beton simplu, beton armat,

soluţii mixte; - existenţa/lipsa hidroizolaţiilor verticale/orizontale;

• condiţiile de teren: - topografia amplasamentului: teren plan, în pantă (stabilitatea versantului), teren

inundabil; - natura terenului de fundare: normal, cu sensibilităţi (sensibil la umezire, cu contracţii şi

umflări mari, lichefiabil), agresiv faţă de materialele de construcţie; - nivelul apei freatice; - existenţa / lipsa reţelelor edilitare (apă/canalizare) cu pierderi de apă.

(2) Informaţiile de la (1) se obţin conform 4.4.2, cu următoarele precizări:

• Inspecţie în teren limitată: va fi făcută numai prin examinare vizuală, de regulă, după desfacerea tencuielilor. Se cercetează, pentru cel puţin 15% din numărul pereţilor, următoarele elemente:

- caracteristicile zidăriei la suprafaţă şi în profunzime; - legăturile între pereţii care se intersectează; - alcătuirea generală a planşeelor şi prinderile acestora de pereţi.

NOTĂ Detaliile privind legăturile între pereţii care se intersectează şi cele privind legăturile între planşee şi pereţi pot fi evaluate şi ţinând seama de tipologia constructivă (clădiri similare) şi de practica curentă a perioadei de realizare a construcţie.

• Inspecţii în teren extinse şi cuprinzătoare: vor fi făcute, de asemenea, prin examinare vizuală pentru fiecare nivel al clădirii, şi vor consta, cel puţin, în:

- desfacerea tencuielilor (pe suprafeţe suficient de mari, orientativ > 1,0 m2); - sondaje în zidărie pentru examinarea:

∗ caracteristicilor în profunzime ale zidăriei;


77

∗ legăturilor între pereţi la intersecţii; ∗ legăturilor între pereţi şi planşee;

- desfacerea tavanelor/pardoselilor pentru cercetarea alcătuirii planşeelor; - decopertarea fundaţiilor (în zonele semnificative, stabilite de expertul tehnic).

Inspecţia în teren extinsă se face pentru cel puţin 30% din numărul pereţilor, iar inspecţia în teren cuprinzătoare se face pentru cel puţin 50% din numărul pereţilor.

D.2.5 Proprietăţile materialelor

(1) Calitatea zidăriei se evaluează în funcţie de:

i. Tipologia şi calitatea zidăriei: - tipul şi materialul elementelor pentru zidărie; - calitatea elementelor pentru zidărie: cărămizi formate manual/presate; uscate sau arse

(cu precizarea gradului de ardere); - gradul de afectare (îngheţ/dezgheţ, igrasie, etc); - tipul şi calitatea mortarului: tipul liantului şi agregatelor, raportul liant / agregat, - gradul de afectare (carbonatare, îngheţ/dezgheţ sau alte acţiuni); - lungimile minime/maxime de suprapunere şi regularitatea suprapunerii elementelor în

rânduri succesive şi a grosimii rosturilor verticale şi orizontale; - legăturile (ţeserea) la intersecţiile pereţilor; - umplerea rosturilor cu mortar: toate rosturile umplute, rosturile verticale neumplute,

gradul de umplere, compactitatea mortarului, zidărie fără mortar.

ii. Precizia execuţiei pereţilor: verticalitate, planeitate.

iii. Rezultatele încercărilor nedistructive in-situ: încercări cu prese plate, încercări sonice, endoscopie, etc.

iv. Rezultatele analizelor chimice şi ale încercărilor mecanice pe elemente pentru zidărie şi mortare extrase din lucrare.

(2) Încercările specifice pentru determinarea caracteristicilor materialelor se fac conform prevederilor de la 4.4.3 cu următoarele precizări:

• Încercări in-situ limitate: se fac prin examinarea vizuală a ţeserii zidăriei şi a elementelor din care aceasta este alcătuită. Este necesar să se efectueze cel puţin un examen, pentru fiecare tip de zidărie din clădire şi, în toate cazurile, pentru fiecare nivel al clădirii; nu sunt cerute date experimentale.

• Încercări in-situ extinse: au ca scop obţinerea informaţiilor cantitative, cu caracter general, asupra rezistenţelor zidăriei. Pentru aceasta, se va efectua cel puţin o încercare din cele menţionate la punctul (iv) de la aliniatul (1), la fiecare nivel, pentru fiecare tip de material existent în structură (cu aceleaşi elemente şi/sau mortare), în plus faţă de verificările vizuale de la încercarea limitată. Încercările nedistructive menţionate la punctul (iii) de la aliniatul (1) sunt complementare celor de la punctul (iv) şi nu le pot înlocui pe acestea.

• Încercări in-situ cuprinzătoare: au ca scop evaluarea mai exactă a rezistenţelor materialelor şi/sau ale zidăriei. Pentru a se obţine rezultate semnificative, se fac cel puţin trei încercări pentru fiecare tip de material existent în lucrare şi pentru fiecare nivel al clădirii.

În cazul unor construcţii importante se recomandă şi: - încercări de laborator (prin compresiune pe diagonală şi/sau prin compresiune cu

forţă laterală) pe probe de zidărie extrase din lucrare;


78

- teste de încărcare statică şi/sau dinamică pe planşee.

(3) În cazul în care se constată o corespondenţă tipologică semnificativă pentru materiale, pentru forma şi dimensiunile elementelor şi detaliilor constructive, în locul încercărilor pentru lucrarea respectivă se pot utiliza rezultatele încercărilor de la clădiri similare executate în aceeaşi zonă şi, aproximativ, în aceeaşi epocă.

(4) Pentru construcţiile proiectate şi executate după anul 1950, în cazurile în care există planuri şi/sau piese scrise care menţionează calitatea elementelor pentru zidărie şi a mortarului, şi dacă inspecţia vizuală, efectuată conform D.2.4 şi D.2.5, nu arată existenţa unor defecţiuni majore de punere în operă, rezistenţele zidăriei pot fi luate din standardele în vigoare la data proiectării/execuţiei (începând cu STAS 1031-50, 1031-56, 1031-71 - standarde anulate). În acest caz factorul de încredere se ia CF=1,20 fără a se face încercări in-situ. Pentru clădirile construite între cele două războaie valorile de referinţă ale rezistenţelor zidăriei pot fi considerate cele date în literatura de specialitate completate cu investigaţiile cerute în tabelul 4.1 pentru încadrarea în nivelurile de cunoaştere KL1÷KL3. D.3 Evaluarea siguranţei seismice

D.3.1 Generalităţi

(1) Evaluarea siguranţei seismice a clădirilor cu pereţi structurali din zidărie se face prin coroborarea rezultatelor obţinute prin două categorii de procedee:

- evaluare calitativă; - evaluare prin calcul.

(2) Procedeele de evaluare calitativă au două niveluri de complexitate: - evaluare calitativă preliminară; - evaluare calitativă detaliată.

(3) Evaluarea prin calcul a siguranţei seismice a clădirilor din zidărie, în prezenţa încărcărilor verticale (permanente şi utile), implică două categorii de verificări:

- verificarea ansamblului structurii şi a pereţilor structurali pentru acţiunea seismică în planul pereţilor;

- verificarea pereţilor pentru acţiunea seismică perpendiculară pe plan.

(4) Procedeele de evaluare prin calcul au două niveluri de complexitate:

- evaluare preliminară pe ansamblul clădirii, pentru acţiunea seismică în planul pereţilor;

- evaluare detaliată, pentru acţiunea seismică în planul pereţilor şi normal pe plan.

(5) Evaluarea detaliată prin calcul pentru efectele acţiunii seismice în planul pereţilor are mai multe trepte de complexitate în funcţie de modelul şi metoda de calcul:

- modele de calcul liniar elastic, analizate cu: ∗ metoda forţelor static echivalente (LF); ∗ metoda de calcul modal cu spectre de răspuns (MRS);

- modele de calcul neliniar, analizate prin: ∗ metode de calcul static neliniar; ∗ metode de calcul dinamic neliniar.

Condiţiile de utilizare a acestor modele şi metode de calcul sunt definite la D.3.4.1.6 şi D.3.4.1.7.


79

(6) Pentru forţele seismice în planul peretelui şi perpendicular pe planul peretelui, care acţionează simultan asupra pereţilor structurali şi asupra panourilor de umplutură la cadrele de beton armat sau metalice, verificările de la (3) se referă la satisfacerea cerinţelor de stabilitate şi de rezistenţă. (7) Verificarea cerinţei de rigiditate pentru solicitarea seismică în planul peretelui şi perpendicular pe planul peretelui nu este necesară, de regulă, la clădirile cu structura din zidărie, cu excepţia clădirilor la care, pentru starea limită de serviciu, nu este acceptată afectarea finisajelor sau a unor instalaţii speciale. D.3.2 Metodologii de evaluare pentru clădiri din zidărie (1) În prezenta anexă sunt date trei metodologii de evaluare a siguranţei seismice a clădirilor din zidărie:

- Metodologia de nivel 1 - Metodologia de nivel 2 - Metodologia de nivel 3

(2) Metodologia de nivel 1 se aplică următoarelor categorii de clădiri cu pereţi structurali din zidărie:

• clădiri din zidărie confinată, cu regularitate în plan şi în elevaţie, cu planşee din beton armat monolit, având înălţime:

≤ P+2E în zone seismice cu ag = 0,16g; ≤ P+4E în zone seismice cu ag ≤ 0,12g;

• clădiri din zidărie nearmată, cu regularitate în plan şi în elevaţie, cu planşee din beton armat monolit, având înălţime: ≤ P+2E în zone seismice cu ag = 0,12g; ≤ P+4E în zone seismice cu ag = 0,08g. (3) Metodologia de nivel 1 constă în: • evaluare calitativă preliminară (D.3.3.1); • evaluare simplificată prin calcul, pentru efectul de ansamblu al acţiunii seismice în planul pereţilor (D.3.4.1.4). • evaluare prin calcul pentru acţiunea seismică perpendiculară pe planul pereţilor (D.3.4.2), dacă evaluarea calitativă preliminară a identificat existenţa pereţilor sau a altor elemente majore de zidărie (calcane, timpane, frontoane) care prezintă risc de prăbuşire, parţială sau totală. (4) Metodologia de nivel 2 se aplică:

• tuturor clădirilor cu pereţi structurali din zidărie nearmată şi zidărie confinată cu planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal, indiferent de zona seismică şi de regimul de înălţime; • clădirilor cu pereţi structurali din zidărie nearmată şi din zidărie confinată cu planşee rigide în plan orizontal care îndeplinesc condiţiile de la D.3.4.1.6 pentru utilizarea metodelor de calcul liniar elastic dar care nu se încadrează în condiţiile de la (2) pentru utilizarea metodologiei de nivel 1; • clădirilor care îndeplinesc condiţiile de la (2) pentru utilizarea metodologiei de nivel 1, în condiţiile în care se urmăreşte determinarea mai exactă a nivelului de siguranţă disponibil (se recomandă în cazul clădirilor din clasele de importanţă şi de expunere la cutremur I şi II).


80

(5) Metodologia de nivel 2 constă în:

• evaluarea calitativă detaliată bazată, cel puţin, pe: inspecţii în teren extinse; încercări in-situ extinse.

• evaluarea prin calcul cu metode liniar elastice, pentru efectele acţiunii seismice în planul pereţilor; • evaluarea prin calcul pentru acţiunea seismică perpendiculară pe planul pereţilor. (6) Metodologia de nivel 3 se aplică construcţiilor care nu îndeplinesc condiţiile de la D.3.4.1.6 pentru utilizarea metodologiei de nivel 2 şi construcţiilor importante şi complexe în condiţiile în care se urmăreşte o evaluare mai exactă a performanţelor seismice.

(7) Metodologia de nivel 3 constă în:

• evaluare calitativă detaliată bazată pe: inspecţii în teren cuprinzătoare; încercări in-situ cuprinzătoare.

• evaluare prin calcul cu metode neliniare, pentru acţiunea seismicǎ în plan; • evaluare prin calcul pentru acţiunea seismică perpendiculară pe planul pereţilor.

D.3.3 Evaluarea calitativă a clădirilor din zidărie

D.3.3.1 Evaluarea calitativă preliminară (pentru metodologia de nivel 1)

(1) Evaluarea calitativă preliminară se face ţinând seama de:

- caracteristicile generale ale clădirii; - starea generală de afectare din cauza cutremurului şi/sau a altor acţiuni. (2) Caracteristicile generale considerate pentru evaluarea calitativă preliminară sunt:

Regimul de înălţime: 1.1 ≤ P+2E; 1.2 > P+2E

Rigiditatea planşeelor în plan orizontal: 2.1 rigide; 2.2 fără rigiditate semnificativă

Regularitatea geometrică şi structurală: 3.1 cu regularitate în plan şi în elevaţie; 3.2 fără regularitate în plan sau în elevaţie; 3.3 fără regularitate în plan şi în elevaţie.

(3) Pe baza acestor caracteristici generale se stabileşte valoarea indicatorului R1 care cuantifică, din punct de vedere calitativ, alcătuirea clădirii.

Tabelul D.1a Valorile indicatorului R1 pentru zidăria nearmată

Rigiditate planşee

Regim înălţime

Condiţii de regularitate 3.1 3.2 3.3

2.1 1.1 100 85 70 1.2 85 70 60

2.2 1.1 75 55 40 1.2 55 40 20


81

Tabelul D.1b Valorile indicatorului R1 pentru zidăria confinată

Rigiditate planşee

Regim înălţime

Condiţii de regularitate 3.1 3.2 3.3

2.1 1.1 100 100 85 1.2 90 85 75

2.2 1.1 85 70 60 1.2 70 55 35

(4) Pentru evaluarea calitativă preliminară, starea generală de avariere a clădirii se notează în funcţie de tipul şi de gravitatea avariilor prin punctajul dat în tabelul D.2.

Tabelul D.2 Calculul indicatorului R2 pentru evaluare calitativă preliminară

Tipul avariilor Elemente

verticale (Av) Elemente orizontale (Ah)

Nesemnificative 70 30 Moderate 60 20 Grave 45 15 Foarte grave 25 10

NOTĂ Elementele orizontale includ: planşee, bolţi, cupole, şarpante.

(5) Indicatorul R2 care defineşte gradul de avariere seismică a clădirii se determină cu relaţia:

R2 = Ah + Av (D.1)

(6) Avariile caracteristice în pereţii din zidărie, care se iau în considerare pentru evaluarea calitativă preliminară sunt următoarele:

- Fisuri verticale în parapeţi, buiandrugi şi arce deasupra golurilor de uşi/ferestre - Fisuri înclinate şi/sau în "X" în parapeţi, buiandrugi şi arce deasupra golurilor de uşi/ferestre - Fisuri înclinate şi/sau în "X" în spaleţii între două goluri alăturate - Zdrobirea zidăriei provocată de concentrarea locală a eforturilor de compresiune, eventual

cu expulzarea materialului - Fisuri orizontale la extremităţile spaleţilor - Avarii la intersecţiile pereţilor exteriori/interiori cu tendinţă de desprindere - Fisuri/crăpături verticale la legăturile între pereţii perpendiculari - Expulzarea locală a zidăriei din elementele orizontale pe care reazemă planşeele

(7) Caracterizarea orientativă a severităţii avariilor elementelor structurale verticale, definite la (6), pentru utilizare în tabelul D.2, este următoarea:

Avarii nesemnificative. Exemple: • pereţi structurali:

- fisuri orizontale foarte subţiri în rosturile de la bază; - posibile fisuri diagonale şi desprinderi minore la bază.

• spaleţi între goluri: - fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi; fisuri cu

traseu discontinuu, foarte subţiri /mortar sfărâmat în rosturile orizontale şi verticale (fără deplasări); fisuri diagonale subţiri în cărămizi în < 5% din asize.


82

Avarii moderate.

Exemple: • pereţi structurali:

- fisuri orizontale/mortar desprins la bază şi în apropierea acesteia; deplasări (< 5÷6 mm) în planul de fisurare;

- posibile fisuri înclinate care pornesc de la bază şi se extind pe câteva rânduri de cărămidă;

- posibile fisuri înclinate în zonele superioare (inclusiv prin cărămizi); • spaleţi între goluri

- fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi şi, uneori, şi în alte rosturi apropiate de extremităţi;

- fisuri orizontale şi sfărâmarea mortarului cu deplasarea în plan în lungul fisurii şi deschiderea rosturilor verticale (< 5÷6 mm); rupere în scară cu <5% din asize cu crăpături în cărămizi;

- fisuri diagonale (<5÷6mm), cele mai multe prin cărămizi care ajung la colţuri sau în apropierea acestora; la extremităţi nu se produce zdrobirea zidăriei.

Avarii grave.


- fisuri în rostul orizontal, la bază, < 10÷12 mm; - fisuri înclinate extinse pe mai multe asize; - posibile fisuri înclinate cu deschideri < 10÷12 mm în partea superioară;

• spaleţi între goluri: - fisuri subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi; - uneori fisuri subţiri/mortar sfărâmat şi în alte rosturi orizontale apropiate de extremităţi; - posibil, ieşirea din plan sau deplasări în plan (sus/jos); - cărămizi zdrobite la colţuri; - fisuri orizontale şi sfărâmarea mortarului cu deplasarea în plan în lungul fisurii şi

deschiderea rosturilor verticale (< 10÷12mm); rupere în scară cu >5% din asize cu crăpături în cărămizi;

- fisuri diagonale (> 6mm), majoritatea prin cărămizi; câteva zone zdrobite la colţuri şi/sau deplasări mici în lungul sau perpendicular pe planul de fisurare.

Structura este considerată cu avarii grave dacă este îndeplinită una din următoarele condiţii:

A. Capacitatea de rezistenţă însumată a pereţilor cu avarii grave reprezintă mai mult de 20÷25% din capacitatea de rezistenţă totală a structurii pe una dintre direcţiile principale de la un etaj. sau B. Numărul spaleţilor cu avarii grave reprezintă mai mult de 20÷25% din numărul total al spaleţilor pe una dintre direcţiile principale de la un etaj.

Avarii foarte grave:


- risc de pierdere a capacităţii portante pentru încărcări verticale; - deplasări în scară importante, unele cărămizi au lunecat de pe cele pe care erau zidite; - secţiunea de la baza peretelui a început să se dezintegreze la extremităţi; - deplasări laterale mari (în unele zone de margine zidăria a început să cadă).


83

• spaleţi între goluri: - risc de pierdere a capacităţii portante pentru încărcări verticale; - deplasări semnificative în plan şi/sau perpendicular pe plan; - zdrobirea extinsă a cărămizilor la colţuri; - deplasări în scară mari (unele cărămizi au căzut de pe cele inferioare); - ruperea verticală a cărămizilor în majoritatea asizelor; - deplasari laterale mari, în zonele de margine zidăria a început să cadă; - deplasări şi rotiri importante în lungul planurilor de fisurare.

Structura este considerată cu avarii foarte grave dacă este îndeplinită una din următoarele condiţii:

A. Capacitatea de rezistenţă însumată a pereţilor cu avarii foarte grave reprezintă mai mult de 10÷15% din capacitatea de rezistenţă totală a structurii pe una dintre direcţiile principale de la un etaj,

sau

B. Numărul spaleţilor cu avarii foarte grave reprezintă mai mult de 10÷15% din numărul total al spaleţilor pe una dintre direcţiile principale de la un etaj.

(8) La clădirile cu avarii foarte grave, care necesită intervenţii imediate pentru punerea în siguranţă provizorie a clădirii şi interzicerea accesului tuturor persoanelor, evaluarea preliminară nu mai este necesară şi se trece direct la evaluarea calitativă detaliată, conform D.3.3.2.

(9) Caracterizarea orientativă a severităţii tipurilor de avarii prezentate în tabelul D.2, pentru elementele structurale orizontale, este următoarea:

Avarii la planşee cu grinzi din lemn:

- Avarii nesemnificative: Fisuri izolate în tavan, paralele cu grinzile. - Avarii moderate: Fisuri numeroase în tavan, paralele cu grinzile, însoţite de fisuri

transversale izolate. - Avarii grave: Separarea de perete la reazeme pentru un număr mic de grinzi. - Avarii foarte grave: Separarea majorităţii grinzilor principale de pereţi la reazeme.

Deplasarea laterală urmată de căderea unor grinzi de pe reazeme.

Avarii la planşee cu grinzi metalice şi bolţişoare de cărămidă:

- Avarii nesemnificative: Fisuri izolate în bolţisoare, paralele cu grinzile. - Avarii moderate: Fisuri numeroase în bolţişoare, paralele cu grinzile, însoţite de fisuri transversale izolate. - Avarii grave: Fisuri cu deschidere peste 1 mm în bolţişoare, paralele cu grinzile şi însoţite de multe fisuri transversale. - Avarii foarte grave: Separarea parţială a grinzilor de zidăria bolţişoarelor. Zdrobirea zidăriei elementelor verticale în zonele de reazem ale grinzilor metalice. Căderea bolţişoarelor.

Avarii la bolţi şi cupole:

- Avarii nesemnificative: Fisuri vizibile, cu deschidere până la 1 mm, la bolţi sau cupole cu tiranţi. - Avarii moderate: Fisuri vizibile, cu deschidere până la 1 mm, la bolţi sau cupole fără tiranţi.


84

- Avarii grave: Fisuri cu deschidere peste 1 mm, la cheie şi la reazemele pe elementele verticale, la bolţi sau cupole cu tiranţi. - Avarii foarte grave: Fisuri cu deschidere peste 1 mm, la cheie şi la reazemele pe elementele verticale la bolţi sau cupole fără tiranţi. Fisuri cu deschideri mai mari ale elementelor verticale, la bază şi la reazemul bolţii, eventual cu zdrobirea zonei comprimate. Deformaţii remanente importante (“coborârea” bolţilor) sau deplasarea laterală a reazemelor.

D.3.3.2 Evaluare calitativă detaliată (pentru metodologia de nivel 2 şi 3)

(1) Evaluarea calitativă detaliată se face ţinând seama de:

- principiile de alcătuire constructivă favorabilă care, conform experienţei cutremurelor trecute, au influenţat favorabil comportarea seismică a clădirilor din zidărie;

- amploarea fenomenului de deteriorare din cauza cutremurului şi/sau a altor acţiuni.

(2) Aprecierea calitativă detaliată se face prin notare în raport cu următoarele criterii:

1. Calitatea sistemului structural: - criterii de apreciere: eficienţa conlucrării spaţiale a elementelor structurii care depinde

de natura şi calitatea legăturilor între pereţii de pe direcţiile ortogonale şi a legăturilor între pereţi şi planşee; existenţa ariilor de zidărie suficiente şi aproximativ egale pe cele două direcţii;

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: prevederile CR 6-2006.

2. Calitatea zidăriei: - criterii de apreciere: calitatea elementelor, omogenitatea ţeserii, regularitatea rosturilor,

gradul de umplere cu mortar, existenţa unor zone slăbite de şliţuri şi/sau nişe, etc; - criteriul orientativ pentru punctajul maxim: calitatea materialelor şi a execuţiei conform

reglementărilor în vigoare.

3. Tipul planşeelor: - criterii de apreciere: rigiditatea planşeelor în plan orizontal şi eficienţa legăturilor cu

pereţii (capacitatea de a asigura compatibilitatea deformaţiilor pereţilor structurali şi de a împiedica răsturnarea pereţilor pentru forţe seismice perpendiculare pe plan);

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: planşee complete din beton armat monolit la toate nivelurile, fără goluri care le slăbesc semnificativ rezistenţa şi rigiditatea în plan orizontal.

4. Configuraţia în plan: - criterii de apreciere: compactitatea şi simetria geometrică şi structurală în plan,

exprimate prin raportul între lungimile laturilor şi prin dimensiunile retragerilor în plan, existenţa sau absenţa bowindow-urilor.

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: prevederile P 100-1/2006.

5. Configuraţia în elevaţie: - criterii de apreciere: uniformitatea geometrică şi structurală în elevaţie exprimate prin

absenţa / existenţa retragerilor etajelor succesive, existenţa unor proeminenţe la ultimul nivel, discontinutăţi create de sporirea ariei golurilor din pereţi la parter /la un nivel intermediar;

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: prevederile P 100-1/2006.

6. Distanţe între pereţi: - criterii de apreciere: distanţele între pereţii structurali, pe fiecare dintre direcţiile

principale ale clădirii;


85

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: sistem structural cu pereţi deşi (fagure) definit conform CR 6-2006.

7. Elemente care dau împingeri laterale: - criterii de apreciere: existenţa arcelor, bolţilor, cupolelor, şarpantelor, cu/fără elemente

care preiau/limitează efectele împingerilor; - criteriul orientativ pentru punctajul maxim: lipsa elementelor structurale care dau

împingeri (bolţi, şarpante, etc.).

8. Tipul terenului de fundare şi al fundaţiilor: - criterii de apreciere: natura terenului de fundare (normal/dificil), capacitatea

fundaţiilor de a prelua şi transmite la teren încărcările verticale, eforturile provenite din tasări diferenţiale şi din acţiunea cutremurului;

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: teren normal de fundare, fundaţii continue din beton armat.

9. Interacţiuni posibile cu clădirile adiacente: - criterii de apreciere: existenţa/absenţa riscului de ciocnire cu clădirile alăturate (clădire

izolată, clădire cu vecinătăţi pe 1, 2, 3 laturi), înălţimile clădirilor vecine, existenţa riscului de cădere a unor componente ale clădirilor vecine;

- criteriul orientativ pentru punctajul maxim: clădire izolată.

10. Elemente nestructurale: - criterii de apreciere: existenţa unor elemente de zidărie majore (calcane, frontoane,

timpane), placaje grele, alte elemente decorative importante care prezintă risc de prăbuşire; - criteriul orientativ pentru punctajul maxim: lipsa acestor elemente sau asigurarea

stabilităţii lor conform prevederilor din P 100-1/2006.

Notarea se va face prin apreciere, cu următorul punctaj:

• criteriul este indeplinit 10 (punctaj maxim) • neîndeplinire minoră 8÷10 • neîndeplinire moderată 4÷8 • neîndeplinire majoră 0÷4 Punctajul maxim total este 10 x 10 = 100 puncte. Exemplu de notare pentru criteriul 1: - clădire cu planşee de beton armat 10 - clădire cu planşee de lemn şi centuri de beton armat sau tiranţi din oţel la toate nivelurile 8÷10 - clădire cu planşee din lemn, fără centuri/tiranţi, cu zidurile perpendiculare bine ţesute 4÷8 - clădire cu planşee din lemn, fără centuri/tiranţi, cu legături slabe/neţesute între ziduri 0÷4 Valoarea efectivă a punctajului între limitele menţionate, pentru fiecare criteriu, se stabileşte de expertul tehnic în funcţie de particularităţile clădirii respective. (3) Rezultatul analizei calitative detaliate în raport cu criteriile de alcătuire se cuantifică prin indicatorul

R1 = Σ pi (D.2) unde pi sunt punctele acordate fiecărui criteriu

(4) În funcţie de amploarea şi distribuţia nivelului de avariere pe întrega construcţie, punctajul detaliat pentru diferitele categorii de avarii se va lua din tabelul D.3


86

Tabelul D.3 Calculul indicatorului R2 pentru evaluare calitativă detaliată Categoria avariilor

Elemente verticale (Av) Elemente orizontale (Ah) Suprafaţa afectată Suprafaţa afectată

≤ 1/3 1/3÷2/3 > 2/3 ≤ 1/3 1/3÷2/3 > 2/3 Nesemnificative 70 70 70 30 30 30 Moderate 65 60 50 25 20 15 Grave 50 45 35 20 15 10 Foarte grave 30 25 15 15 10 5

NOTĂ A se vedea nota de la tabelul D.2.

(5) Indicatorul R2 pentru evaluarea calitativă detaliată se calculează cu relaţia (D.1). Exemplu:

elemente verticale: avarii foarte grave pe 40% din suprafaţă Av = 25 elemente orizontale: avarii grave pe 25% din suprafaţă Ah = 20

R2 = 25 + 20 = 45

D.3.4 Evaluarea prin calcul a siguranţei clădirilor din zidărie

D.3.4.1 Siguranţa faţă de efectele acţiunii seismice în planul peretelui

D.3.4.1.1 Determinarea forţei tăietoare de bază pentru ansamblul clădirii pentru metodologiile de nivel 1 şi 2

(1) Determinarea valorii de proiectare a forţei tăietoare de bază (Fb) pentru evaluarea preliminară de ansamblu (metodologia de nivel 1) şi pentru calculul liniar elastic, cu forţa laterală static echivalentă sau prin calcul modal bazat pe spectrul de răspuns (metodologia de nivel 2), se face conform prevederilor generale de la 6.7.2 (relaţia 6.1) cu următoarele precizări suplimentare:

- corectarea factorilor de comportare q din tabelul 6.1 cu factorii de suprarezistenţă αu/α1 din P 100-1/2006, 8.3.4 (3) se face numai pentru clădirile cu pereţi din zidărie confinată, cu planşee rigide în plan orizontal, care îndeplinesc condiţiile de regularitate în plan şi în elevaţie din P 100-1/2006, 4.4.3; această corecţie nu se aplică pentru evaluarea preliminară prin calcul pentru ansamblulul clădirii (metodologia de nivel 1); - spectrul de răspuns elastic se corectează, conform P 100-1/2006, Anexa A, A.7, prin înmulţire cu coeficientul η = 0,88, determinat admiţând că fracţiunea din amortizarea critică este 8%. (2) Calculul liniar elastic cu forţa laterală static echivalentă poate fi efectuat în următoarele condiţii:

• clădirea satisface condiţiile de regularitate în plan şi în elevaţie, conform P 100-1/2006, 4.4.3;

• planşeele au aceeaşi cotă superioară pe întregul nivel; pot fi acceptate decalări ale feţei superioare a planşeului mai mici decât înălţimea centurilor (15÷20 cm);

• planşeele au suficientă rigiditate în plan orizontal şi sunt suficient de bine legate de pereţii perimetrali pentru a se putea accepta că este asigurată distribuţia forţelor de inerţie prin compatibilizarea deformaţiilor laterale (cazul planşeelor din beton armat sau din lemn/metal cu suprabetonare ≥ 50 mm şi cu conectori);

• pentru fiecare direcţie principală, în modelul de calcul se introduc numai pereţii a căror rigiditate laterală este egală cu cel puţin 30% din rigiditatea peretelui cel mai rigid de pe


87

direcţia respectivă calculată ţinând seama de slăbirile date de golurile pentru uşi şi ferestre;

• plinurile orizontale din zidărie (situate sub / sau peste goluri de uşi ferestre) pot fi introduse în modelul de calcul numai dacă sunt executate din elemente ţesute cu zidăria alăturată sau sunt prevăzute cu ancore/armături de legătură cu aceasta.

(3) Calculul modal bazat pe spectrul de răspuns de proiectare (Sd) poate fi efectuat dacă sunt îndeplinite condiţiile pentru procedeul de calcul static cu forţa laterală static echivalentă şi în următoarele situaţii suplimentare faţă de cele de la (2):

• clădiri fără regularitate în elevaţie; • clădiri la care montanţii pereţilor cu goluri sunt legaţi la nivelul planşeelor cu elemente

fără rigiditate la încovoiere.

D.3.4.1.2 Distribuţia forţelor seismice orizontale

(1) Pentru calculul la acţiunea seismică în planul pereţilor, distribuţia forţei tăietoare de bază pentru ansamblul clădirii (Fb), între pereţii structurali, se face astfel:

• În cazul planşeelor cu rigiditate nesemnificativă în plan orizontal: proporţional cu masa totală aferentă fiecărui perete structural orientat cu axa majoră (lungimea) pe direcţia forţei seismice (direcţia de calcul).

• În cazul planşeelor rigide în plan orizontal: proporţional cu rigiditatea la deplasări laterale a fiecărui perete, ţinând seama şi de efectele de răsucire de ansamblu produse de excentricitatea structurală şi/sau de excentricitatea accidentală definită în P 100-1/2006, 4.5.3.3.3. Rigiditatea la deplasări laterale se calculează considerând deformaţiile din încovoiere şi din forfecare pentru secţiunea de zidărie fisurată (în lipsa unor date mai exacte, se foloseşte ½ din rigiditatea secţiunii nefisurate). În cazul zidăriilor confinate pentru calculul deformaţiilor se folosesc modulii de elasticitate longitudinal şi transversal echivalenţi determinaţi conform CR 6-2006, 4.1.2.2.

(2) Distribuţia forţei tăietoare de bază în elevaţie, la nivelul fiecărui planşeu, se face conform P 100-1/2006, 4.5.3.2.3. În cazul clădirilor cu regularitate pe verticală (fără etaje slabe din punct de vedere al rigidităţii, definite conform 5.4 (1)- A(1), forma proprie a modului fundamental de vibraţie se poate aproxima printr-o dreaptǎ.

(3) În cazul clădirilor cu proeminenţe la partea superioară se aplică prevederile de la CR 6-2006, 6.3.2.1 (2). (4) Modelul de calcul static pentru pereţii cu goluri de uşi şi/sau ferestre depinde de rezistenţa şi de rigiditatea la încovoiere a plinurilor orizontale de zidărie şi/sau a elementelor de beton armat de la nivelul planşeelor:

i. Plinuri de zidărie şi/sau elemente de beton armat (grinzi de cuplare) cu rezistenţă şi rigiditate semnificativă la încovoiere: model de tip cadru.

ii. Plinuri de zidărie şi/sau elemente de beton armat (grinzi de cuplare) cu rezistenţă şi rigiditate nesemnificativă la încovoiere: model de tip console legate la nivelul fiecărui planşeu cu bare articulate la capete (biele). iii. Plinuri de zidărie fără centuri din beton armat: model de tip console independente.

NOTĂ Pentru unele clădiri importante pot fi utilizate şi alte metode de calcul mai exacte dar mai laborioase: calcul cu elemente finite, calcul cu macroelemente etc. Utilizarea acestor metode implică

existenţa unor date certe privitoare la caracteristicile de rezistenţă şi de deformabilitate ale zidăriei.


88

D.3.4.1.3 Calculul capacităţii de rezistenţă pentru acţiunea seismică în planul pereţilor

D.3.4.1.3.1 Rezistenţele de proiectare ale zidăriei (1) Pentru calculul în domeniul liniar elastic, cu considerarea factorului de comportare q (cu spectrul de proiectare Sd din P 100-1/2006, 3.2), rezistenţele de proiectare ale zidăriei pentru evaluarea capacităţii de rezistenţă la încovoiere cu forţă axială şi la forfecare se iau după cum urmează:

1. Valoarea rezistenţei de proiectare la compresiune pentru pereţii solicitaţi la încovoiere cu forţă axială (fd) se ia egală cu rezistenţa medie de rupere la compresiune a zidăriei (fm) împărţită la factorul de încredere CF stabilit conform tabelului 4.1 şi la coeficientul de siguranţă pentru material (γM).

În lipsa unor date obţinute prin încercări la lucrarea respectivă, rezistenţa medie la compresiune a zidăriei se poate lua:

- fm = 1,3 fk, unde fk este rezistenţa caracteristică la compresiune a zidăriei stabilită conform CR 6-2006;

- din standardele de proiectare bazate pe calculul în stadiul de rupere (STAS 1031-50, STAS 1031-56, STAS 1031-71 - standarde anulate) utilizând rezistenţa medie a cărămizilor şi a mortarului determinate prin încercări in-situ la lucrarea respectivă.

2. Valoarea rezistenţei de proiectare pentru pereţii solicitaţi la forţă tăietoare se stabileşte în funcţie de mecanismul de rupere: - Pentru rupere prin lunecare în rost orizontal (fvd):

CFffM

vkvd γ= (D.3)

unde fvk este rezistenţa caracteristică de rupere la forfecare în rost orizontal iar γM se ia conform (2) determinată conform CR 6-2006;.

În cazul în care se folosesc valorile din standardele de proiectare bazate pe calculul în stadiul de rupere (STAS 1031-50, STAS 1031-56, STAS 1031-71 - standarde anulate) care dau rezistenţa medie de rupere la forfecare în rost orizontal (fvm), rezistenţa caracteristică se poate lua egală cu:

fvk = 0,75 fvm Pentru zidăriile vechi cu cărămizi pline şi cu mortar de var, fvk se calculează cu relaţiile

(4.3a) şi (4.3b) din CR 6-2006 în care rezistenţa unitară caracteristică iniţială la forfecare a zidăriei se ia:

fvk0 = 0,045 N/mm2.

- Pentru rupere în scară sub efectul eforturilor principale de întindere (ftd):

CF

ff

M

mtd γ

04,0= (D.4)

unde fm este rezistenţa medie de rupere la compresiune a zidăriei stabilită ca mai sus.

(2) Pentru evaluarea siguranţei clădirilor existente coeficientul parţial de siguranţă pentru zidărie se ia egal cu:

- γM = 3,0 pentru zidăriile vechi cu cărămizi realizate manual şi mortar de var (orientativ, anterior anului 1900);


89

- γM = 2,75 pentru zidăriile vechi cu cărămizi presate şi mortar de var-ciment / ciment-var (orientativ, între ani 1900÷1950);

- γM = 2,5 pentru zidăriile recente (orientativ, după anul 1950). (3) În cazul zidăriei confinate şi/sau armate în rosturi, pentru calculul capacităţii de rezistenţă se folosesc valorile medii ale rezistenţelor betonului şi oţelului, determinate conform STAS 10107/0-90, 3.1.7.

D.3.4.1.3.2 Capacitatea de rezistenţă a pereţilor structurali pentru forţe în plan

(1) Forţa tăietoare asociată cedării prin compresiune excentrică a unui perete de zidărie nearmată solicitat de forţa axială de proiectare Nd se calculează cu relaţia:

)15,11(cNV d

pp

d1f υ−

λ= (D.5)

unde

• w

pp l

H=λ factorul de formă al peretelui de zidărie

unde - Hp înălţimea peretelui; - lw lungimea peretelui; - cp coeficient care depinde de condiţiile de fixare la extremităţi ale peretelui:

* cp = 2,0 pentru perete consolă (montant); * cp = 1,0 pentru perete dublu încastrat la extremităţi (spalet);

• w

d0 tl

N=σ efortul unitar mediu de compresiune corespunzător forţei axiale de proiectare

Nd

unde t este grosimea peretelui

• d

0d f

σ=υ

unde fd este rezistenţa de proiectare la compresiune calculată conform D.3.4.1.3.1.

(2) Capacitatea de rezistenţă la forţa tăietoare a peretelui de zidărie nearmată este dată de relaţia

Vf2 = min (Vf21,Vf22) (D.6)

unde cele două valori se calculează după cum urmează:

I. Valoarea de proiectare a forţei tăietoare de rupere prin lunecare în rostul orizontal:

Vf21 = fvdD't (D.7)

unde - D' lungimea zonei comprimate a peretelui; - t grosimea peretelui; - fvd rezistenţa de proiectare la lunecare în rost conform D.3.4.1.3.1.


90

II. Valoarea de proiectare a forţei tăietoare de rupere prin fisurare diagonală (în scară):

td

0tdw22f f

1bftlV σ

+= (D.8)

unde - b coeficient cu valori 1,0 ≤ b = λp ≤ 1,5; - ftd rezistenţa de proiectare a zidăriei la eforturi principale de întindere (D.4) .

(3) Rezistenţa unui perete din zidărie nearmată este egală cu forţa tăietoare asociată rezistenţei la compresiune excentrică dacă valoarea forţei tăietoare Vf1 dată de relaţia (D.5) este mai mică decât valoarea forţei tăietoare Vf2 dată de relaţia (D.6).

(4) Pereţii care satisfac condiţia de la (3) sunt definiţi ca pereţi cu comportare ductilă (pereţi ductili)

(5) Rezistenţa unui perete din zidărie nearmată este egală cu rezistenţa la forţă tăietoare dacă valoarea forţei tăietoare Vf2 dată de relaţia (D.6) este mai mică decât valoarea forţei tăietoare Vf1 dată de relaţia (D.5).

(6) Pereţii care satisfac condiţia de la (5) sunt definiţi ca pereţi cu comportare fragilă (pereţi fragili).

(7) În cazul pereţilor din zidărie confinată, pentru calculul forţelor tăietoare Vf1 şi Vf2 se va ţine seama de aportul elementelor de confinare determinat conform CR 6-2006. Rezistenţele betonului şi armăturii se vor lua conform D.3.4.1.3.1 (3).

D.3.4.1.4 Verificarea preliminară prin calcul a capacităţii de rezistenţă pentru ansamblul clădirii (metodologia de nivel 1)

(1) În cadrul metodologiei de nivel 1, evaluarea preliminară prin calcul constă în determinarea capacităţii de rezistenţă la forţă tăietoare a clădirii pe baza unor ipoteze simplificatoare şi compararea acesteia cu forţa tăietoare de bază. Capacitatea de rezistenţă se calculează în secţiunea de la baza pereţilor structurali (secţiunea de încastrare definită în CR 6-2006).

(2) Ipotezele pentru evaluarea simplificată a eforturilor unitare de compresiune şi de forfecare în pereţii structurali sunt următoarele:

- legăturile între pereţii de pe cele două direcţii şi între pereţi şi planşee asigură conlucrarea acestora pentru preluarea încărcărilor verticale şi seismice; - planşeele constituie diafragme rigide în plan orizontal; în clădirile cu nniv ≥ 3 ultimul planşeu poate fi din lemn atât în cazul zidăriei confinate, cât şi în cazul zidăriei fără stâlpişori (numai cu centuri) dacă sunt respectate condiţiile din CR 6-2006, 7.1.2; - clădirea are regularitate în plan şi în elevaţie; - distribuţia pereţilor, inclusiv a golurilor, este identică la toate nivelurile (pereţii sunt continui până la fundaţii); - ruperea pereţilor se produce din forţă tăietoare, prin fisurare diagonală din eforturi principale de întindere (mecanismul de rupere în scară).

NOTĂ În cele mai multe cazuri, aceste ipoteze simplificatoare nu sunt satisfăcute de clădirile proiectate înainte de apariţia reglementărilor tehnice specifice clădirilor din zidărie.

(3) În ipotezele de la (2) efortul unitar de compresiune (σ0 în tf/m2) în pereţii structurali se calculează cu relaţia:


91

zyzx

etajetajniv0 AA

Aqn+

=σ (D.9)

unde - nniv numărul de niveluri al clădirii peste secţiunea de încastrare; - qetaj încărcarea totală verticală pe etaj, considerată uniform distribuită pe

suprafaţa planşeului (tf/m2) - Aetaj aria etajului, inclusiv balcoane şi bowindowuri (m2) - Azx şi Azy ariile totale ale pereţilor care au axa majoră pe cele două direcţii

principale ale clădirii (m2).

(4) Încărcarea echivalentă qetaj se calculează cu relaţia:

( )planseu

etaj

etajzyzxzidplanseuetaj,zidetaj q

AhAA

qqq ++γ

=+= (D.10)

unde γzid (greutatea volumică a zidăriei în tf/m3) şi qplanşeu (greutatea planşeului pe m2) se iau în funcţie de alcătuirea zidăriei şi a planşeelor clădirii. Pentru zidăria cu cărămizi pline din argilă arsă se poate considera suficient de precis valoarea γzid = 2,0 tf/m3 (inclusiv tencuiala). Valoarea qplanşeu include, în afara încărcărilor permanente, şi fracţiunea cvasi permanentă (ψ2i = 0,4) din încărcarea variabilă (de exploatare) stabilită în CR 0-2005. (5) Forţa tăietoare capabilă pentru ansamblul clădirii (Fb,cap) se calculează pentru direcţia în care aria de zidărie este minimă Az,min = min (Azx,Azy) cu relaţia:

k

0kmin,zcap,b 3

21AFτσ

+τ= (D.11)

unde • τk - valoarea de referinţă (forfetară) a rezistenţei la forfecare a zidăriei care se ia, pentru zidăria cu elemente din argilă arsă, în lipsa unor date mai precise:

- τk = 0,06 N/mm2 (6 tf/m2) pentru zidărie cu mortar de var; - τk = 0,12 N/mm2 (12 tf/m2) pentru zidărie cu mortar de ciment.

NOTĂ Valoarea τk se referă la pereţii neavariaţi; în cazul pereţilor avariaţi, expertul tehnic va aprecia nivelul de

reducere care se impune. Orientativ, pentru zidăriile cu avarii moderate valoarea τk se reduce cu 25÷30% iar în cazul avariilor grave cu 50÷60%.

Pentru mortarele var-ciment sau ciment-var se recomandă interpolarea liniară între valorile de mai sus în funcţie de raportul între cei doi lianţi (ciment/var).

(6) Indicatorul R3 care exprimă capacitatea de rezistenţă a clădirii se determină cu relaţia:

b

cap,b3 F

FR = (D.12)

unde Fb (forţa tăietoare de bază) se determină conform D.3.4.1.1 (1).

D.3.4.1.5 Verificarea capacităţii de rezistenţă pentru clădiri cu planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal (metodologia de nivel 2)

(1) Capacitatea de rezistenţă se calculează separat, pe ambele direcţii principale, pentru fiecare dintre pereţii orientaţi cu axa majoră în direcţia de acţiune a forţei seismice. Pentru ansamblul clădirii capacitatea de rezistenţă se calculează aproximativ conform (8).


92

(2) Pentru fiecare perete (i) se determină, la fiecare nivel (j):

- suprafaţa aferentă de planşeu; - greutatea de nivel (Gij) egală cu greutatea proprie a peretelui (câte o jumătate din greutatea peretelui inferior şi, respectiv, superior) plus greutatea planşeului aferent. (3) În secţiunea de la baza peretelui se determină pentru fiecare perete:

- forţa axială (G0i) prin însumarea greutăţilor de nivel aferente (Gij)

- efortul unitar de compresiune centrică zi

ij

zi

i00 A

GAG ∑

==σ

unde Azi este aria secţiunii de zidărie la baza peretelui.

(4) Pentru fiecare perete se determină modul probabil de rupere Vfd (pentru rupere ductilă) sau Vff (pentru rupere fragilă) şi forţa tăietoare capabilă minimă în secţiunea de la bază, cu metodologia de la D.3.4.1.3.2.

(5) Forţa tăietoare de bază pentru clădire (Fb) se determină conform D.3.4.1.1(1).

(6) Forţa tăietoare de bază (Fb,i) pentru fiecare perete se determină prin distribuirea forţei Fb proporţional cu greutatea G0i aferentă peretelui respectiv.

bi0

i0i,b F

GGFΣ

= (D.13)

unde ΣG0i este greutatea totală a clădirii.

Pentru pereţii fragili ai clădirilor din zidărie confinată la care forţa Fb s-a calculat cu factorul de comportare q = 2,0 conform tabelului 6.1, valoarea Fb,i, calculată cu relaţia (D.13) se multiplică cu raportul 2,0/1,5.

(7) Indicatorul R3i se calculează, pentru fiecare perete şi pentru fiecare direcţie, cu relaţia

i,b

i,capi3 F

VR = (D.14)

unde Vcap,i este forţa tăietoare capabilă a peretelui "i" (exprimată, după caz, prin valoarea cea mai mică dintre Vfd şi Vff).

(8) Indicatorul R3 pentru ansamblul clădirii, pe fiecare direcţie, se calculează cu relaţia

b

jd kffffd

3 F

VVR

∑ ∑+= (D.15)

unde ∑

jdfdV suma capacităţilor de rezistenţă ale pereţilor cu rupere ductilă (j pereţi)

∑kf

ffV suma capacităţilor de rezistenţă ale pereţilor cu rupere fragilă (k pereţi).

În sumele respective capacităţile de rezistenţă ale pereţilor se introduc cu valorile: Vfd,i (Vff,i) = 0 dacă R3i < 0,5; Vfd,i (Vff,i) ≤ 1,5 Fb,i.


93

D.3.4.1.6 Verificarea capacităţii de rezistenţă pentru clădiri cu planşee rigide în plan orizontal (metodologia de nivel 2)

(1) Pentru verificarea siguranţei, efectele acţiunii seismice determinate prin calculul liniar elastic cu spectrul de proiectare Sd (cu forţă static echivalentă sau cu analiză modală cu spectrul de răspuns) se iau după cum urmează: - pentru pereţii ductili: cu valorile rezultate din calculul structurii; - pentru pereţii fragili: cu valorile rezultate din calculul structurii multiplicate cu raportul 2,0/1,5 dacă pentru spectrul de proiectare s-a utilizat valoarea q =2,0 conform tabelului 6.1 (în cazul zidăriei confinate)

(2) Siguranţa seismică a pereţilor se determină în termeni de forţe. Pentru fiecare stare limită, eforturile secţionale de proiectare pentru fiecare perete (N, V, M) rezultate din calculul liniar elastic al structurii cu spectrul de proiectare, corectate, după caz, conform (1), se compară cu capacitatea de rezistenţă a peretelui calculată cu rezistenţele materialelor determinate conform D.3.4.1.3.1.

(3) În cazul pereţilor cu goluri care au rigle de cuplare din beton armat, eforturile secţionale de proiectare în montanţi/spaleţi se vor determina pentru situaţia formării articulaţiilor plastice în rigle la toate nivelurile. Această schemă de calcul se aplică numai în condiţiile în care zidăria poate prelua eforturile locale corespunzătoare plastificării riglelor.

(4) Pentru ansamblul clădirii indicatorul R3, pentru fiecare direcţie, se calculează cu relaţia (D.15). În sumele de la numărător se introduc numai capacităţile de rezistenţă ale pereţilor (i) pentru care R3i ≥ 0,30.

D.3.4.1.7 Verificarea prin calcul static neliniar pentru efectele acţiunii seismice în planul pereţilor (metodologia de nivel 3) (1) Modelul de calcul adecvat pentru calculul static neliniar implică următoarele schematizări:

- spaleţii (montanţii) sunt caracterizaţi printr-o lege efort-deformaţie de tip "liniar elastic-perfect plastic" pentru care rezistenţa şi deplasarea (deformaţia) ultimă sunt definite în funcţie de tipul de rupere probabil; - parametrii limită ai legii constitutive, în lipsa unor date mai exacte, se vor lua după cum urmează:

a. deplasarea ultimă este egală cu 0,8% din înălţimea peretelui dacă rezistenţa de rupere prin forţă tăietoare a peretelui (calculată cu relaţia D.6) este mai mare cu cel puţin 30% decât forţa tăietoare asociată rezistenţei de rupere la compresiune excentrică (calculată cu relaţia D.5); b. dacă nu este îndeplinită condiţia de la punctul "a" deformaţia ultimă se ia egală cu 0,4% din înălţimea peretelui;

- pentru clădirile cu 1÷3 niveluri este suficientă verificarea fiecărui etaj cu evaluarea simplificată a rezistenţei plinurilor orizontale.

(2) Verificarea siguranţei se face în termeni de deplasare.

(3) Capacitatea clădirii se defineşte prin deformaţia laterală a ultimului planşeu pentru care s-a produs scăderea forţei tăietoare capabile cu mai mult de 20% datorită degradării/ieşirii din lucru a unor componente ale ansamblului structurii.

(4) Cerinţa de deplasare se stabileşte conform procedeului general indicat la 6.9.2 pentru spectrul elastic de proiectare (q=1); se aplică reducerea spectrului elastic prin înmulţire cu coeficientul η=0,88 conform anexei A din P 100-1/2006.


94

În cazul structurilor din zidărie cu regularitate în elevaţie, caracteristicile elastice ale sistemului echivalent cu un singur grad de libertate se pot calcula suficient de exact dacă se consideră masele şi înălţimile de nivel identice la toate nivelurile şi deformata primului mod de vibraţie aproximată cu o linie dreaptă.

(5) Pentru clădirile cu nniv >2 se pot utiliza şi alte metode de calcul neliniar:

- calculul elasto-plastic cu forţe crescătoare, pe model de cadru cu bare cu extremităţi infinit rigide; - calculul cu modele cu tip element finit pentru care se definesc legi de comportare elasto-plastică adecvate (calculul este mai exact, dar datorită complexităţii, utilizarea metodei în practica curentă nu este justificată).

D.3.4.2 Siguranţa faţă de acţiunea seismică perpendiculară pe planul pereţilor

(1) Avarierea unui perete sub efectul încărcărilor perpendiculare pe plan se poate produce printr-unul dintre următoarele mecanisme:

• ieşire din plan sau răsturnare, dacă: - peretele nu este legat cu planşeele şi/sau cu pereţii perpendiculari; - cedează legăturile peretelui cu planşeele şi/sau cu pereţii perpendiculari;

• fisurare/rupere, dacă este depăşită rezistenţa la compresiune excentrică a zidăriei; în acest caz planul de rupere este, de regulă, paralel cu rosturile orizontale, la mijlocul distanţei între legăturile cu planşeele, sau, eventual, într-o secţiune slăbită de goluri sau şliţuri orizontale. NOTĂ În unele situaţii speciale (pereţi slăbiţi de sliţuri verticale) se poate produce cedarea peretelui

perpendicular într-o secţiune relativ depărtată de intersecţie.

(2) Modelele de calcul pentru identificarea efectelor acţiunii seismice perpendiculare pe planul peretelui se stabilesc, pentru fiecare mecanism de avariere al panoului de perete, în funcţie de caracteristicile constructive ale clădirii.

În funcţie de legătura între perete şi planşee, modelul de calcul poate fi: 1. Perete mărginit sus şi jos de centurile planşeelor din beton armat, cu continuitate

completă sau parţială. 2. Perete cu prinderi articulate la nivelul planşeelor (cazul planşeelor cu grinzi metalice /

din lemn, rezemate pe perete, cu sau fără ancore). 3. Perete nelegat de planşee (zidărie continuă, fără legătură cu planşeul - cazul

planşeelor cu grinzi metalice /din lemn dispuse paralel cu peretele).

În funcţie de legătura peretelui cu pereţii perpendiculari modelul depinde de: 1. Existenţa sau lipsa pereţilor perpendiculari, la ambele extremităţi sau la o singură extremitate; 2. Geometria peretelui: raportul între lungime (distanţa între pereţii perpendiculari) şi înălţime (distanţa între planşee); 3. Eficienţa legăturii cu pereţii perpendiculari: zidărie ţesută sau neţesută, existenţa armăturilor.

(3) Verificarea prin calcul a stabilităţii şi rezistenţei pereţilor la acţiunea seismică perpendiculară pe plan se face pentru o forţă statică echivalentă determinată conform Cap.10 din P 100-1/2006, relaţia (10.1) considerând:

• factorul de reducere q = 1,5 pentru toate tipurile de elemente din zidărie; • coeficientul de amplificare al peretelui β = 1,0 pentru toţi pereţii din zidărie, cu următoarele excepţii:


95

- β = 1,5 pentru pereţi de faţadă cu legături pe toate patru laturile; - β = 2,0 pentru pereţi de faţadă cu legături numai pe două laturi; - β = 2,5 pentru pereţi şi alte elemente din zidărie (frontoane, timpane, calcane) care

lucrează în consolă.

(4) Verificarea rezistenţei legăturilor unui perete cu pereţii perpendiculari se va face ţinând seama de toate eforturile care se dezvoltă în intersecţie:

- forţe tăietoare şi momente încovoietoare produse de acţiunea seismică perpendiculară pe perete; - forţe de lunecare verticale rezultate din încovoierea peretelui perpendicular sub efectul forţelor seismice care acţionează în planul său.

(5) Verificarea peretelui la răsturnare implică următoarele etape:

i. Identificarea mecanismelor posibile de răsturnare: - întreg peretele pe toate nivelurile - numai pe un singur nivel, - numai o zonă a peretelui.

ii. Pentru fiecare dintre mecanismele posibile de răsturnare, pentru zona de perete antrenată de mecanismul respectiv, se determină:

- încărcările statice verticale (combinaţiile de încărcări din CR 0-2005 care includ efectele acţiunii seismice) şi excentricităţile de aplicare ale acestora;

- eventualele forţe statice orizontale (împingeri din bolţi, arce, şarpante etc.); - forţa seismică orizontală calculată conform (3); - rezistenţele de proiectare ale legăturilor care pot să împiedice deplasarea peretelui în

ambele sensuri pe direcţia prinderii, calculate conform (6);

iii. Pentru fiecare dintre mecanismele de răsturnare, cu forţele şi excentricităţile determinate la (ii), se calculează:

- momentul de răsturnare (Mr); - momentul de stabilitate (Mst).

Pentru calculul momentului de stabilitate nu se iau în considerare forţele de legătură datorate frecării iar efectul favorabil al încărcărilor permanente va fi redus cu 10%. Raportul între momentul de stabilitate şi momentul de răsturnare defineşte gradul de asigurare al peretelui la stabilitate.

r

stst,3 M

MR = (D.16)

(6) Capacitatea de rezistenţă a prinderilor peretelui (calcan, fronton) depinde de:

- rezistenţa piesei de prindere la rupere sau la smulgere; - rezistenţa peretelui la eforturile concentrate din zona de ancorare. Calculul rezistenţei de proiectare a prinderilor se face conform anexei E (E.2.3.1).

(7) Pentru starea limită ultimă (ULS), momentul capabil al secţiunii transversale a peretelui la rupere din compresiune excentrică perpendiculară pe plan se poate calcula acceptând diagrama de eforturi de compresiune dreptunghiulară, cu valoarea de proiectare egală cu 0,85 fd (neglijând rezistenţa la întindere a zidăriei). Această situaţie de echilibru implică acceptarea unei stări avansate de fisurare a peretelui.

(8) Pentru evaluarea capacităţii unui perete la acţiunea seismică perpendiculară pe plan în starea limită ultimă (ULS), se poate lua în considerare formarea liniilor de rupere pe trasee compatibile cu geometria şi condiţiile de fixare pe contur ale peretelui.


96

(9) Raportul dintre momentul capabil al secţiunii transversale a peretelui şi momentul încovoietor maxim produs de forţa seismică perpendiculară pe plan defineşte capacitatea de rezistenţă a peretelui

perpmax,

caprez,3 M

MR = (D.17)

D.3.4.3 Încadrarea clădirilor cu pereţi structurali din zidărie în clase de risc seismic (1) Încadrarea clădirilor cu pereţi structurali din zidărie în clase de risc în raport cu acţiunea seismică în planul pereţilor se face în conformitate cu principiile generale enunţate la 8.2, tabelele 8.1 ÷ 8.3, utilizând indicatorii R1 ÷ R3 calculaţi conform prevederilor din prezenta anexă. (2) Pereţii structurali din zidărie pentru care, sub acţiunea seismică perpendiculară pe plan, indicatorul R3,st, calculat cu relaţia (D.16), este mai mic decât 1,3 se consideră nesiguri. Pentru aceşti pereţi, lucrările de intervenţie pentru asigurarea stabilităţii sunt obligatorii indiferent de clasa de risc pentru acţiunea seismică în planul pereţilor stabilită conform (3).

(3) Pentru pereţii structurali care au R3,st < 1,3 încadrarea în clase de risc în raport cu acţiunea seismică perpendiculară pe plan se face pe baza indicatorului R3,rez, calculat cu relaţia (D.17), utilizând tabelul 8.3.


97

ANEXA E COMPONENTE NESTRUCTURALE (CNS)

E.1 Generalităţi

E.1.1 Obiectivele evaluării seismice

(1) Evaluarea siguranţei seismice a componentelor nestructurale (CNS) se va face pentru subsistemul componente nestructurale definit conform P 100-1/2006, 10.1.2 (2), cu precizările date la E.1.2.

(2) Evaluarea are ca scop identificarea CNS care necesită lucrări de reducere a riscului seismic. Pentru stabilirea nivelului de complexitate a intervenţiilor, evaluarea siguranţei seismice a CNS din clădirile existente se face în raport cu: • prevederile reglementărilor tehnice în vigoare (cerinţe minime, obligatorii); • obiectivul de performanţă, definit prin tema de proiectare, care:

- nu poate fi inferior prevederilor din reglementările tehnice în ceea ce priveşte cerinţa de siguranţa vieţii (obiectiv de performanţă de bază);

- poate fi inferior prevederilor din reglementările tehnice în ceea ce priveşte cerinţa de limitare a degradărilor, dacă adoptarea acestei decizii este justificată de un calcul economic (obiectiv de performanţă redus, care poate fi adoptat, în condiţiile în care perioada de exploatare prevăzută după intervenţie este de scurtă duratǎ).

(3) Din punct de vedere al comportării seismice a CNS, cerinţa de limitare a degradărilor pentru clădire poate avea două trepte, în funcţie de facilităţile de utilizare disponibile după cutremurul cu intensitatea corespunzătoare acestui obiectiv de performanţă: - Clădire complet funcţională: dacă s-au produs numai deteriorări foarte uşoare ale CNS astfel încât toate categoriile de CNS din clădire sunt capabile să satisfacă funcţiunile pe care le îndeplineau înainte de cutremur; - Clădire care poate fi ocupată imediat: dacă s-au produs deteriorări uşoare ale CNS dar este asigurată integritatea şi funcţionarea căilor de acces şi a sistemelor vitale de instalaţii şi echipamente. Celelalte categorii de instalaţii pot fi întrerupte sau pot funcţiona sub parametrii normali. Riscul pentru siguranţa vieţii datorită avariilor nestructurale este foarte scăzut.

(4) În cazul clădirilor existente din clasele de importanţă şi de expunere I şi II, datorită diversităţii şi complexităţii componentelor nestructurale, evaluarea siguranţei seismice se va face de echipe pluridisciplinare de experţi tehnici atestaţi conform legislaţiei în vigoare (ingineri structurişti, ingineri de instalaţii, arhitecţi).

E.1.2 CNS care sunt supuse evaluării seismice

E.1.2.1 Criterii pentru stabilirea CNS care sunt supuse evaluării seismice

(1) CNS se supun evaluării siguranţei seismice în funcţie de: - obiectivele de performanţă seismică stabilite pentru clădire conform E.1.1; - acceleraţia terenului pentru proiectare ag, stabilită conform P 100-1/2006; - nivelul de vulnerabilitate potenţial al componentei; - categoriile de risc seismic (pierderi aşteptate) datorate avarierii componentei.

(2) Evaluarea seismică a CNS se face numai pentru elementele care prezintă următoarele categorii de risc seismic: - afectarea siguranţei vieţii (SV); - pierderi importante de valori materiale şi culturale (PV);


98

- întreruperea funcţionării normale (IF); Severitatea riscurilor acestor categorii de riscuri pentru diferitele tipuri de CNS, în funcţie de intensitatea acceleraţiei terenului pentru proiectare, se poate aprecia, orientativ, din tabelele E.1a şi E.1b.

NOTĂ Tabelele se referă la CNS din clădirile curente. Pentru clădirile cu funcţiuni speciale, clasificarea riscurilor pentru unele CNS poate fi mai severă.

(3) Riscul pentru siguranţa vieţii datorat căderii parţiale/totale a CNS este diferenţiat în funcţie de poziţia acestora în clădire: - către spaţii unde sunt posibile aglomerări de persoane (spre stradă, în curţile şcolilor, în atriumuri, în săli de sport sau de spectacole, etc); - către/pe căile de evacuare (în interiorul/exteriorul clădirii); - în încăperile cu funcţiuni esenţiale ale clădirilor din clasa I de importanţă şi de expunere; - în sălile cu aglomerări de persoane din clasa II de importanţă şi de expunere; - în spaţiile/încăperile cu funcţiuni curente; - în spaţiile care nu sunt, de regulă, accesibile oamenilor (curţi interioare, depozite,etc).

(4) În vederea evaluării, CNS a căror avariere poate conduce la întreruperea funcţionării normale a unor clădiri cu funcţiuni vitale vor fi identificate/stabilite de personalul de specialitate al unităţilor respective.

(5) Identificarea CNS a căror avariere conduce la pierderi materiale şi culturale importante se stabileşte de către: - investitorii/utilizatorii respectivi, în cazul în care se pot produce numai pierderi materiale (pe baza unor scenarii de avariere propuse de inginerii structurişti); - specialiştii în evaluarea valorilor culturale care nu pot fi cuantificate prin preţuri.

Tabelul E.1a Niveluri de risc pentru CNS în funcţie de acceleraţia terenului pentru proiectare (ag). Componente arhitecturale (elemente de construcţie)

Tipul elementului ag SV IF PV

Pereţi despărţitori din zidărie (pe căile de acces)

0,08g L (L) L (L) L (L) 0,12÷0,16g H (H) H (M) H (L) ≥0,20g H (H) H (M) H (L)

Pereţi despărţitori uşori (pe căile de acces)

0,08g L (L) L (L) L (L) 0,12÷0,16g M (H) M (M) H (L) ≥0,20g M (H) H (M) H (L)

Tavane suspendate (pe căile de acces)

0,08g L (L) L (L) L (L) 0,12÷0,16g M (H) M (M) M (L) ≥0,20g H (H) H (M) H (L)

Corpuri de iluminat suspendate

0,08g L L L 0,12÷0,16g H L L ≥0,20g H M M

Iluminat de siguranţă

0,08g L L L 0,12÷0,16g M L L ≥0,20g H M L

Uşi principale de acces

0,08g L L L 0,12÷0,16g L L L ≥0,20g M M M

Scări

0,08g L L L 0,12÷0,16g H M L ≥0,20g H M H

Parapeţi, cornişe, atice, ornamente exterioare

0,08g M M L 0,12÷0,16g H H L ≥0,20g H H L

Faţade din sticlă

0,08g L L L 0,12÷0,16g M M L ≥0,20g H M M

Garduri de incintă

0,08g L L L 0,12÷0,16g L L L ≥0,20g H H M


99

Tabelul E.1b Instalaţii şi echipamente

Tipul elementului ag SV PV IF

Generator electric de rezervă

0,08g L L M 0,12÷0,16g L M H ≥0,20g L H H

Transformator electric

0,08g L L L 0,12÷0,16g L L L ≥0,20g M M M

Instalaţii de sprinklere

0,08g L M M 0,12÷0,16g L M M ≥0,20g M H H

Reţele de apă caldă şi rece

0,08g L L L 0,12÷0,16g M M M ≥0,20g M M M

Componentele ascensoarelor (cabluri, şine, contragreutate)

0,08g L L L 0,12÷0,16g H M M ≥0,20g H M M

Scări rulante

0,08g L L L 0,12÷0,16g L M L ≥0,20g L M L

Boilere şi vase de presiune în locuinţe

0,08g L L L 0,12÷0,16g M H L ≥0,20g M H L

Aparate de condiţionare montate pe acoperiş

0,08g L M L 0,12÷0,16g L M L ≥0,20g M H M

Boilere şi aparate de condiţionare în încăperi

0,08g L L L 0,12÷0,16g H M L ≥0,20g H M L

Coşuri de fum şi ventilaţie la locuinţe

0,08g L L L 0,12÷0,16g M M L ≥0,20g H M M

• L - risc scăzut, M - risc moderat, H - risc ridicat

E.1.2.2 Lista CNS care sunt supuse evaluării seismice

(1) Componentele nestructurale ale clădirilor se supun evaluării seismice, conform prezentului cod, în mod diferenţiat, în funcţie de: - obiectivul de performanţă pentru care se face evaluarea, definit în anexa A; - valoarea acceleraţiei terenului pentru proiectare ag la amplasament.

(2) Sunt exceptate de la evaluare, atât pentru obiectivul de performanţă de bază (OPB) limitarea degradărilor cât şi pentru OPB siguranţa vieţii, componentele care prezintă risc seismic redus enumerate în P 100-1/2006, 10.2(4).

(3) Pentru OPB limitarea degradărilor, evaluarea siguranţei seismice se va face pentru subsistemul componente nestructurale, definit la 10.1.2 din P 100-1/2006, cu excepţia celor prevăzute la 10.2(4) din P 100-1/2006, indiferent de valoarea ag.

(4) Valoarea acceleraţiei terenului pentru proiectare ag utilizată pentru verificarea nivelurilor de performanţă corespunzătoare OPB limitarea degradărilor se va lua conform prevederilor P 100-1/2006, 4.6.3.2 cu excepţiile prevăzute la 10.3.2(4).

(5) Pentru clădirile la care sunt fixate obiective de performanţă superioare (OPS) pentru limitarea degradărilor, verificarea prin calcul, cu acceleraţii de proiectare sporite conform Anexei A, se va face numai pentru: - CNS din spaţiile destinate funcţiunilor de bază, a căror continuitate trebuie asigurată (spaţiile propriu zise şi spaţiile serviciilor aferente); - CNS aflate pe căile de acces/evacuare şi cele din exteriorul clădirii (către spaţii accesibile publicului).


100

Pentru celelalte spaţii din clădire, evaluarea siguranţei seismice a CNS se va face considerând limitarea degradărilor ca obiectiv de performanţă de bază (OPB).

(6) Pentru obiectivul de performanţă de bază (OPB) siguranţa vieţii, evaluarea siguranţei se va face numai pentru elementele subsistemului CNS notate cu "da" în tabelele E.2a şi E.2b, în funcţie de valoarea acceleraţiei terenului pentru proiectare.

E.1.3 Niveluri de performanţă seismică pentru CNS

(1) Nivelurile de performanţă seismică ale CNS se definesc, diferenţiat, în funcţie de obiectivele de performanţă de bază (OPB) pentru clădirea în ansamblu: - siguranţa vieţii (SV); - limitarea degradărilor (LD).

(2) Nivelurile de performanţă pentru CNS descrise în continuare sunt condiţionate de realizarea nivelurilor de performanţă corespunzătoare pentru structura clădirii.

Tabelul E.2a Evaluarea siguranţei CNS în funcţie de acceleraţia terenului pentru proiectare (ag). Componente arhitecturale (elemente de construcţie)

Categoria şi tipul componentelor nestructurale ag≥0,16g ag≤0,12g

A.1 Elemente ataşate anvelopei construcţiei: - parapeţi, atice, coşuri de fum şi de ventilaţie Da Da - ornamente, firme, reclame, antene de televiziune şi similare, indiferent de modul de prindere de structura principală

Da Da

A.2 Elemente ale anvelopei - elemente propriu zise Da Nu - placaje şi finisaje cu elemente şi prinderi ductile Da Nu - placaje şi finisaje cu elemente şi prinderi fragile Da Da - prinderi şi rigidizări ale elementelor anvelopei Da Da A.3 Elemente de compartimentare, fixe sau amovibile, inclusiv finisaje şi tâmplării înglobate - pereţi nestructurali interiori din zidărie simplă/panouri de beton greu

Da Nu

- pereţi nestructurali uşori (tip gips-carton) Nu Nu - pereţi nestructurali/închideri către spaţii interioare din sticlă Da Da A.4 Tavane false - aplicate direct pe structură Nu Nu - suspendate Da Nu A.5 Garduri de incintă Da Nu

Tabelul E.2b Instalaţii şi echipamente

Categoria şi tipul componentelor nestructurale ag≥0,16g ag≤0,12g

B. Instalaţii B.1 Instalaţii sanitare (alimentare cu apă, evacuarea apelor uzate) - sisteme de conducte pentru stingerea incendiilor Da Nu - sisteme de conducte sub presiune Da Nu B.2 Instalaţii electrice/iluminat - sisteme de cabluri principale Da Nu - sisteme de iluminat de siguranţă Da Nu - corpuri de iluminat incluse în tavane suspendate Da Nu B.4 Instalaţii speciale cu utilaje care operează cu abur sau apă la temperaturi ridicate - boilere, cazane Da Da - vase de presiune rezemate pe manta sau aşezate liber Da Da


101

C. Echipamente electromecanice - ascensoare şi scări rulante Da Nu D. Mobilier - mobilier din unităţi medicale, de cercetare, inclusiv sistemele de computere; mobilier de birou (rafturi, clasoare, dulapuri)

Da Nu

- mobilier din muzee de interes naţional Da Da - mobilier şi dotări speciale din construcţii din clasa de importanţă I şi de expunere la cutremur (panouri de comandă ale dispeceratelor din servicii de urgenţă, din unităţi de pompieri, poliţie, centrale telefonice, echipamente din staţii de radiodifuziune/televiziune)

Da Da

- rafturi din oţel din magazine şi din depozite accesibile publicului Da Nu

(3) Nivelurile de performanţă seismică ale CNS asociate celor două trepte ale obiectivului de limitare a degradărilor pentru clădire definite la E.1.1 (3) sunt descrise, orientativ, după cum urmează: • Clădire complet funcţională, cu deteriorări foarte uşoare ale CNS:

- fisuri minore la faţade, pereţi despărţitori şi tavane; funcţionarea clădirii nu este condiţionată de remedierea acestora, care poate fi făcută oricând doreşte utilizatorul;

- toate sistemele importante pentru exploatarea normală (iluminat, sanitare, condiţionare, sistemele de calculatoare) rămân funcţionale, eventual cu alimentare din surse de rezervă. • Clădire care poate fi ocupată imediat, cu deteriorări uşoare ale CNS:

- fisuri minore la faţade (inclusiv spargerea unor geamuri); - fisuri minore şi desprinderi ale unor placaje/panouri la pereţii despărţitori şi la tavane

din încăperile cu funcţiuni auxiliare; - instalaţiile de protecţie la incendiu, de avertizare, de iluminat de siguranţă şi similare,

rămân funcţionale; - instalaţiile care nu sunt esenţiale, echipamentele şi bunurile din clădire se află, în

general, în siguranţă dar este posibil să nu funcţioneze/ să nu poată fi utilizate datorită unor defecţiuni mecanice minore sau a lipsei de utilităţi (alimentare cu apă, cu energie electrică, etc.);

- ascensoarele şi scările rulante nu sunt avariate (pot fi utilizate după revizie).

(4) Nivelul de performanţă seismică al CNS, corespunzător obiectivului de siguranţa vieţii pentru clădire, se defineşte prin avarii moderate-extinse ale CNS. Se acceptă producerea unui număr mare de avarii ale CNS, cu grade diferite de severitate; uneori este posibil ca reparaţiile necesare să nu fie acceptabile din punct de vedere al costurilor şi/sau al dificultăţilor tehnice. În unele cazuri, se poate produce rănirea oamenilor, în interiorul şi/sau în exteriorul clădirii, prin căderea în timpul cutremurului a unor CNS sau a unor fragmente de CNS, dar, în general, riscul de pierdere a vieţii, din acest motiv, este foarte scăzut dar riscul prăbuşirii parţiale a CNS, în cazul unor replici de intensitate comparabilă cu cea a şocului principal, este relativ ridicat. Starea de avariere a principalelor categorii de CNS poate fi descrisă, orientativ, astfel: - nu se produce ieşirea din plan a pereţilor şi/sau răsturnarea elementelor majore rezemate în consolă (parapeţi, atice, ornamente grele, calcane, frontoane); - faţadele vitrate de mari dimensiuni suferă avarii importante (inclusiv expulzarea/căderea unor panouri-rame şi/sau numai a sticlei); - sunt avarii extinse la pereţii despărţitori, la tavane suspendate, la corpuri de iluminat, etc., dar riscul de cădere a acestora este redus; - folosirea căilor de evacuare este dificilă din cauza căderii unor finisaje/placaje sau a răsturnării unor obiecte;


102

- instalaţiile esenţiale (de alarmare şi stingere a incendiilor, iluminatul de siguranţă) sunt scoase din funcţiune parţial/total; - cele mai multe sisteme de instalaţii curente şi echipamente sunt avariate şi nu mai pot fi utilizate (în unele cazuri se produc scurgeri de apă/inundaţii care implică pagube suplimentare prin distrugerea finisajelor şi/sau a bunurilor din clădire).

(5) Nivelul de performanţă seismică al CNS, corespunzător deformării structurale din apropierea prăbuşirii (a se vedea P 100-1/2006, 2.1), se defineşte prin avarii severe-generalizate ale CNS. Avarierea CNS se manifestă prin căderea unor elemente şi/sau subansambluri minore dar componentele majore, cu dimensiuni şi mase mari, rămân stabile/asigurate împotriva căderii (mai ales cele amplasate către spaţiile accesibile unui număr mare de persoane). Ca urmare a avariilor nu mai sunt utilizabile: căile de evacuare, instalaţiile de alarmare şi de stingere a incendiului şi, practic, toate sistemele vitale. Există un risc semnificativ pentru siguranţa vieţii datorită, în principal, elementelor minore care s-au prăbuşit şi elementelor majore care se află, în cele mai multe cazuri, în echilibru limită. Riscul prăbuşirii totale în cazul unor replici de mică intensitate este ridicat. Starea de avariere a principalelor categorii de CNS poate fi descrisă, orientativ, după cum urmează: - în cele mai multe cazuri, se produce blocarea căilor de evacuare; - pereţii de umplutură şi parapeţii care nu au fost asiguraţi satisfăcător au căzut sau sunt în echilibru instabil, idem mobilierul din încăperi; - avarii extinse la toate instalaţiile şi echipamentele (inclusiv cele vitale).

E.2 Evaluarea siguranţei seismice a CNS

(1) Evaluarea siguranţei seismice a CNS se face prin două procedee: - analiză calitativă; - metode de calcul cu diferite niveluri de complexitate.

(2) Utilizarea celor două procedee se face diferenţiat, în funcţie de valoarea acceleraţiei terenului pentru proiectare ag, de obiectivul de performanţă, de vulnerabilitatea seismică potenţială a componentei şi de riscurile care decurg prin avarierea seismică a acesteia. Pentru evaluarea siguranţei seismice a CNS, cele două procedee pot fi utilizate separat (de exemplu, încadrarea în categoria componentelor nesigure numai pe baza analizei calitative, a se vedea E.2.2) sau împreună (de exemplu, în cazul componentelor încadrate în categoria sigure după analiza calitativă dar care necesită verificarea prin calcul, conform E.2.2 (5)).

E.2.1 Criterii de evaluare calitativă a CNS

(1) Evaluarea calitativă a siguranţei seismice a CNS va avea în vedere următoarele criterii de apreciere:

i. Alcătuirea CNS şi a legăturilor sale cu structura sau cu alte CNS care îi asigură stabilitatea.

ii. Starea de degradare a CNS şi a prinderilor acestora la data evaluării (expertizării).

iii. Interacţiunile posibile ale CNS cu structura sau cu alte CNS.

(2) Principalele tipuri de avarii ale CNS care se au în vedere pentru definirea stării de degradare sunt următoarele (lista nu este limitativă):


103

• Componente arhitecturale (elemente de construcţie): - zidării şi panouri de faţadă: fisuri, crăpături, căderea tencuielii, avarierea panourilor şi a

prinderilor, spargerea geamurilor, căderea placajelor, căderea zidurilor; - decoraţii, ornamente: fisuri, crăpături, dislocări şi alte avarii care pot conduce la căderea unor

piese masive, grele; - faţade cortină: fisurarea geamurilor, deteriorarea garniturilor, deformarea scheletului,

deformarea /ruperea prinderilor de structură, căderea panourilor vitrate; - pereţi de compartimentare din zidărie: fisuri, crăpături, dislocări, desprinderea tencuielilor,

prăbuşirea parapeţilor şi a pereţilor cu înălţime parţială; - pereţi de compartimentare uşori (cu schelet din lemn/metal şi panouri din tencuială sau gips-

carton): desfacerea finisajelor, deprinderea panourilor, deformarea scheletului, prăbuşire; - tavane uşoare suspendate: căderea panourilor din rame, avarii pe contur prin ciocnirea ramei

de pereţi, dezmembrarea cadrului purtător (separarea riglelor secundare de cele principale, cedarea unor elemente de prindere);

- tavane grele din tencuială (ipsos): fisuri, crăpături, desprindere locală, cădere parţială/totală.

• Instalaţii: - ţevi, conducte: desprinderea legăturilor, rupere, pierderi de lichid/aburi; - elemente înglobate în tavane suspendate (corpuri de iluminat, guri de ventilaţie, sprinklere):

căderea din tavanul suspendat, ruperea capetelor sau conductelor de apă; - boilere: lunecarea, ruperea conductelor de alimentare (gaz sau motorină), ruperea sau

deformarea ţevilor, blocarea supapelor de avarie; - instalaţii de condiţionare: lunecare, răsturnare, pierderea lichidului de răcire; - generatoare electrice de urgenţă (de rezervă): avarierea izolatorilor de vibraţii, ruperea

legăturilor de alimentare (motorină, energie, linii de comandă), blocarea elementelor mecanice, ruperea liniilor electrice;

- pompe pentru apa de incendiu: ruperea buloanelor de ancoraj, deplasarea pompei în raport cu motorul, ruperea conductelor;

- rezervoare locale: avarierea vasului, ruperea conductelor/ţevilor; - echipamente de comunicaţii: alunecare, răsturnare, răsucire care produc ieşirea din funcţiune; - transformatori principali: alunecare, răsturnare, pierderea uleiului, ruperea/avarierea

izolatorilor; - panouri electrice principale: alunecare sau răsturnare, spargerea sau avarierea ţevilor sau

barelor colectoare.

• Echipamente: - ascensoare (cu tracţiune): ieşirea contragreutăţii de pe şine, ciocnirea cabinei cu

contragreutatea, ieşirea cablurilor de pe scripete, dislocarea echipamentelor; - alte echipamente fixe: alunecare sau răsturnare, avarierea echipamentelor alăturate şi a

legăturilor cu acestea.

(3) Evaluarea calitativă a CNS implică parcurgerea următoarelor etape: - inventarierea CNS din clădire (inventariere cantitativă şi localizare); - evaluarea vulnerabilităţii fiecărei categorii, în raport cu criteriile de acceptare; - identificarea riscurilor care rezultă din avarierea seismică pentru fiecare categorie de CNS şi pentru fiecare locaţie identificată (utilizând orientativ tabelele E.1a şi E.1b).

(4) Evaluarea calitativă trebuie să fie efectuată, pentru fiecare categorie de CNS din clădire, cel puţin pentru numărul de elemente prevăzut în continuare:

i. În cazul în care există proiectul clădirii, se examinează cel puţin o componentă din fiecare categorie. Dacă, pentru proba examinată, se constată conformitatea execuţiei cu proiectul, nu sunt necesare investigaţii suplimentare şi prevederile din proiect pot fi utilizate pentru aprecierea siguranţei componentei. Dacă proba nu este conformă cu prevederile proiectului se examinează cel puţin 10% din totalul componentelor similare.


104

ii. În cazul în care nu sunt disponibile detaliile de execuţie din proiectul clădirii se examinează cel puţin trei componente din fiecare categorie. Dacă nu se constată diferenţe între acestea, caracteristicile respective pot fi considerate reprezentative pentru toate componentele similare din clădire. Dacă există diferenţe între cele trei componente, cercetarea se va extinde la cel puţin 20% din totalul componentelor din categoria respectivă.

E.2.2 Criterii de acceptare pentru analiza calitativă

(1) Pentru stabilirea nivelului de siguranţă pe baza analizei calitative, alcătuirea şi detalierea CNS din clădirile existente vor fi comparate cu prevederile capitolului 10 din P 100-1/2006 pentru CNS din clădirile noi şi cu cerinţele din tabelul E.3.

(2) CNS şi prinderile lor, care corespund prevederilor de alcătuire din P 100-1/2006, vor fi considerate sigure pentru obiectivul de performanţă respectiv fără a mai fi necesară verificarea prin calcul, cu excepţia CNS care se încadrează în prevederile de la E.1.2.2 (5).

(3) CNS şi prinderile lor care nu corespund prevederilor din tabelul E.3 (notate cu "NU") vor fi considerate nesigure fără a mai fi necesară evaluarea prin calcul.

(4) Pentru CNS care satisfac condiţiile din tabelul E.3 (notate cu “DA”) se va trece la examinarea detaliată a următoarelor aspecte: - starea prinderilor (rupere, deplasare din poziţie, coroziune, fisurarea elementului în care este fixată ancora, etc.); - starea CNS (deplasare din poziţie, ruperea ancorajelor, coroziune, fisurare). În cazul în care, din această verificare, rezultă că starea CNS şi/sau a prinderilor acestora la data evaluării (expertizării) este necorespunzătoare, elementele respective se declară nesigure fără a mai fi necesară evaluarea prin calcul.

(5) Elementele care satisfac condiţiile calitative de la (4), vor fi evaluate în continuare prin calcul, în conformitate cu prevederile de la E.1.2.2 (4)÷(6). Se vor verifica, după caz, cerinţele de stabilitate, de rezistenţă şi de rigiditate conform E.2.3.

Tabelul E.3 (informativ) Listă de verificare a riscului seismic al CNS

Tipul elementului Da Nu

Pereţii despărţitori din zidărie sunt armaţi ? Pereţii despărţitori din zidărie sunt legaţi cu pereţi transversali dispuşi la distanţe aproximativ egale cu înălţimea liberă ?

Pereţii despărţitori uşori (cu schelet) sunt fixaţi peste nivelul tavanului? Pereţii despărţitori uşori (cu schelet) au spaţii libere pe contur pentru preluarea deplasărilor structurii ?

Pereţii despărţitori uşori care suportă mobilier suspendat sunt rigidizaţi sau fixaţi peste nivelul tavanului ?

Elementele majore din zidărie (calcane, timpane) sunt ancorate de şarpantă sau au structură proprie ?

Parapeţii din zidărie nearmată au raport înălţime/ grosime mai mare de 1,5 ? Tavanele suspendate sunt prinse cu elemente diagonale (sârme) şi verticale (montanţi rigizi)?

Tavanele din ipsos aplicate direct pe structură sunt prinse cu elemente de siguranţă ? Corpurile de iluminat incluse în tavanul suspendat au elemente proprii de susţinere ? Corpurile de iluminat suspendate, independente de tavan, au prinderi de siguranţă împotriva căderii sau balansului excesiv?

Corpurile de iluminat de siguranţă sunt protejate împotriva căderii de pe suporţi? Scările metalice (inclusiv din clădirile etajate sunt prevăzute cu reazeme deplasabile care pot prelua deplasările relative de nivel?


105

Instalaţiile clădirii care traversează căile de acces sunt prinse cu elemente sigure împotriva căderii ?

Mobilierul aflat pe căile de acces este ancorat sigur de pereţi ? Există suficient spaţiu pe căile de acces pentru a permite trecerea dacă mobilierul neancorat se răstoarnă?

Suprafeţele vitrate sunt prevăzute cu spaţii pentru preluarea deplasărilor laterale? Suprafeţele vitrate de mari dimensiuni, inclusiv vitrinele sunt executate cu geamuri de siguranţă?

Panourile de sticlă deasupra uşilor şi luminatoarele sunt executate cu geam de siguranţă?

Parapeţii şi aticele sunt armaţi şi fixaţi adecvat? Ornamentele şi placajele faţadelor sunt fixate sigur de pereţii suport ? Generatorul electric de rezervă este asigurat împotriva deplasării laterale dacă este montat pe izolatori?

Acumulatorii de rezervă sunt bine fixaţi de rafturi? Rafturile de baterii sunt fixate de planşeu/perete? Transformatoarele electrice sunt fixate de planşeu sau de perete? Cablurile electrice pot prelua deplasarile relative între punctele fixe? Detectoarele de fum şi incendiu sunt asigurate împotriva căderii? Componentele sistemului de sprinklere sunt fixate împotriva deplasărilor laterale? Pompele de apă pentru incendiu sunt bine ancorate ? Boilerele şi vasele de presiune sunt bine ancorate de perete sau de planşeu? Ţevile de gaz sunt fixate lateral? Cabina ascensorului este bine fixată de şine? Contragreutatea ascensorului este bine fixată de şine?

(6) Rezultatele analizei calitative, pot fi acceptate şi dacă se constată că sunt satisfăcute prevederile unor reglementări specifice recunoscute (standarde internaţionale, naţionale, norme de produs) care includ măsuri explicite, de dimensionare şi de alcătuire constructivă, privind protecţia seismică, pentru următoarele categorii de CNS: - pereţi cortină; - pereţi despărţitori din sticlă; - tavane suspendate; - echipamente de încălzire şi ventilaţii; - sisteme de conducte pentru stingerea incendiilor; - sisteme de conducte pentru substanţe periculoase; - corpuri de iluminat; - pardoseli înălţate; - ascensoare şi scări rulante.

E.2.3 Criterii de evaluare prin calcul a CNS

(1 ) Verificare prin calcul a nivelului de siguranţă al CNS se face, diferenţiat, în funcţie de gradul de sensibilitate al acestora la cele două efecte ale cutremurului definite conform P 100-1/2006, 10.1.1 (4):

I. Efectul direct al forţelor de inerţie corespunzătoare produsului dintre masa CNS şi acceleraţia pe care aceasta o capătă în timpul cutremurului (elemente sensibile la acceleraţia produsă de cutremur la nivelul prinderilor).

II. Efectul indirect rezultat din deformaţiile impuse CNS prin deplasările laterale relative ale punctelor de prindere/de contact cu structura principală (elemente sensibile la deformaţiile impuse de cutremur componentei).

(2) Tipul verificărilor este dat în tabelul E.4 pentru principalele categorii de CNS.


106

Tabelul E.4 Tipul verificării seismice pentru CNS

Categoria componentei nestructurale Tipul verificării Efect direct

Efect indirect A Componente arhitecturale

A1 Elemente ataşate anvelopei: finisaje, elemente de protecţie termică sau elemente decorative din cărămidă, beton, piatră, materiale ceramice, sticlă sau similare, care au ca suport elementele de închidere, structurale sau nestructurale (elemente lipite de faţadă sau ancorate de faţadă)

V2

V1

Copertine, balustrade, atice, profile ornamentale, marchize, statui, firme/reclame rezemate în consolă, antene

V1 ----

A2 Elementele structurii proprii a anvelopei - panouri de perete pline sau vitrate, montanţi, rigle, buiandrugi, centuri şi alte elemente care nu fac parte din structura principală a construcţiei; tâmplăriile înglobate, inclusiv geamurile/sticla

V2

V1

A3 Elemente de compartimentare interioară fixe sau amovibile (inclusiv finisajele şi tâmplăriile înglobate): grele şi uşoare

V2 V1

A4 Tavane suspendate: - aplicate direct pe structură - suspendate

V1 V2

...... V1

A5 Scări V1 V2 B1÷B4 Echipamente, utilaje V1 -----

Conducte şi ţevi V1 V2 C1÷C2 Echipamente electromecanice V1 V2 D1÷D3 Mobilier şi alte dotări V1 ----

Notaţii: • V1 - verificare de bază • V2 - verificare suplimentară

(3) La evaluarea siguranţei se va ţine seama şi de faptul că intensitatea relativă a celor două efecte asupra CNS depinde şi de amploarea incursiunilor structurii în domeniul postelastic:

a. Pentru structurile proiectate cu valori mari ale factorului de comportare q, valoarea acceleraţiei de nivel este mai mică decât cea corespunzătoare structurilor cu răspuns cvasielastic (calculate cu valori mici ale factorului de comportare q) şi, din acest motiv, CNS care sunt sensibile la acţiunea "directă" a cutremurului sunt mai puţin solicitate;

b. În situaţia menţionată la "a", CNS care sunt sensibile la acţiunea "indirectă" a cutremurului trebuie să poată prelua deplasări relative mai mari ale punctelor de prindere decât cele care se produc la structurile cu răspuns cvasielastic.

E.2.3.1 Verificarea prin calcul a CNS pentru efectul direct al acţiunii seismice

E.2.3.1.1 Forţe seismice de proiectare

(1) Pentru verificarea siguranţei CNS sub efectul direct al acţiunii seismice, pentru nivelul de performanţă limitarea degradărilor, forţa seismică orizontală de proiectare se va calcula cu relaţia (10.1) din P 100-1/2006, cu limitările date de (10.2) şi (10.3). Coeficienţii de calcul γCNS, βCNS, qCNS şi Kz se vor lua conform P 100-1/2006, 10.3.1.3, pentru componentele nestructurale din clădirile noi.

(2) În condiţiile de la (1) forţa seismică verticală de proiectare se va calcula cu relaţia (10.1) din P 100-1/2006, cu valoarea de proiectare a acceleraţiei componentei verticale avg = 0,7ag, conform P 100-1/2006, relaţia (3.16).


107

(3) Pentru verificarea siguranţei CNS sub efectul direct al acţiunii seismice, pentru nivelul de performanţă siguranţa vieţii, forţa seismică orizontală de proiectare se va calcula cu relaţia

FCNS = 4 γCNSagmCNS (E.1)

unde coeficientul de importanţă γCNS se va lua conform P 100-1/2006, 10.3.1.3.1.

(4) În condiţiile de la (3) forţa seismică verticală de proiectare se va calcula cu relaţia (E.1) cu valoarea de proiectare a acceleraţiei componentei verticale avg = 0,7ag.

(5) Forţele seismice static echivalente determinate la (1) ÷ (4) vor fi aplicate pe direcţiile principale ale CNS, în centrul de greutate al acesteia sau vor fi distribuite proporţional cu masa proprie a componentei respective.

(6) Efectele forţelor seismice de proiectare orizontale şi verticale determinate la (1), (2) şi respectiv la (3), (4), se combină după regulile stabilite pentru clădirile noi, conform P 100-1/2006, 4.5.3.6.

(7) Pentru evaluarea siguranţei, efectele forţelor seismice se combină cu efectele celorlalte încărcări conform prevederilor din CR 0-2005.

E.2.3.1.2 Criterii de acceptare

(1) Condiţia de stabilitate pentru CNS solicitate de acţiunea seismică directă este considerată îndeplinită dacă, sub efectul forţei seismice de proiectare determinată cu relaţia (E.1) sau cu relaţia (10.1) din P 100-1/2006, momentul de răsturnare multiplicat cu factorul 1,5, este mai mic, cel mult egal, cu momentul de stabilitate asigurat de greutatea proprie, ţinând seama de legăturile capabile să preia atât forţe de întindere cât şi forţe de compresiune. La calculul momentului de stabilitate, efectul favorabil al greutăţii proprii se reduce cu 10% iar efectul forţelor de frecare se neglijează.

(2) Condiţia de rezistenţă pentru CNS este considerată îndeplinită dacă sunt satisfăcute următoarele două condiţii: - eforturile secţionale care se dezvoltă în CNS şi în prinderile acesteia, pentru forţele seismice de proiectare determinate cu relaţia (E.1) sau cu relaţia (10.1) din P 100-1/2006, sunt mai mici, cel mult egale cu eforturile capabile calculate cu rezistenţele date la (5); - eforturile capabile ale prinderilor cu ancore înglobate în beton sau zidărie sunt cu 30% mai mari decât eforturile în prinderi corespunzătoare rezistenţei componentei pe care o fixează.

(3) Pentru prinderile care asigură stabilitatea CNS ataşate anvelopei clădirii şi a boilerelor şi vaselor de presiune se va respecta condiţia impusǎ prin relaţia (10.7) din P 100-1/2006.

(4) Pentru verificarea siguranţei conform prevederilor de la (3), eforturile din prinderi determinate cu forţele de proiectare de la (1) vor fi majorate cu 30% conform P 100-1/2006, 10.4.1.2 (1). (5) Eforturile capabile ale componentelor nestructurale se vor calcula utilizând rezistenţele materialelor respective după cum urmează:

i. Pentru materiale fragile, rezistenţele caracteristice împărţite la coeficientul de siguranţă pentru material (γM) şi la factorul de încredere (CF) determinat din tabelul 4.1.

ii. Pentru materiale ductile, rezistenţele medii, împărţite la coeficientul de siguranţă pentru material (γM) şi la factorul de încredere (CF) determinat din tabelul 4.1.


108

(6) Eforturile capabile ale prinderilor se vor determina cu rezistenţele de la (5), caracterul fragil / ductil fiind stabilit în funcţie de proprietăţile materialului ancorei şi ale materialului în care aceasta este fixată. Prinderile cu ancore fixate în zidărie sau în beton vor fi considerate prinderi fragile.

E.2.3.2 Verificare prin calcul pentru efectul indirect al acţiunii seismice

E.2.3.2.1 Deplasările laterale de proiectare

(1) Pentru verificarea siguranţei CNS sub efectul indirect al acţiunii seismice, în raport cu nivelurile de performanţă limitarea degradărilor şi siguranţa vieţii, deplasările relative de proiectare se vor calcula conform prevederilor P 100-1/2006, 10.3.2, pentru CNS din clădirile noi.

(2) Deplasările relative de proiectare de la (1) se calculează pentru acceleraţia de proiectare corespunzătoare obiectivelor de performanţă respective. În cazul obiectivului de performanţă limitarea degradărilor acceleraţia seismică se ia conform prevederilor P 100-1/2006, 4.6.3.2 cu excepţiile prevăzute la 10.3.2 (4).

(3) Deplasările relative produse de acţiunea seismică se adăugă deplasărilor existente produse de alte categorii de încărcări şi/sau de alte acţiuni (cedări de fundaţii, deplasări şi/sau deformaţii din curgerea lentă, din temperatură, etc.).

E.2.3.2.2 Criterii de accceptare

(1) Siguranţa CNS faţă de efectul indirect al acţiunii seismice de proiectare determinat conform E.2.3.2.1 va fi considerată satisfăcută dacă: I. Pentru CNS aşezate vertical (prinse de două planşee la cote diferite), cum sunt pereţi despărţitori, faţade cortină, uşoare sau grele, etc., deplasarea relativă a punctelor de prindere, calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2, este mai mică, cel mult egală, cu deplasarea limită acceptabilă care rezultă din evaluarea analitică a CNS (de exemplu deplasarea laterală care produce fisurarea unui perete despărţitor din zidărie) sau care este dată în fişa tehnică a componentei/ materialului respectiv. II. Pentru sistemele de instalaţii ale căror componente nu sunt fixate rigid împotriva răsturnării/deplasării laterale (echipamentele rezemate pe izolatori de vibraţii) deplasarea relativă a acestora este mai mică, cel mult egală, cu deplasarea care poate fi preluată de elementele de legătură cu alte CNS (cum sunt sistemele de conducte legate de echipamentul respectiv).

E.2.3.3 Alte prevederi privind verificarea prin calcul

(1) În cazuri justificate pot fi utilizate şi alte metode, ştiinţific recunoscute, pentru determinarea acceleraţiei seismice a clădirii la nivelul punctelor de prindere ale CNS (metoda spectrelor de etaj, de exemplu) şi a deplasărilor relative între punctele de prindere.

E.2.4 Încadrarea CNS în categorii de vulnerabilitate

(1) Evaluarea vulnerabilităţii fiecărei categorii/tip de CNS se face în raport cu criteriile de acceptare, calitative şi cantitative, date la E.2.2 şi E.2.3. Pe baza acestor criterii, utilizând raţionamente inginereşti şi, în funcţie de rezultatele calculului, CNS vor fi încadrate într-una din următoarele categorii de vulnerabilitate:


109

a. Vulnerabilitate seismică ridicată: Componenta nu este ancorată sau prinderile au calitate necorespunzătoare (sunt insuficiente, executate incorect sau puternic degradate) şi din această cauză există o probabilitate ridicată de cădere datorată acţiunii seismice directe sau indirecte la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare obiectivului de performanţă stabilit. În aceeaşi categorie pot fi încadrate şi CNS care nu prezintă defecţiuni majore de ancorare dar pentru care există una dintre următoarele limitări:

- forţa capabilă a CNS şi/sau a prinderilor este mai mică decât ½ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) sau

- deplasarea relativă între punctele de prindere care poate fi preluată de CNS este mai mică decât ½ din deplasarea relativă calculată conform 10.3.2 din P 100-1/2006.

b. Vulnerabilitate seismică moderată: Componenta este ancorată dar prinderile prezintă un grad redus de siguranţă astfel încât există o probabilitate de cădere care nu poate fi neglijată la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare obiectivului de performanţă stabilit. În aceeaşi categorie pot fi încadrate şi CNS care nu prezintă defecţiuni majore de ancorare dar pentru care există una dintre următoarele limitări:

- forţa capabilă a CNS şi/sau a prinderilor este cuprinsă între ½ ÷ ⅔ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) sau

- deplasarea relativă între punctele de prindere care poate fi preluată de CNS este cuprinsă între ½ ÷ ⅔ din deplasarea relativă calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2.

c. Vulnerabilitate seismică scăzută: Componenta este corect ancorată (în condiţii comparabile cu cele cerute pentru clădirile noi, conform P 100-1/2006, 10.4.1) şi prinderile prezintă un grad suficient de siguranţă, astfel încât există o probabilitate de cădere care poate fi neglijată la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare obiectivului de performanţă stabilit. În cazul în care componenta se află pe/către spaţiile cu aglomerare de persoane sau pe căile de evacuare, pentru a fi încadrată în această categorie, aceasta trebuie să satisfacă şi următoarele condiţii:

- forţa capabilă a CNS şi a prinderilor să fie mai mare decât ¾ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) şi

- deplasarea relativă între punctele de prindere care poate fi preluată de CNS să fie mai mare decât ¾ din deplasarea relativă calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2 . E.2.5 Stabilirea măsurilor pentru reabilitarea seismică a CNS

(1) Toate CNS din clădiri, definite conform P 100-1/2006, 10.1.2(2), care nu satisfac criteriile de acceptare prin analiza calitativă (conform E.2.2) sau prin calcul (conform E.2.3.1.2 şi E.2.3.2.2), cu excepţia componentelor care prezintă risc seismic redus, prevăzute în P 100-1/2006, 10.2(4), vor fi supuse lucrărilor de intervenţie pentru reabilitare seismică.

(2) Categoriile de măsurile pentru reabilitarea seismică a CNS şi amploarea intervenţiilor se stabilesc în funcţie de:

- nivelul de vulnerabilitate determinat conform E.2.4.

- riscul seismic rezultat din avariere, diferenţiat în funcţie

* de acceleraţia seismică de calcul

* categoria de importanţă - expunere a clădirii

* poziţia şi funcţiunea CNS în clădire

- obiectivul de performanţă care trebuie realizat după intervenţie.


110

(3) Identificarea riscurilor care rezultă din avarierea seismică pentru fiecare categorie principală de CNS şi pentru fiecare locaţie identificată se face folosind tabelele E.1a şi E.1b

(4) Pentru reducerea riscurilor generate de avarierea CNS şi pentru optimizarea duratei de intervenţie şi a efortului financiar al investitorului, lucrările de reabilitare a CNS se execută în ordinea de prioritate stabilită conform matricei

Tabelul E.5 Nivelurile de risc corespunzătoare obiectivului siguranţa vieţii pentru componente arhitecturale, instalaţii şi echipamente

Categoria de vulnerabilitate

Nivelul de risc R-ridicat M-moderat S-scăzut

Ridicată 1 4 7 Moderată 2 5 8 Scăzută 3 6 9

(5) În cazul în care reabilitarea se face pentru obiectivul siguranţa vieţii, în tabelul E.5 se introduc nivelurile de risc corespunzătoare coloanei SV din tabelele E.1a şi E.1b, pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

(6) În cazul în care reabilitarea se face numai pentru obiectivul limitarea degradărilor, în tabelul E.5 se introduce cel mai ridicat nivel de risc din coloanele IF sau PV din tabelele E1a şi E.1b pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

(7) În funcţie de obiectivele de performanţă după reabilitare şi de clasa de importanţă-expunere a clădirii, măsurile constructive şi detaliile de execuţie prevăzute pentru reabilitarea CNS pot avea două niveluri:

- nivel maxim: realizarea nivelului de calitate corespunzător CNS din clădirile noi (conform capitolului 10 din P 100-1/2006)

- nivel minim: asigurarea condiţiilor de vulnerabilitate seismică redusă conform E.2.4(1)c.


1-1

ANEXA F (informativă) ÎNDRUMĂTOR DE REABILITARE SEISMICĂ A CLĂDIRILOR EXISTENTE

F.1 Introducere

F.1.1 Conţinut şi domeniu de aplicare

1.1.1 Îndrumătorul de reabilitare seismică a clădirilor existente cuprinde prevederi de

proiectare a intervenţiilor la construcţii afectate de acţiuni seismice sau la construcţii cu vulnerabilitate seismică.

1.1.2 Întocmirea proiectului de intervenţie se va baza pe concluziile raportului de evaluare

seismică a construcţiei, care identifică deficienţele structurale şi nestructurale, şi stabileşte clasa de risc seismic în care se încadrează aceasta.

1.1.3 Prevederile prezentului îndrumător sunt aplicabile structurilor de clădiri din beton

armat, oţel, lemn sau zidărie, precum şi componentelor nestructurale din aceste construcţii.

1.1.4 Îndrumătorul se referă la elementele de concepţie generală a intervenţiei şi conţine

indicaţii pentru alegerea soluţiilor şi tehnicilor de consolidare. Având în vedere varietatea practic nelimitată a condiţiilor seismice, a tipurilor de construcţii şi a tipurilor de deficienţe, îndrumătorul stabileşte în special principiile măsurilor de intervenţie, descriind un număr limitat de soluţii, cu o aplicabilitate mai largă pe considerente de eficienţă, condiţii de execuţie şi economicitate.

Soluţiile prezentate în îndrumător trebuie considerate ca un set de măsuri minimale, fiind posibilă aplicarea şi a altor soluţii care să respecte principiile de bază ale proiectării seismice.

1.1.5 Îndrumǎtorul nu tratează proiectarea de detaliu a lucrărilor de consolidare. 1.1.6 Prezentul îndrumător este alcătuit după cum urmează: F.1 INTRODUCERE

F.1.1 Conţinut şi domeniu de aplicare F.1.2 Obiective de performanţă. Stări limită F.1.3 Terminologie F.2 BAZELE ALEGERII SOLUŢIILOR DE INTERVENŢIE F.2.1 Criterii pentru alegerea soluţiilor de intervenţie F.2.2 Opţiuni pentru strategia de intervenţie F.2.3 Alte strategii posibile F.2.4 Soluţii pentru corectarea deficienţelor de alcătuire a structurii F.3 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DE

BETON ARMAT F.3.1 Tipuri de intervenţii F.3.2 Reparaţii la structurile de beton armat F.3.3 Tipuri de consolidare pentru structuri de beton armat


1-2

F.3.4 Consolidarea structurilor în cadre de beton armat F.3.5 Lucrări de consolidare a structurilor în cadre de beton armat cu panouri de umplutură din zidărie

F.3.6 Consolidarea structurilor cu pereţi de beton armat F.3.7 Intervenţii asupra planşeelor F.3.8 Tehnici de consolidare a fundaţiilor

F.3.9 Recomandări de proiectare pentru lucrările de consolidare a elementelor structurale de beton armat

F.4 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DE OŢEL

F.4.1 Principii de bază F.4.2 Tipuri de intervenţie F.4.3 Reparaţii F.4.4 Consolidări F.5 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DIN

ZIDĂRIE F.5.1 Obiect şi domeniu de aplicare

F.5.2 Categoriile şi scopul lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie

F.5.3 Alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie F.5.4 Calculul şi verificarea lucrărilor pentru reducerea riscului seismic F.5.5 Lucrări de reparaţie

F.5.6 Lucrări de consolidare

F.6 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DIN LEMN

F.6.1 Criterii pentru alegerea soluţiei de intervenţie F.6.2 Principii de bază privind stabilirea soluţiilor de intervenţie F.6.3 Tipuri de intervenţie F.6.4 Evaluarea degradărilor înregistrate pe durata exploatării F.6.5 Intervenţii asupra planşeelor de lemn

F.6.6 Consolidarea şarpantelor F.6.7 Consolidarea elementelor structurii verticale a construcţiilor de lemn (stâlpi, pereţi)

F.7 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU COMPONENTELE

NESTRUCTURALE DIN CLĂDIRI

F.7.1 Obiect şi domeniu de aplicare. F.7.2 Scopul reducerii riscului seismic al CNS F.7.3 Criterii generale pentru alegerea şi verificarea soluţiei de intervenţie F.7.4 Definirea cerinţelor de performanţă seismică ale clădirii după reabilitarea seismică

F.7.5 Stabilirea nivelurilor de performanţă ale CNS în concordanţă cu cerinţele de performanţă ale clădirii

F.7.6 Inventarierea CNS F.7.7 Evaluarea vulnerabilităţii şi a riscului seismic al CNS F.7.8 Ordinea de prioritate a lucrărilor de reabilitare seismică a CNS F.7.9 Categorii de lucrări de intervenţie şi criterii pentru alegerea acestora

F.7.10 Procedee specifice de intervenţie pentru diferite categorii de CNS


1-3

F.8 REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR FOLOSIND SISTEME DE DISIPARE A ENERGIEI

F.8.1 Introducere F.8.2 Cerinţe generale F.8.3 Modelarea elementelor de disipare a energiei F.8.4 Spectrul de răspuns elastic pentru diferite fracţiuni din amortizarea critică

F.8.5 Cerinţe suplimentare

F.9 REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR PRIN IZOLAREA SEISMICĂ A BAZEI

F.9.1 Aspecte generale. Domeniu de aplicare F.9.2 Obiective de performanţă F.9.3 Oportunitatea introducerii izolatorilor seismici F.9.4 Probleme specifice de proiectare F.9.5 Metodologia de proiectare şi calcul a intervenţiei bazate pe izolare seismică

F.1.2 Obiective de performanţă. Stări limită 1.2.1 Îndrumătorul urmăreşte, în acord cu concepţia de proiectare seismică stabilită în P100-

1/2006, două obiective de bază ale performanţei seismice: siguranţa vieţii şi, respectiv, limitarea degradărilor.

1.2.2 Obiectivul de bază Siguranţa vieţii se asociază, din punct de vedere al nivelului

hazardului seismic, cu cutremurul cu intervalul mediu de recurenţă IMR = 100 ani şi are în vedere, în principal: - limitarea substanţialǎ a deformaţiei structurale faţă de deformaţia la care intervine

prăbuşirea, pentru ca vieţile oamenilor să fie protejate; - limitarea degradărilor până la un nivel la care construcţia rămâne reparabilă în

condiţii economice; - asigurarea căilor de ieşire din clădire; - prevenirea accidentării sau pierderii vieţii oamenilor datorită desprinderii şi

prăbuşirii unor componente nestructurale (pereţi despărţitori, cornişe, atice, geamuri sau panouri opace ale faţadelor cortină etc.).

Din punct de vedere practic, acest obiectiv de performanţă se consideră atins dacă sunt satisfăcute verificările impuse de P100-1/2006 pentru starea limită ultimă (ULS) pentru nivelul minim al acţiunii seismice precizat în P100-3/2008, 8.4.

1.2.3 Obiectivul de bază Limitarea degradărilor se asociază, din punct de vedere al nivelului hazardului seismic, cu cutremurul cu intervalul mediu de recurenţă IMR = 30 ani şi are în vedere, în principal, limitarea degradărilor elementelor nestructurale, astfel încât repararea acestora să nu afecteze semnificativ utilizarea clădirilor. Din punct de vedere practic, acest obiectiv de performanţă se consideră atins dacă sunt satisfăcute verificările impuse de P100-1/2006 pentru starea limită de serviciu (SLS) pentru un nivel al acţiunii seismice redus în raport cu cel definit la (1.2.2) prin factorul ν definit la 4.6.3.2 din P 100-1/2006.

1.2.4 Diferenţierea măsurilor de consolidare pentru a obţine grade de asigurare sporite, pentru construcţii din clasele I şi II de importanţă – expunere la cutremur, se realizează


1-4

prin amplificarea valorii de proiectare a acceleraţiei terenului, ag, cu valoarea γI > 1 a factorului de importanţă.

1.2.5 În cazul construcţiilor cu importanţă deosebită şi ori de câte ori proprietarii clădirilor

intenţionează să realizeze un nivel sporit de asigurare se pot avea în vedere şi alte obiective de performanţă decât cele de bază, asociate unor cutremure caracterizate de alte valori ale IMR. Procedura de verificare a clădirilor la diferitele stări limită selectate pe baza conceptelor proiectării seismice bazate pe performanţă este prezentată în anexa A din P100-3/2008.

1.2.6 Prevederile îndrumătorului au în vedere considerarea unei construcţii individuale a

cărei vulnerabilitate la acţiuni seismice a fost stabilită prin evaluarea acesteia pe baza P100-3/2008.

În măsura în care construcţia aparţine unei anumite tipologii bine definite, de exemplu, a fost realizată pe baza unui proiect tip, aplicat de numeroase ori, soluţiile de intervenţie stabilite pentru un exemplar din seria de construcţii similare pot fi luate în considerare şi la stabilirea soluţiilor pentru celelalte, dacă condiţiile locale la amplasament sunt similare (natura terenului de fundare, condiţiile seimice, tipul de fundaţie etc.).

1.2.7 Soluţiile de consolidare la nivel de principiu sunt prezentate în raportul de evaluare

(expertiză) seismică, întocmit pe baza prevederilor P 100-3/2008. Fezabilitatea şi eficienţa soluţiilor propuse sunt fundamentate de un calcul structural suficient de detaliat pentru acest scop.

1.2.8 Necesitatea şi nivelul măsurilor de intervenţie se stabilesc pe baza prevederilor de la

8.4 din P100-3/2008, funcţie de clasa de importanţă şi expunere la cutremur, de clasa de risc seismic şi de durata viitoare de exploatare a clădirilor.

F.1.3 Terminologie Lucrările de intervenţie de diferite naturi sunt definite în diferite moduri în documentele normative din diferite ţări, ca şi în literatura de specialitate. În cadrul prezentului îndrumător, diferiţii termeni sunt utilizaţi cu următoarele semnificaţii: - Consolidare: refacerea sau înnoirea oricărei părţi a unei construcţii (a unor elemente sau ansamblu de elemente) în scopul obţinerii unei capacităţi structurale sporite, de exemplu, capacitate de rezistenţă superioară, rigiditate mai mare, ductilitate mai ridicată; - Reparaţie: refacerea sau înnoirea oricărei părţi degradate sau avariate a unei construcţii cu scopul de a obţine acelaşi nivel de rezistenţă, rigiditate şi/sau ductilitate, cu cel anterior degradării; - Remodelare: refacerea sau înnoirea oricărei părţi a unei construcţii având ca efect schimbarea funcţiunii sau a gradului de ocupare; - Intervenţie (structurală sau/şi nestructurală): concept care include termeni de consolidare, reparaţie si remodelare;


1-5

- Reabilitare: refacerea sau înnoirea unei construcţii degradate pentru a asigura acelaşi nivel al funcţiunii pe care îl avea clădirea înainte de degradare; - Reabilitare seismică : totalitatea măsurilor prin care se obţine ridicarea până la limite considerate ca suficiente a performanţelor seismice potenţiale ale unei clădiri vulnerabile din punct de vedere seismic.


2-1

F.2. BAZELE ALEGERII SOLUŢIILOR DE INTERVENŢIE

F.2.1 Criterii pentru alegerea soluţiilor de intervenţie

(1) Decizia de a interveni şi alegerea strategiei şi a tehnicilor de intervenţie trebuie să se bazeze pe mai multe criterii, care au în vedere: (i) Caracterizarea cuprinzătoare a acţiunii seismice pe amplasament. Aceasta include:

identificarea surselor de hazard seismic; identificarea principalelor componente de hazard seismic pentru clădirile

investigate, ţinând seama şi de vulnerabilitatea acestora (amplitudinea şi componenţa de frecvenţe a mişcării terenului);

sursele induse de hazard (de exemplu, susceptibilitatea la lichefiere a terenului, destabilizarea terenurilor în pantă, etc.).

(ii) Caracterizarea funcţională a clădirii:

precizarea tipului de clădire, a funcţiunii, a vârstei acesteia; perioada de exploatare ulterioară; cerinţele arhitecturale de diferite tipuri; gradul de ocupare.

(iii) Caracterizarea siguranţei clădirii faţă de acţiunile de exploatare, în special a celor

seismice vulnerabilitatea structurală; vulnerabilitatea elementelor nestructurale, a instalaţiilor şi echipamentelor.

Stabilirea vulnerabilităţii construcţiei sub diferite aspecte reprezintă obiectivul operaţiei de evaluare seismică.

(iv) Stabilirea nivelurilor de performanţă necesară (siguranţa vieţii, limitarea degradărilor

şi, eventual, ocupanţa imediată, prevenirea prăbuşirii) funcţie de clasa de importanţă şi expunere la cutremur şi importanţa construcţiei.

(v) Posibilităţile economice, tehnologice, de resurse de diferite tipuri. (vi) Gradul de afectare a funcţiunii construcţiei pe durata executării lucrărilor (de exemplu,

prin necesitatea de a evacua clădirea). (vii) Posibilităţile concrete de execuţie pe amplasament referitoare la amenajarea

şantierului, a acceselor pe reţeaua stradală publică, a spaţiilor necesare montării macaralelor etc.

(2) În cadrul expertizei sau al studiului de fezabilitate, după caz, se vor analiza două sau mai multe scheme alternative de intervenţie. Pentru fiecare din acestea, se evaluează reducerea vulnerabilităţii faţă de sursele de hazard seismic pe amplasament şi se selectează cea mai eficientă soluţie pe baza celor mai importante criterii pentru cazul considerat. Calculele structurale şi de dimensionare ale elementelor de consolidare se vor face cu respectarea modelelor şi metodelor din P100-1/2006 şi a regulilor suplimentare date în prezentul îndrumător.


2-2

F.2.2 Opţiuni pentru strategia de intervenţie

(1) Alegerea unei strategii de intervenţie corecte este condiţionată de înţelegerea cât mai completă a deficienţelor individuale ale elementelor structurale şi nestructurale, a efectului combinat al acestora asupra mecanismului comportării seismice a clădirii, precum şi a deficienţelor de ansamblu privind rezistenţa, deformabilitatea, redundanţa şi regularitatea structurală. Măsurile de intervenţie trebuie să fie corelate cu gradul de afectare (degradare) a materialelor, ca efect al unor cutremure pe care le-a suportat construcţia, al altor acţiuni de exploatare specifice, al unor tasări diferenţiale ale terenului sau al unor factori de mediu. Identificarea deficienţelor de rezistenţă şi deformabilitate, a deficienţelor de alcătuire individuală şi de ansamblu, a stării de degradare este realizată în cadrul evaluării seismice prin verificarea listelor de condiţii specifice construcţiei şi stabilirea valorilor indicatorilor R1, R2 şi R3 din P100-3/2008. (2) Măsurile de intervenţie urmăresc să elimine sau să reducă semnificativ deficienţele de diferite naturi ale structurii şi ale componentelor nestructurale şi, prin aceasta, să se obţină condiţia de siguranţă: cerinţa seismică ≤ capacitatea construcţiei. Strategia de intervenţie se poate baza pe: - reducerea cerinţelor seismice; - îmbunătăţirea caracteristicilor mecanice cu care este înzestrată construcţia; - măsuri combinate. (3) Reducerea cerinţelor seismice se realizează: (a) în ceea ce priveşte reducerea cerinţelor de rezistenţă, respectiv, reducerea forţelor seismice de proiectare: (i) prin sporirea proprietăţilor de rigiditate ale structurii şi/sau reducerea masei construcţiei, pentru a depărta cât mai mult perioada T1 a oscilaţiilor proprii în modul fundamental de perioada corespunzătoare amplificării maxime din spectrul de răspuns în acceleraţii. O asemenea strategie este indicată în cazul amplasamentelor caracterizate de perioada Tc = 1,6 sec din spectrul de acceleraţie. Practic sporirea rigidităţii structurii se obţine prin mărirea dimensiunilor elementelor structurale şi/sau adăugarea altor elemente structurale.

NOTĂ Deşi reducerea perioadelor proprii de oscilaţie pentru domeniul T ≤ Tc al spectrului nu duce la reducerea forţelor de proiectare, datorită adoptării în mod acoperitor a unei valori constante (de palier) pentru acceleraţia spectrală în acest domeniu, îndepărtarea de condiţiile de rezonanţă din zona T1 = Tc reprezintă un obiectiv de urmărit întotdeauna.

(ii) prin reducerea rigidităţii laterale a construcţiei în situaţiile în care se poate obţine o perioadă a oscilaţiilor proprii superioară perioadei Tc, situând construcţia într-un domeniu în care valorile spectrale ale acceleraţiei scad cu creşterea perioadei de oscilaţie. Practic aceasta se poate realiza prin izolarea seismică a bazei sau, mai rar, prin tăierea unor legături structurale. De exemplu prin separarea parapeţilor de beton armat de stâlpi. Această strategie este recomandabilă în special pe amplasamente cu valori Tc mici. (iii) prin introducerea unor amortizori în sistemul structural, care, prin absorbţia şi disiparea unei părţi semnificative din energia seismică indusă în structură, limitează eforturile ce revin elementelor structurale. (b) în ceea ce priveşte reducerea cerinţelor de deplasare: (i) prin reducerea perioadei oscilaţiilor proprii ale structurii, respectiv prin sporirea rigidităţii şi/sau reducerea maselor.


2-3

(ii) prin introducerea de izolatori seismici la bază, care, prin absorbţia celei mai mari părţi a deplasării laterale produse de cutremur, limitează deplasările relative ale elementelor structurale. (4) Îmbunătăţirea caracteristicilor mecanice ale structurii urmăreşte: (i) sporirea rezistenţei elementelor structurale, recomandabilă în special la structurile cu deficit de deformabilitate în domeniul postelastic (ductilitate), în condiţiile în care îmbunătăţirea proprietăţilor de ductilitate este dificil de realizat practic. (ii) sporirea rigidităţii la forţe laterale. Sporirea rigidităţii reduce nu numai cerinţele, ci şi deplasările efective sub valori date ale forţelor laterale. (iii) sporirea capacităţii de deformare în domeniul postelastic. Măsurile de îmbunătăţire a acestei proprietăţi asigură, de regulă, şi o comportare histeretică mai stabilă, caracteristică deosebit de importantă pentru un răspuns seismic favorabil.

NOTĂ În multe cazuri intervenţia unei caracteristici structurale modifică şi cerinţele seismice. Configuraţia şi ordonatele spectrelor răspunsului seismic elastic şi inelastic, în acceleraţii şi în deplasări, depind de parametrii structurali de rezistenţă, rigiditate şi ductilitate. De asemenea, în multe situaţii, intervenţiile efectuate cu scopul îmbunătăţirii unei anumite proprietăţi au efect şi asupra altor caracteristici structurale. De exemplu, cămăşuirea cu beton armat aplicată in scopul sporirii ductilităţii locale a unui stâlp, funcţie de modul concret de realizare a armării, poate asigura şi sporirea rezistenţei la forţă tăietoare şi la moment încovoietor.

F.2.3 Alte strategii posibile

(1) În condiţiile în care lucrările de consolidare impuse de starea construcţiei şi gradul insuficient de asigurare faţă de acţiunile seismice ar necesita mijloace materiale, umane, financiare excesive şi/sau ar implica întreruperea funcţiunii construcţiei timp foarte îndelungat, făcând intervenţia neraţională, pot fi avute în vedere şi alte opţiuni. Stabilirea strategiei celei mai indicate trebuie să fie rezultatul unei analize cost-beneficiu a mai multor soluţii posibile, care să ia in considerare aspectele precizate la F.2.2(1). (2) Analiza ansamblului acestor exigenţe şi condiţiilor materiale disponibile poate conduce şi la alte opţiuni pe lângă consolidarea construcţiei în ansamblul ei. Asemenea soluţii pot fi: - reducerea gradului de ocupare a clădirii; - scurtarea duratei ulterioare de exploatare a clădirii; - modificarea funcţiunii clădirii, astfel încât să fie posibilă încadrarea acesteia într-o clasă

inferioară de importanţă şi expunere la cutremur; - reducerea maselor şi a solicitărilor seismice ale construcţiei prin: înlocuirea unor pereţi

grei cu pereţi uşori; mutarea unor utilaje şi echipamente grele de la nivelurile superioare ale clădirii, la subsol sau la parter, etc.;

- reducerea numărului de niveluri prin demolarea unui număr de etaje de la partea superioară a clădirii - soluţia poate fi convenabilă mai ales în condiţiile în care clădirea prezintă retrageri substanţiale la aceste niveluri, cu efecte nefavorabile de excentricizare a maselor, a caracteristicilor de rezistenţă şi rigiditate de ansamblu;

- desfacerea unor porţiuni de construcţie, de exemplu, elemente de faţadă, cu comportare defavorabilă la acţiuni seismice sau care prezintă un risc înalt de dislocare şi prăbuşire;

- părăsirea clădirii şi împiedicarea accesului în zona aferentă a clădirii până la eventuala demarare a lucrările de consolidare necesare;

- demolarea completă a clădirii şi construirea unei clădiri noi, moderne - soluţia poate fi indicată în situaţia în care cheltuielile reabilitării seismice ar fi nejustificat de mari, fără a


2-4

fi posibile remodelări semnificative ale spaţiului pentru îmbunătăţirea funcţiunilor, pentru clădiri existente amplasate pe terenuri cu valoare ridicatǎ.

F.2.4 Soluţii pentru corectarea deficienţelor de alcătuire a structurii F.2.4.1 Identificarea deficienţelor structurale

(1) În afara capacităţilor insuficiente de rezistenţă, rigiditate şi/sau ductilitate, deficienţele pe care le poate prezenta un sistem structural în ansamblu se referă la neregularităţi şi discontinuităţi pe verticală şi în plan. Acestea reduc gradul de încredere asupra stării de eforturi şi deformaţii furnizate de metodele de calcul curente şi creează importante incertitudini în ceea ce priveşte atingerea obiectivelor de performanţă propuse. (2) Dacă anumite exigenţe privind caracterul regulat necesar al unei construcţii nu pot fi evitate, proiectantul intervenţiei trebuie să efectueze calculul structural pe modele cât mai fidele comportării structurii şi să ia măsuri constructive prin care să compenseze controlul mai puţin sigur al răspunsului seismic în asemenea situaţii. (3) Diferitele tipuri de neregularităţi şi discontinuităţi şi efectele lor potenţiale trebuie să fie evidenţiate în procesul de evaluare al construcţiei, conform P100-3/2008. Acestea sunt reprezentate de: (a) Neregularităţi pe verticala construcţiei

distribuţii neregulate ale rigidităţii la deplasare laterală; distribuţii neregulate ale capacităţii de rezistenţă; modificări semnificative ale gabaritelor clădirii pe verticală, incluzând distribuţii diferite ale maselor;

discontinuităţi (devieri) în traseul, pe verticală, al încărcărilor către teren. (b) Neregularităţi în planul construcţiei

neregularităţile distribuţiei în plan ale rigidităţii, masei, capacităţii de rezistenţă, care toate produc efecte de torsiune de ansamblu; forme neregulate în plan, în special colţurile intrânde în planul construcţiei, care pot crea

concentrări excesive de eforturi; discontinuităţi ale planşeelor, în special prin prevederea de goluri sau întreruperea

legăturii pe anumite zone cu elementele sistemului vertical de rezistenţă la forţe laterale; prevederea unor componente structurale (cadre, pereţi) înclinate faţă de axele ortogonale

majore ale sistemului structural.

Alte deficienţe majore pe care le poate prezenta o structură, deficienţe evidenţiate în urma evaluării construcţiei, pot fi constituite de lipsa de redundanţă a clădirii, instabilitatea potenţială a comportării unor elemente şi îmbinări la încărcări alternante, ca urmare a alcătuirii defectuoase a elementelor structurale, degradarea materialelor. F.2.4.2 Tipuri de soluţii pentru remedierea neregularităţilor pe verticală (1) Soluţiile pot avea în vedere modificarea componentelor structurale existente sau adăugarea altora noi pentru a elimina sau a reduce, cât mai semnificativ, aceste neregularităţi. O soluţie comună pentru a întări nivelurile slabe, de exemplu, la nivelurile unde se întrerup unii pereţi structurali, este consolidarea stâlpilor de la aceste niveluri. Alternativ,


2-5

discontinuitatea de acest gen poate fi eliminată prin prevederea unor elemente verticale chiar în dreptul peretelui superior, sub acesta, dacă o asemenea intervenţie este acceptabilă funcţional. Intervenţia nu trebuie să creeze efecte negative noi în elementele existente.

NOTĂ De exemplu, dacă se introduce un sistem de contravântuire sau se introduc pereţi pentru sporirea rezistenţei unui etaj slab, este necesar să se stabilească efectul acestei modificări asupra rigidităţii de ansamblu, de pildă, dacă nu creează condiţii de creare a unui etaj flexibil la etajul vecin sau dacă nu creează o excentricitate de torsiune semnificativă. De asemenea, este necesar să se stabilească dacă planşeele situate imediat deasupra şi imediat dedesubtul nivelului la care se face intervenţia sunt capabile să asigure modificarea distribuţiei şi transferul forţelor tăietoare de nivel. Este indicat să se continue aceşti pereţi până la teren. Dacă nu, trebuie examinat dacă suporţii verticali ai peretelui pot prelua momentele de răsturnare aferente peretelui.

(2) În cazul în care nu este posibil să se elimine sau să se reducă substanţial neregularităţi ale distribuţiei maselor (datorate greutăţii unor instalaţii şi utilaje) sau neregularităţile geometrice în elevaţia clădirii (create, de exemplu, de retrageri) se recomandă aplicarea unor metode avansate de calcul care să estimeze cât mai realist răspunsul seismic şi să identifice zonele care trebuie întărite. (3) Modificarea structurii verticale la un anumit nivel antrenează, de regulă, şi intervenţii asupra planşeelor (diafragmelor) implicate. Asemenea intervenţii pot consta în prevederea unor conectori care să transfere forţele seismice de la planşee la pereţii nou introduşi, colectori-centuri care să culeagă aceste forţe din masa planşeului şi să le transfere la elementele verticale etc. F.2.4.3 Tipuri de soluţii pentru remedierea neregularităţilor în plan (1) Îmbunătăţirea comportării seismice a structurilor cu efecte de torsiune de ansamblu mari, datorate distribuţiei componentelor structurale şi/sau masei în clădire se realizează prin reducerea excentricităţii între centrul maselor şi centrele de rigiditate şi de rezistenţă. Introducerea unor componente rigide şi rezistente, care să reducă excentricitatea duce la reducerea forţelor şi deplasărilor din torsiune în acelaşi timp şi la creşterea generală a capacităţii de rezistenţă la forţe laterale (fig. F.2.4-1 a şi b).

a. b. Figura F.2.4−1

(2) În cazul structurilor cu concentrări de eforturi la colţurile intrânde ale planşeelor se pot introduce elemente de armare în diafragma planşeului, bine ancorate, în măsură să distribuie forţele concentrate pe suprafeţe mai largi. Altă cale de a întări diafragma este de a prevedea o suprabetonare armată locală, reducând local, acolo unde este posibil, grosimea pardoselii.

C

CM

C

CM

CR − Centrul de rezistenţă (rigiditate) Pereţi existenţi CM − Centrul maselor Pereţi nou introduşi


2-6

Eforturile în diafragmă pot scădea şi prin introducerea unor elemente verticale suplimentare intermediare.

a. Clădirea existentă b. Intervenţie prin realizarea unui rost seismic

Figura F.2.4−2 (3) În cazul în care planşeul prezintă discontinuităţi ca urmare a unor decalaje între nivelurile unor zone vecine, elementele de la legătura acestora trebuie astfel alcătuite şi armate astfel ca transferul de eforturi între cele două zone să fie posibil. (4) Efectul defavorabil al unor forme neregulate în plan, cum este cea a structurii reprezentate în fig. F.2.4-2 la care cele două “aripi” ale profilului planşeului pot avea tendinţa să vibreze defazat, poate fi diminuat sau chiar eliminat prin “tăierea” construcţiei prin rosturi seismice. Prevederea rosturilor implică o detaliere foarte atentă structurală şi arhitecturală şi, de regulă, este mai costisitoare decât consolidarea structurii existente. Din aceste motive o asemenea soluţie devine acceptabilă dacă se urmăresc modificări substanţiale din alte raţiuni. De exemplu, dacă o clădire industrială s-ar transforma (şi-ar schimba destinaţia) într-una de locuit. F.2.4.4 Soluţii pentru corectarea traseului încărcărilor (1) Evaluarea seismică a clădirii evidenţiază traseul încărcărilor verticale şi orizontale, de la aplicarea lor la nivelul planşeelor până la terenul de fundare şi trebuie să identifice eventualele întreruperi ale acestui traseu. Acestea pot fi reprezentate, de exemplu, de absenţa colectorilor din planşee care să transfere încărcările la elementele verticale ale structurii, de absenţa conectorilor dintre aceste elemente şi planşee, de înnădiri şi ancoraje insuficiente ale armăturilor la structurile de beton armat, înnădiri prin sudură sau buloane subdimensionate la structurile de oţel, fundaţii mai slabe decât suprastructura etc. (2) Corectarea acestor deficienţe se obţine, de regulă, prin intervenţii locale asupra tuturor zonelor slabe. O altă soluţie posibilă este introducerea unor subsisteme sau elemente structurale noi, suficient de puternice pentru a reduce solicitarea elementelor existente până la un nivel la care aceste deficienţe să fie acceptabile. (3) Intervenţiile operate trebuie să fie suficient de puternice, astfel, încât să poată asigura o comportare în domeniul elastic a îmbinărilor şi planşeelor. Acest obiectiv se poate obţine prin respectarea condiţiilor de dimensionare date în P100-1/2006.

Element nou introdus Rost seismic


2-7

F.2.4.5 Tipuri de soluţii pentru corectarea deficitului de rezistenţă, rigiditate şi/sau ductilitate (1) Deficitul structurilor din punctul de vedere al proprietăţilor de rezistenţă, rigiditate şi/sau ductilitate se poate elimina sau reduce până la limite acceptabile prin două categorii de măsuri: - întărirea individuală a structurilor cu astfel de deficienţe (cămăşuirea secţiunilor elementelor de beton armat, adăugarea de piese în realizarea secţiunilor compuse ale elementelor din oţel, etc.). - introducerea unor elemente sau subsisteme structurale noi, în măsură să protejeze elementele structurii existente cu alcătuirea neadecvată. (2) Aceste tipuri de soluţii de intervenţie sunt prezentate în cadrul îndrumătorului separat pentru construcţiile din beton armat, oţel, zidărie şi lemn, în capitolele F.3, F.4, F.5 şi, respectiv, F.6. Soluţiile aplicate pentru reducerea riscului seismic al componentelor nestructurale ale construcţiilor sunt prezentate în capitolul F.7. Aplicarea sistemelor pasive de disipare a energiei în vederea sporirii siguranţei construcţiilor la cutremure este prezentată în capitolul F.8, iar intervenţiile bazate pe izolarea seismică a bazei construcţiilor în capitolul F.9.


3-1

F.3. PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DE BETON ARMAT

F.3.1 Tipuri de intervenţii (1) Funcţie de amploarea măsurilor, intervenţiile la clădirile din beton armat, afectate de seism sau vulnerabile din punct de vedere seismic, se împart în trei categorii: Reparaţiile superficiale care urmăresc să îmbunătăţească aspectul vizual al componentelor afectate. Aceste reparaţii pot să refacă, astfel, caracteristicile nestructurale ale elementelor afectate, cum este, de exemplu, rolul de închidere al unor elemente. Aportul lor asupra comportării structurale este neglijabil. Reparaţiile structurale au drept scop de a reda proprietăţile structurale iniţiale ale acestora. Un exemplu de reparaţie structurală îl constituie injectarea fisurilor din beton sau înlocuirea barelor de armatură rupte. Lucrările de consolidare sunt intervenţiile care implică adăugarea de elemente structurale noi şi/sau desfacerea şi înlocuirea, sau întărirea, părţilor existente avariate. Această intervenţie are ca scop creşterea performanţelor structurale (rezistenţă, ductilitate, rigiditate) peste nivelul iniţial. F.3.2 Reparaţii la structurile de beton armat (1) Reparaţiile cadrelor şi a pereţilor structurali de beton armat se realizează prin tehnici asemănătoare.

(2) Reparaţiile nestructurale au la bază în principal tehnici constând în acoperirea suprafeţelor vizibile pe care se marchează degradările elementelor structurale.

(3) Reparaţiile structurale ale elementelor de beton armat constau în injectări ale fisurilor în beton, înlocuirea armăturilor avariate (rupte sau cu deformaţii plastice importante), plombarea unor goluri, acoperirea armăturilor dezvelite etc.

Pentru injectare se pot utiliza diferite materiale cum sunt: răşinile epoxidice de vâscozitate scăzută si mortarele pe bază de ciment. Metodele de aplicare diferă funcţie de performantele dorite.

(4) Tehnologia de execuţie a lucrărilor de reparaţie va respecta prevederile şi instrucţiunile tehnice specifice şi nu se detaliază aici. F.3.3 Tipuri de consolidare pentru structuri de beton armat (1) Soluţiile de consolidare pentru structurile de beton armat pot fi extrem de diverse. Ele se pot clasifica funcţie de scopul urmărit, rezultând grupele de măsuri de intervenţie prezentate în continuare. Lista de tipuri de soluţii nu este exhaustivă, putându-se imagina şi altele.

(2) Soluţii care urmăresc sporirea rezistenţei La rândul lor, acestea se grupează în intervenţii asupra elementelor individuale, care nu schimbă sistemul structural, şi intervenţii care implică modificarea sistemului structural.

(a) intervenţii care nu modifică sistemul structural Acestea se realizează prin:


3-2

(i) cămăşuiri cu: - beton armat, cu bare longitudinale şi etrieri sudaţi sau suprapuşi - elemente de oţel, platbande, ţevi rectangulare şi cilindrice, corniere cu plăcuţe

etc. - fâşii din polimeri armaţi cu fibre de diferite naturi (FRP), cu înfăşurare

continuă sau la distanţă (ii) umplerea golurilor (de ferestre, uşi) (iii) dezvoltarea secţiunilor elementelor cu prelungiri (sub formă de tălpi, aripi) de

beton armat conectate la elementul de bază. (iv) măsuri care elimină comportarea fragilă a unor elemente de beton armat.

De exemplu, transformarea unor elemente de tip scurt, în elemente cu proporţii şi comportare de elemente lungi. Această modificare de comportare se poate obţine prin tăierea de legături (de exemplu, practicarea unor fante între stâlpi şi parapetul unei grinzi înalte de faţadă).

(b) intervenţii care modifică sistemul structural - prin introducerea unor pereţi de beton armat noi, cu înglobarea unor stâlpi ai

structurii; prin modul de dispunere al pereţilor se pot crea nuclee de beton armat

- prin introducerea de contravântuiri metalice, cu sau fără ramă de contur, în ochiurile unui cadru de beton armat

- prin ataşarea unor contravântuiri la exteriorul clădirii conectate de structura existentă

- umplerea ochiurilor de cadru cu panouri metalice - prin introducerea unor contravântuiri care nu flambează (cu elemente metalice

în ţevi de oţel, umplute cu beton neaderent la elementele contravântuirii) - prin introducerea unor contraforturi de beton armat - prin ataşarea construcţiei existente la o construcţie nouă cu rezistenţă

substanţială.

(3) Intervenţii care urmăresc sporirea ductilităţii elementelor de beton armat Măsurile de sporire a rezistenţei elementelor la forţă tăietoare prin cămăşuire în diferite sisteme, indicate la a(i) duc şi la creşterea deformabilităţii în domeniul postelastic al acestor elemente.

(4) Intervenţii care urmăresc evitarea concentrării deformaţiilor şi eforturilor în elementele structurale Cele mai utilizate sunt:

(i) măsuri care reduc excentricitatea între centrul maselor şi centrele de rigiditate şi de rezistenţă. Acestea au în vedere introducerea unor elemente noi de rigiditate şi rezistenţă substanţială sau/şi introducerea unor rosturi seismice verticale prin structură;

(ii) măsuri care sporesc local sau pe mai multe niveluri rigiditatea şi/sau rezistenţa unor elemente structurale verticale şi orizontale în vederea eliminării unor niveluri flexibile şi/sau slabe.

(5) Intervenţii care reduc forţele seismice Acestea implică: (i) măsuri care reduc masa construcţiei. De exemplu:

- prin înlocuirea unor pereţi de compartimentare din materiale grele cu pereţi executaţi din materiale uşoare;


3-3

- prin înlocuirea straturilor grele ale terasei cu straturi din materiale uşoare cu eficienţă superioară;

- prin reducerea încărcării de exploatare la nivelurile superioare ale clădirilor (prin mutarea spaţiilor de depozitare la nivelurile inferioare, prin scoaterea din clădire a unor rezervoare de apă etc.);

- prin desfacerea (demolarea) etajelor superioare. (ii) măsuri de control al răspunsului seismic prin montarea de dispozitive cum sunt:

- amortizori activi ai maselor; - amortizori de acordare a maselor; - amortizori metalici (histeretici); - amortizori cu ulei (hidraulici).

(iii) izolarea seismică a bazei.

F.3.4 Consolidarea structurilor în cadre de beton armat F.3.4.1 Caracterizarea tipului structural (1) Aceste structuri constau dintr-un sistem regulat şi complet de stâlpi şi grinzi, legate prin noduri rigide. Comportarea ca nod rigid a zonei de intersecţie dintre grinzi şi stâlpi este esenţială pentru capacitatea structurii de a prelua încărcările verticale, şi mai ales, pe cele laterale. La construcţii mai vechi, proiectate exclusiv pentru rolul de a prelua încărcările verticale, rezolvarea planşeelor cu grinzi principale şi secundare duce la orientarea cadrelor pe o singură direcţie, pe cealaltă direcţie cadrul fiind alcătuit din stâlpii structurii şi grinzile secundare care descarcă direct pe stâlpi.

(2) Tipul structural tratat în această secţiune implică absenţa pereţilor despărţitori şi de închidere sau separarea lor de elementele structurii de beton, astfel încât pereţii din diferite materiale sunt numai elemente purtate şi nu au alt rol structural în afara preluării încărcărilor orizontale perpendiculare pe planul lor. Abaterea de la acest tip de alcătuire, în sensul unui contact nemijlocit între structură şi pereţii de umplutură, este considerată o deficienţă a sistemului care trebuie corectată, fie prin separarea pereţilor de structură, fie prin angajarea premeditată a pereţilor în structură, ceea ce schimbă încadrarea structurii într-un alt tip structural (vezi F.3.5). În acest din urmă caz, pereţii de umplutură trebuie concepuţi şi alcătuiţi ca elemente structurale. Puţine construcţii din ţara noastră au fost consecvent concepute în cadre pure, cu excepţia halelor industriale, depozitelor şi garajelor deschise. Clădirile civile curente, de locuit şi de birouri, au structura împănată de pereţi de compartimentare. Multe dintre construcţiile vechi au ajuns să funcţioneze ca structură în cadre pure numai în fazele avansate ale atacului unor cutremure puternice, după degradarea, practic integrală, a zidăriilor slabe de umplutură. Codul actual de proiectare seismică, P 100-1/2006, face, în această problemă, un compromis. La construcţiile cu cadre împănate cu pereţi de zidărie nestructurali, aceste elemente trebuie protejate printr-o rigiditate suficientă a structurii de beton armat în cazul cutremurelor asociate SLS, dar la cutremurul maxim prevăzut de cod (asociat ULS) zidăria se consideră complet degradată şi structura de beton armat este singura rezistentă la forţele laterale. În consecinţă, cadrul de beton armat trebuie să fie alcătuit ca structurile pure. În codul de consolidare seismică se adoptă această concepţie.

(3) Planşeele structurilor în cadre sunt realizate din plăci rezemate pe grinzi sau direct pe stâlpi şi pereţi, lucrând pe una sau două direcţii, funcţie de configuraţia panourilor şi a reazemelor.


3-4

Ele pot fi realizate din beton armat turnat în cofraje, din dale prefabricate subţiri suprabetonate, sau pot fi complet prefabricate. În ultimul caz, funcţie de realizarea concretă, planşeele pot funcţiona, integral, sau parţial, ca diafragme orizontale. F.3.4.2 Răspunsul seismic al structurilor tip cadru de beton armat (1) Referitor la comportarea seismică, se disting două categorii de structuri tip cadru de beton armat. Prima categorie o constituie structurile din clădirile vechi, neproiectate la acţiuni laterale, iar a doua, structurile construcţiilor mai recente, care au fost proiectate pe baza unor coduri de proiectare seismică. În ţara noastră, în a doua categorie intră construcţiile realizate după 1963, data intrării în vigoare a primului normativ de proiectare seimică.

(2) Construcţiile vechi prezintă o structură extrem de flexibilă şi, de multe ori, şi foarte slabă. Stâlpii, cu secţiuni de multe ori insuficiente, nu sunt, de regulă, mai tari decât grinzile, cadrele fiind de tip stâlpi slabi - grinzi tari. Secţiunea mică şi armarea insuficientă expun stâlpii la ruperi la forţe tăietoare înainte de dezvoltarea articulaţiilor plastice. Pe de altă parte, valoarea mare a forţei de compresiune normalizată şi înnădirile insuficiente ale armăturilor verticale nu pot asigura deformaţii plastice potenţiale mai consistente. Aceste construcţii, dacă au multe niveluri, sunt printre cele mai vulnerabile şi riscul de prăbuşire la acţiuni seismice puternice este înalt. În zonele seismice caracterizate prin valori mici ale acceleraţiilor de proiectare ale terenului, acest tip de construcţii prezintă un risc mai mic de prăbuşire, mai ales în terenuri cu perioade de vibraţie caracteristice mici. Şi structurile realizate după 1963, dar înainte de 1980, prezintă o serie de deficienţe, în absenţa unei concepţii consecvente de impunere a anui mecanism structural de plastificare favorabil. Astfel, şi aceste structuri pot evidenţia degradări semnificative în urma acţiunii cutremurelor de proiectare. F.3.4.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de consolidare. Aspecte generale (1) În această secţiune sunt descrise principalele tipuri de deficienţe seismice care intervin la structurile tip cadru şi se indică tipurile de intervenţie.

(2) Deficienţele seismice ale construcţiei sunt identificate în evaluarea seismică a clădirii şi sunt consemnate în raportul de expertiză. Deficienţele se referă la condiţiile de alcătuire de ansamblu şi de detaliu precizate în codul de evaluare seismică.

(3) Soluţia de consolidare trebuie să urmărească impunerea unui mecanism structural de disipare de enrgie favorabil. În cazul structurilor tip cadru de beton armat, acest mecanism implică dezvoltarea zonelor plastice la extremităţile grinzilor şi la baza stâlpilor. De asemenea, soluţia de consolidare trebuie să sporească, dacă este cazul, rezistenţa laterală, rigiditatea şi capacitatea de deformare plastică ale elementelor structurale (grinzi, stâlpi, noduri) şi ale ansamblului structurii.

(4) Creşterea performanţelor individuale ale elementelor structurale ale cadrelor de beton armat se realizează, de regulă, prin cămăşuirea grinzilor, stâlpilor şi nodurilor. Tehnica de cămăşuire a stâlpilor şi a grinzilor existente, în soluţia beton armat, poate fi aplicată în scopul creşterii rigidităţii, a ductilităţii şi a rezistenţei la forţă tăietoare, cu sau fără sporirea rezistenţelor la încovoiere. Creşterea rezistenţei la forţă tăietoare şi a capacităţii de deformare


3-5

postelastică se poate realiza şi prin cămăşuirea cu alte materiale: oţel, polimeri armaţi cu fibră de carbon sau fibră de sticlă, etc.

(5) În vederea sporirii performanţelor structurii în ansamblu se pot aplica tehnicile indicate la F.3.3(2)b, şi detaliate la F.3.4.5 care modifică sistemul structural.

(6) Deficienţele pot reprezenta deficienţe de sistem sau deficienţe de alcătuire ale elementelor considerate individual, după cum urmează: A. Deficienţe de sistem (i) Rezistenţa de ansamblu Alături de lipsa de ductilitate, rezistenţa slabă este o caracteristică definitorie a structurilor în cadre de beton armat din clădirile vechi, responsabilă pentru proasta performanţă a sistemului. Multe structuri din fondul existent nu au fost proiectate la forţe laterale seismice sau au fost proiectate la forţe prea mici. Este dificil, de multe ori, inclusiv din considerente practice, să se sporească suficient de consistent rezistenţa structurii numai prin sporirea rezistenţelor individuale ale elementelor structurale. De cele mai multe ori se impune ataşarea unor contravântuiri metalice, a unor pereţi de beton armat, etc. Pe lângă măsurile de întărire structurală sau, eventual, în locul acestora, se pot lua măsuri de reducere a cerinţelor seismice prin introducerea unor amortizori, sau prin reducerea masei construcţiei şi a eforturilor din forţele verticale şi laterale, reducându-se prin demolare unul sau mai multe niveluri de la partea superioară.

(ii) Rigiditatea laterală Condiţiile mai severe de protejare a elementelor nestructurale impuse de normele de proiectare moderne fac, astfel, ca majoritatea structurilor în cadre din fondul existent să prezinte un deficit de rigiditate care, în cazul construcţiilor vechi, este foarte important. Măsurile de remediere ale deficitului de rigiditate sunt similare cu cele utilizate pentru sporirea rezistenţei laterale a structurii.

(iii) Configuraţia structurii Sunt vizate condiţiile de alcătuire generală indicate la F.2.4. În general, structurile tip cadru au o alcătuire ordonată, simetrică, fără excentricităţi. La construcţiile mai vechi intervin uneori retrageri la partea superioară. În unele cazuri la nivelurile unde apar retrageri există rezemări indirecte. La construcţiile antebelice, aceste rezemări indirecte pot apărea şi la nivelurile inferioare. Soluţiile de remediere a unor asemenea deficienţe constau în întărirea grinzilor de reazem, eventual în introducerea (continuarea) stâlpilor la nivelurile la care aceştia sunt întrerupţi. La unele niveluri, în special la parter, pot interveni înălţimi mari care fac, astfel, ca respectivul nivel să fie flexibil sau slab ca rezistenţă. Dacă nu se introduc pereţi suplimentari sau contravântuiri, intervenţia poate consta în întărirea locală substanţială a stâlpilor. În condiţiile în care masele sunt distribuite neuniform, sau cadrele nu sunt omogene, şi pot apărea efecte de torsiune generală, soluţiile de consolidare implică adăugarea de elemente rigide, pereţi sau contravântuiri, pentru echilibrarea sistemului. În cazul în care în planşee apar goluri mari sau colţuri intrânde, se va completa planşeul cu centuri (corzi) de bordare din beton armat sau oţel. O altă deficienţă este distribuţia neordonată a pereţilor de umplutură între elementele cadrului, care poate provoca efecte de torsiune de ansamblu, sau niveluri slabe şi/sau flexibile. Sunt posibile mai multe soluţii de remediere: separarea pereţilor de elementele cadrului, armarea pereţilor şi angajarea lor ca elemente structurale (cu grija de a nu creea neregularităţi


3-6

de alcătuire) sau întărirea structurii de beton, astfel încât pereţii de umplutură, chiar în contact cu cadrul de beton armat, să fie protejaţi la cutremurele mai frecvente considerate în SLS.

(iv) Traseul încărcărilor La structurile în cadre nu apar probleme deosebite în transmiterea încărcărilor verticale şi orizontale spre terenul de fundare. Puncte slabe ale acestui traseu pot fi constituite de ancorajele şi înnădirile insuficiente ale armăturilor de oţel sau de absenţa unor armături de suspendare a încărcărilor orizontale în planşeu. B. Deficienţe de alcătuire a elementelor structurale Deficienţa majoră a sistemului structural tip cadru spaţial de beton armat la construcţiile vechi este constituită de alcătuirea neadecvată a elementelor structurale ce o compun. Cerinţele pentru acest tip de construcţie, rezultate din codurile de proiectare seismică, implică procedee de ierarhizare a capacităţii de rezistenţă care să asigure plastificarea din încovoiere, în grinzi şi la baza stâlpilor, evitând incursiunile postelastice în diafragmele orizontale şi în fundaţii. Procedeele de consolidare care urmăresc ductilizarea comportării structurii sunt dificile şi scumpe şi afectează sever şi un timp îndelungat exploatarea clădirii. Din acest motiv, ele sunt folosite relativ rar, fiind preferate măsurile mai radicale de modificare a sistemului structural constând în introducerea de pereţi sau contravântuiri rigide şi rezistente. Dacă introducerea unor asemenea elemente nu protejează suficient elementele structurii existente, cel puţin o parte dintre acestea trebuie, la rândul lor, să fie consolidate, pentru a face faţă unor incursiuni limitate în domeniul postelastic. Cele mai frecvente deficienţe din această categorie sunt:

(i) alcătuirea tip stâlpi slabi – grinzi puternice. Remediul constă în cămăşuirea stâlpilor cu beton armat.

(ii) rezistenţa insuficientă a stâlpilor la forţa tăietoare. În această situaţie se impune cămăşuirea stâlpilor cu beton armat, piese de oţel, sau FRP.

(iii) alcătuirea incorectă a nodurilor. Deficienţa se remediază prin cămăşuire cu beton armat, şi, uneori, cu piese metalice, cu o preocupare specială pentru confinarea miezului de beton al nodului.

(iv) lipsa de ductilitate şi/sau înnădiri prin suprapuneri insuficiente. Aceste deficienţe se remediază prin aceleaşi măsuri ca în cazul celor de la (ii).

(v) deficienţele de alcătuire a diafragmelor orizontale (planşeelor) Deficienţele, din punctul de vedere al răspunsului seismic, întâlnite la structurile tip cadru ale clădirilor existente, sunt: - rezistenţa insuficientă pentru forţe în planul planşeului, în cazul unor structuri cu distanţe mari între stâlpi şi/sau plăci subţiri Remediul îl constituie suprabetonarea cu un strat de beton armat, sau aplicarea unor benzi, plăci de oţel, uneori FRP, pentru a prelua eforturi de întindere. - lipsa monolitismului la unele structuri cu planşee prefabricate, cu îmbinări slabe. Solidarizarea elementelor prefabricate se poate realiza prin turnarea unor suprabetonări suficient de groase (> 60 mm), armate adecvat. - lipsa colectorilor şi suspensorilor, care se poate întâlni la unele configuraţii ale cadrelor, mai ales în vecinătatea unor goluri mari în placa planşeului. În aceste situaţii se completează planşeul cu astfel de elemente realizate din beton armat sau piese de oţel.


3-7

- lipsa armăturilor pentru preluarea eforturilor din jurul golurilor sau al marginilor neregulate, manifestate prin deschiderea de fisuri. Deficienţa se repară prin prevederea unor centuri adecvate, ancorate în masa betonului.

(vi) deficienţe ale fundaţiilor; Acestea fac obiectul capitolului F.3.8. F.3.4.4 Intervenţii care nu implică modificarea sistemului structural F.3.4.4.1 Aspecte generale (1) Creşterea performanţelor structurale ale cadrelor de beton armat se poate obţine şi prin intervenţii care nu schimbă esenţial caracteristicile structurii iniţiale. Aceste intervenţii se bazează, în principal, pe tehnici de cămăşuire a elementelor cadrelor, cu beton armat, cu piese de oţel sau cu polimeri armaţi cu fibre de diferite naturi.

(2) Ierarhizarea prin proiectare a rezistenţelor elementelor structurale ale cadrului consolidat trebuie să asigure impunerea unui mecanism de plastificare de tip stâlpi puternici – grinzi moi.

(3) La aplicarea acestei tehnici de intervenţii trebuie să se ţină seama de următoarele considerente: (a) Cămăşuirea elementelor cadrelor poate avea efecte diverse. Controlând aceste efecte, în

acord cu obiectivele urmărite, se pot limita şi costurile intervenţiei; (b) Intervenţiile pot avea ca obiective creşterea rezistenţei elementelor la forţă tăietoare, la

moment încovoietor şi/sau forţă axială, creşterea rigidităţii sau mărirea capacităţii de deformare postelastică;

(c) Deficienţe sistematice de alcătuire a elementelor de beton armat, cu efecte negative asupra performanţei cadrelor (armare transversală insuficientă, înnădiri incorecte ale armăturilor, noduri slabe etc.) impun, de regulă, intervenţii generalizate bazate pe tehnica de cămăşuire a elementelor. În aceste cazuri, soluţiile localizate, bazate pe contravântuirea cadrelor sau introducerea de pereţi structurali, nu sunt în măsură să asigure în unele cazuri protecţia adecvată a elementelor structurii existente.

(d) Soluţia de cămăşuire a elementelor cadrelor nu modifică caracteristicile de comportare iniţiale ale acestor structuri caracterizată prin solicitarea relativ uniformă şi moderată a cadrelor şi diafragmelor orizontale;

(e) Ca urmare, soluţia de intervenţie prin cămăşuirea elementelor cadrelor duce şi la cerinţe de rezistenţă şi rigiditate ale infrastructurii şi fundaţiilor sensibil mai mici, comparativ cu tehnicile de intervenţie localizate (prin adaos de pereţi structurali, cu cadre cu pereţi de umplutură sau contravântuite etc.);

(f) Execuţia cămăşuirii elementelor cadrelor cu beton armat poate afecta în măsură importantă şi elementele nestructurale ale construcţiei, astfel încât costul şi durata lucrărilor poate fi mai mare comparativ cu alte soluţii.

(4) Indicaţii pentru dimensionarea elementelor de consolidare a elementelor cadrelor de beton armat prin beton armat, piese de oţel sau FRP se dau în capitolul F.3.9. F.3.4.4.2 Sporirea rezistenţei la forţă tăitoare F.3.4.4.2.1 Aspecte generale (1) Deficitul de rezistenţă la forţă tăietoare se corectează prin adaos de material structural pe suprafaţa laterală a elementelor, operaţie denumită curent cămăşuire.

(2) Cămăşuielile se pot realiza din beton armat, oţel sau polimeri armaţi cu fibre (FRP).


3-8

(3) Cămăşuielile pot avea simultan mai multe efecte. De exemplu, pe lângă sporirea rezistenţei la forţă tăietoare, poate creşte şi rezistenţa la încovoiere şi deformabilitatea (ductilitatea). Pentru a mobiliza sau a evita aceste efecte trebuie luate măsuri specifice.

(4) Tehnicile de cămăşuire se aplică cu detalii specifice pentru stâlpi, grinzi, noduri.

F.3.4.4.2.2 Consolidarea prin cămăşuirea cu beton armat A. Stâlpi (1) Pentru a fi egal eficientă în cele două direcţii, cămăşuirea stâlpilor se face pe toate feţele. Atunci când interesează numai sporirea rezistenţei la forţă tăietoare, se pot prevedea numai etrieri perimetrali (fig.3.4.1a).

(2) Atunci când cămăşuirea nu poate fi executată pe toate cele patru laturi ale stâlpului şi se acceptă un grad diferit de consolidare pe cele două direcţii, se vor lua măsuri pentru prevenirea desprinderii cămăşii de stâlpul existent. În acest scop se pot utiliza ancore post-instalate, fixate cu mortar sau răşină epoxidică, în găuri forate în stâlpul existent∗ (fig. F.3.4.1b). O altă soluţie constă în montarea ramurii de completare a etrierului în grosimea acoperirii cu beton a laturii care nu se cămăşuieşte (fig. F.3.4.1(c)).

Figura F.3.4.1

(3) Dacă se doreşte să se evite sporirea rezistenţei la încovoiere prin cămăşuire, cămaşa se opreşte la cca. 30 mm de intradosul grinzii, respectiv faţa planşeului.

(4) Dacă stâlpul este “captiv”, fiind cuprins între un parapet înalt şi grindă, stâlpul este expus unei ruperi periculoase specifică elementelor scurte, dacă rezistenţa la forţă tăietoare este insuficientă. Cămăşuirea se va face potrivit uneia dintre variantele date la (5)…(7).

(5) Dacă stâlpul este adiacent unui parapet de beton armat de grosime mare se recomandă să se execute cămăşuirea numai pe înălţimea liberă a stâlpului.

∗ Încercările de laborator evidenţiază totuşi o eficacitate limitată a soluţiilor din fig. F.3.4.1(b) şi (c).

Stâlpul existent Stâlpul existent

Ancore post-instalate

Se îndepǎrteazǎ stratul de acoperie cu beton

Stâlpul existent


3-9

(6) Dacă stâlpul este adiacent unui parapet de beton armat de grosime redusă se recomandă executarea unui rost vertical între cele două elemente şi efectuarea cămăşuirii pe întreaga înălţime a stâlpului. (fig. F.3.4.2).

Figura F.3.4.2

(7) Alternativ, stâlpul poate fi cămăşuit pe toate laturile, pe întreaga înălţime, fără executarea rosturilor verticale, prin suprapunerea etrierilor cu bare introduse în găuri forate în elementele adiacente. (fig. F.3.4.3).

Figura F.3.4.3

(8) Dacă stâlpul este adiacent unui perete nestructural se recomandă desfacerea locală a unui rost vertical între cele două elemente, care să permită cămăşuirea stâlpului pe întreaga înălţime.

(9) Grosimea cămăşii trebuie să fie ≥ 100 mm în cazul executării din beton turnat în cofraj şi ≥ 60 mm în cazul betonului torcretat. Clasa de beton va fi ≥ C20/25 şi cel puţin clasa betonului din stâlpul existent.

(10) Armăturile orizontale reprezintă armăturile principale în preluarea forţei tăietoare. Armăturile verticale reprezintă armături de montaj şi se vor dispune la interiorul etrierilor. Dacă grosimea cămăşii este ≥ 120 mm armarea se va realiza din câte două planuri de armături.

(11) În cazul utilizării barelor independente, diametrul minim al etrierilor este de 10 mm, iar distanţa maximă intre etrieri este de 100 mm. Etrierii vor fi detaliaţi astfel încât să se asigure

Parapet din beton armat de grosime redusă

~ 30mm

aprox30mm

~ 30mm

~ 30mm

~ 30mm

~ 30mm

Parapet din beton armat de grosime mare

~ 30mm

Parapet din beton armat

Cămaşă de beton armat Mortar

Secţiune transversală

Cămaşă de beton armat


3-10

şi o bună confinare a stâlpului existent. Etrierii se vor închide prin sudare, cu cârlige de tip seismic (de 10d, îndoite la 135°) sau prin suprapunere. Atunci când se prevăd cârlige, se va alege o grosime a cămăşii care să permită realizarea lor.

(12) În cazul utilizării plaselor sudate, trebuie asigurată o lungime suficientă de suprapunere pentru închiderea plasei pe una dintre feţele stâlpului.

(13) Pentru realizarea aderenţei dintre cele două straturi de beton, faţa stâlpului existent va fi curăţată complet de tencuială şi asperizată. De regulă, nu este necesară conectarea prin armături a cojii de beton nou de betonul stâlpului existent. B. Grinzi (1) Cămăşuirea se aplică pe cele două feţe laterale şi va avea grosimea de min. 100 mm.

(2) Armăturile verticale (etrierii) trebuie ancorate eficient la capete pentru a putea fi active pe toată înălţimea grinzii. Ancorarea se realizează prin unul din procedeele din fig. F.3.4.4. Ancorarea armăturilor verticale poate face necesară completarea cămăşii şi pe a treia sau şi pe a patra latură a grinzii.

(3) Diametrul minim al armăturilor transversale din cămaşă este de 12 mm. Distanţa dintre aceste armături trebuie să fie mai mică de 150 mm. Armătura din cămaşă trebuie acoperită în întregime de beton sau mortar. Stratul de acoperire trebuie să aibă o grosime minimă de 25 mm.

Figura F.3.4.4

(4) În cazul în care nu se urmăreşte şi sporirea rezistenţei la încovoiere armăturile orizontale sunt simple armături de montaj.

(5) Dacă cămăşuirile se realizează prin turnare, iar grinda face parte dintr-un planşeu sunt necesare perforări ale plăcii adiacente grinzii pentru trecerea armăturilor şi turnarea betonului. Dacă golurile de turnare secţionează placa pe mai mult din jumătatea deschiderii se va analiza dacă este necesară sprijinirea provizorie a plăcii. C. Noduri

(1) Cămaşa de beton armat aplicată nodurilor are o eficacitate limitată asupra rezistenţei acestuia la forţă tăietoare, datorită poziţiei marginale a armăturilor nodurilor faţă de zona de transfer a forţei tăietoare. Armătura orizontală are si un efect indirect asupra rezistenţei la

Piuliţă Placă sau cornier de ancoraj(t ≥ 6mm8mm)

Bară de oţel în formă de U cu filet la capete (min φ12/150mm)

Betonul cămăşii Betonul cămăşii

Prinderea etrierului prin sudură


3-11

forţă tăietoare a nodului prin sporul de rezistenţă al diagonalei comprimate mobilizate în interiorul nodului, ca rezultat al creşterii armăturii de confinare.

(2) Armătura orizontală pe înălţimea nodului trebuie să fie continuă. Această condiţie se poate realiza în două moduri: - prin traversarea grinzilor prin găuri perforate; - prin ancore chimice (aderente) postinstalate în peretele grinzii. Cele două sisteme sunt prezentate în fig. F.3.4.5(a), în elevaţie şi în fig. F.3.4.5(b), în secţiune orizontală.

(a)

(b)

Figura F.3.4.5

(3) Etrierii pe înălţimea nodului se realizează din mai multe tronsoane cu forme diferite, funcţie de dimensiunile nodului şi de diametrul etrierilor, înnădite prin sudură sau prin petrecere. 3.4.4.2.3 Consolidarea prin cămăşuire cu piese de oţel A. Stâlpi (1) De regulă, cămaşa trebuie să îmbrace toate laturile stâlpului (fig. F.3.4.6(a), (b)). Dacă nu există acces pe una dintre laturile stâlpului şi se acceptă un efect redus al consolidării pe

armături verticale în cămaşă

gol de turnare

etrieri în nod trecuţi prin golurile din grindă

ancoră aderentă

completare etrier

gol de turnare


3-12

una din direcţii se vor lua măsuri de împiedicare a desprinderii cămăşii metalice parţiale, bazate pe principiile detaliilor din fig. F.3.4.1b.

(2) Cămaşa se poate realiza dintr-un tub continuu realizat din două jumătăţi îmbinate prin sudură după două generatoare (fig. F.3.4.6(a) şi (b)) sau din plăcuţe distanţate sudate pe 4 corniere montate în colţurile stâlpilor (fig. F.3.4.6(c)). Forma rotundă a tubului (fig. F.3.4.6b) oferă şi avantajele unei confinări eficiente a betonului comprimat şi ale sporirii performanţelor înnădirilor barelor longitudinale.

(3) Spaţiul dintre cămaşa de oţel şi faţa stâlpului existent trebuie umplut bine cu mortar de ciment sau epoxidic, cel mai bine prin presiune. Mortarul trebuie să fie caracterizat de contracţii reduse. Dimensiunea rostului trebuie stabilită astfel încât acesta să poate fi umplut cu mortar în bune condiţii, de regulă fiind mai mare de 20 mm. Mortarul trebuie să aibă o rezistenţă la compresiune mai bună decât rezistenţa betonului din stâlpul existent, dar cel puţin rezistenţa unui beton de clasa C25/30.

Figura F.3.4.6 (4) În cazul cămăşuirii continue, tabla de oţel trebuie să aibă o grosime de cel puţin 5 mm. Dacă se alege o cămaşă cu secţiune dreptunghiulară, este necesar ca aceasta să fie rotunjită la cele patru colţuri cu o rază egală cu triplul grosimii tablei. Se recomandă ca părţile componente ale cămăşii să fie fabricate în ateliere specializate, iar la şantier să se facă numai asamblarea.

(5) În cazul utilizării soluţiei cu platbande de oţel, acestea trebuie să aibă o lăţime de aproximativ 100 mm. Platbandele, situate la un interval de aproximativ 300 mm (măsurat interax), se sudează de profilul cornier de la colţurile secţiunii.

profil cornier de oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

platbandă de oţel

platbandă de oţel

mortar fluid

profil cornier din oţel mortar cu vâscozitate redusă

(c)

sudură pe şantier

sudură pe şantier

sudură pe şantier

sudură pe şantier

sudură pe şantier

sudură peşantier

mortar fluid (“grout”)

(b) (a)


3-13

(6) Dacă stâlpul este adiacent unui perete nestructural se recomandă a crea un rost vertical suficient de larg între cele două elemente, care să permită efecturarea în bune condiţii a lucrărilor de consolidare (fig. F.3.4.7). După efectuarea acestor lucrări rostul poate fi închis.

(7) În cazul în care stâlpul este legat de parapeţi de beton armat şi trebuie îmbunătăţite condiţiile de solicitare ale acestuia la forţe tăietoare se poate proceda ca în cazul cămăşuirii cu beton armat (fig. F.3.4.8).

Fig. F.3.4.7

Figura F.3.4.8

B. Grinzi

(1) Pentru cămăşuirea cu tablă de oţel a grinzilor se pot utiliza diferite soluţii: cu tablă continuă (fig. F.3.4.9), cu benzi din platbande sau etrieri de oţel beton aparent (fig. F.3.4.10).

Perete adiacent

Rost verticalTablă de oţel

Parapet de grosime redusă

Rost vertical

Parapet de grosime mare

Rost etanşat pentru a se preveni curgerea mortarului

Tablă de oţel Tablă de oţel

Sudură de şantier

Tablă de oţel

Perete adiacent

Rost vertical


3-14

Figura F.3.4.9 (2) Grosimea minimă a tablei va fi 5 mm. În cazul utilizării unor fâşii (platbande), distanţa minimă între acestea, măsurată interax va fi 200 mm.

(3) Rostul dintre tabla de oţel şi elementul de beton armat se va umple cu mortar sub presiune. În cazul în care este posibil (suprafeţe netede ale grinzilor) elementele de tablă se pot lipi direct cu răşină epoxidică.

Figura F.3.4.10

C. Noduri (1) Cămăşuirea nodurilor în vederea sporirii rezistenţei la forţă tăietoare nu poate fi realizată integral cu piese din tablă, datorită faptului că prezenţa grinzilor nu permite realizarea continuităţii în direcţie orizontală.

(2) În cazul în care cămăşuirea stâlpilor este executată cu piese metalice, cornierele dispuse pe colţurile stâlpului se continuă pe verticală perforând placa planşeului, secţiunea continuă de oţel în direcţie orizontală fiind realizată de bare de oţel beton care traversează grinzile şi care se sudează de corniere (fig. F.3.4.11).

(3) În cazul în care diferenţa dintre lăţimile stâlpilor şi grinzilor nu este mare, şi atunci când se urmăreşte în principal sporirea rezistenţei la compresiune a betonului din nod şi sporirea aportului acestuia la preluarea forţei tăietoare, consolidarea nodului se realizează prin montarea unor corniere de secţiune mare la colţurile stâlpilor legate cu gulere metalice puternice (Fig. F.3.4.12), situate imediat deasupra plăcii şi imediat sub grinzi. Cornierele cu rigiditate importantă la încovoiere exercită în acest caz un efect de confinare la colţurile nodului, între acestea confinarea fiind asigurată de grinzile care intră în nod.

Bare de oţel în formă de U filetate la capete

Platbandă de oţel

Piuliţe pentru prinderea etrierilor

Bară cu profil cornier de oţel

Platbandă de oţel

Bară cu profil cornier de oţel

Etrier filetat

Piuliţă

Bulon filetat

Tablă de oţel

Mortar

Placă sau cornier de ancoraj (t ≥ 8mm)

Tablă de oţel lipită cu răşină epoxidică


3-15

Figura F.3.4.11

Figura F.3.4.12

cornier din oţel

B B

A A cornier din oţel

platbandă

grinzi existentesuduri de şantier

platbandă stâlp existent

de beton armat

B-B A-A

„A”

(a) (b)

bară de oţel

cornier cornier

pat de mortar

gaură forată în grindă

(c)

Detaliul „A”


3-16

F.3.4.4.2.4 Cămăşuirea cu polimeri armaţi cu fibre (FRP) A. Stâlpi (1) Cămăşuirea cu FRP trebuie aplicată pe întreg perimetrul stâlpilor.

(2) Suprafaţa laterală a stâlpilor trebuie atent pregătită înainte de aplicarea cămăşuirii. Orice neregularite ce poate duce la degradarea fibrelor trebuie îndepărată. Colţurile stâlpului trebuie racordate uniform pe înălţime cu o rază de cel puţin 20 mm.

(3) Stâlpul trebuie înfăşurat strâns cu foile din FRP. Fibrele trebuie dispuse perpendicular pe axul longitudinal al stâlpului.

(4) Fibrele se vor suprapune pe o lungime suficientă astfel încât să se evite cedarea cămăşii în zonele de îmbinare. Valorile minime ale lungimii de suprapunere sunt date în tabelul F.3.4.4.2.4-1 (fig. F.3.4.13), şi nu vor fi mai mici decât valorile minime indicate de producător.

(5) Zonele de îmbinare prin suprapunere se vor dispune alternativ pe cele patru feţe ale stâlpului (fig. F.3.4.14).

(6) Substanţele adezive ce se vor utiliza la lipirea foilor de FRP pe suprafaţa de beton trebuie să aibă o rezistenţă suficientă astfel încât să nu se piardă aderenţa dintre fibre şi stâlp.

Tabelul F.3.4.4.2.4-1 Lungimea de suprapunere minimă

Tipul foii Lungimea de suprapunere(mm)

200 g/cm2 200

300 g/cm2 250

Figura F.3.4.14

(7) După întărirea adezivului, cămaşa de FRP va fi protejată prin tencuire, placare sau vopsire (împotriva focului sau a acţiunilor mecanice ce o pot deteriora).

Lungimea de suprapunere

Fig. F.3.4.13

Foile se înfăşoară strâns pe stâlp

Suprapunerea se va face alternant pe cele patru

feţe ale stâlpului

Foi de FRP


3-17

(8) Dacă stâlpul este adiacent unui parapet sau unui perete nestructural, se recomandă executarea unui rost vertical între cele două elemente care să permită cămăşuirea stâlpului pe întreaga înălţime. (fig. F.3.4.15).

Figura F.3.4.15

(9) Dacă secţiunea stâlpului prezintă o concavitate, este indicat ca aceasta să se completeze realizând o secţiune fără intrânduri, după care se poate executa cămăşuirea (fig. F.3.4.16).

Figura F.3.4.16

B. Grinzi (1) Cămăşuirea continuă cu polimeri armaţi cu fibre poate fi utilizată pentru sporirea capacităţii de rezistenţă la forţă tăietoare a grinzilor din beton armat de formă dreptunghiulară (independente). Aplicarea FRP se va face astfel încât direcţia fibrelor să fie orientată pe direcţia forţei tăietoare (normate la axa elementului).

În cazul aplicării cămăşuielii cu benzi FRP situate la distanţe finite, soluţia se poate aplica şi la grinzi de planşeu, trecând benzile prin goluri practicate în placă. Benzile se vor fixa în betonul plăcii prin ancore specifice FRP sau se vor petrece pe lungimi de suprapunere suficiente (a se vedea A. Stâlpi (1)). F.3.4.4.3 Sporirea rezistenţei la moment încovoietor F.3.4.4.3.1 Aspecte generale (1) Deficitul de rezistenţă la încovoiere se corectează prin sporirea secţiunii (stâlpilor şi grinzilor) prin adaos de beton armat sau elemente de oţel, care fac corp comun cu elementele structurale existente.

Spaţiu umplut cu beton

Perete adiacent

Foaie de FRP

(a) (b)Rost Parapet

Foi de FRP

Foaie de FRP

Rost vertical

Parapet / Perete


3-18

(2) Armăturile sau piesele de oţel trebuie să fie ancorate suficient dincolo de secţiunile de la extremităţile elementelor pentru a putea fi mobilizate integral în aceste secţiuni.

(3) Tehnicile de cămăşuire capătă detaliere specifică pentru stâlpi şi grinzi.

F.3.4.4.3.2 Consolidarea prin cămăşuire cu beton armat (1) Detaliile de cămăşuire pentru sporirea rezistenţei la forţă tăietoare sunt în general valabile şi pentru sporirea rezistenţei la încovoiere, cu completările date la paragrafele următoare. Uneori, creşterea rezistenţei la încovoiere atrage şi necesitatea creşterii rezistenţei la forţă tăietoare, având în vedere faptul că valorile de dimensionare ale forţelor tăietoare sunt cele asociate mecanismului structural de plastificare.

(2) Armăturile verticale din stâlpi reprezintă armături de rezistenţă. În situaţia în care armăturile lucrează la compresiune, ele trebuie asigurate împotriva flambajului. În consecinţă barele longitudinale din cămăşuiri trebuie să respecte regulile privind prinderile în colţurile etrierilor (agrafelor) specifice stâlpilor din structurile în cadre din zone seismice (fig. F.3.4.17 şi F.3.4.18(a)-(b)). Pentru a putea monta etrierii de închidere a barelor longitudinale intermediare se admite desfacerea locală a acoperirii cu beton a elementelor existente (fig. F.3.4.18 (a)). Dacă numărul barelor intermediare este mare, o parte din ele pot fi fixate prin agrafe ancorate chimic (prin aderenţă) în elementul de beton existent (fig. F.3.4.18 (b)).

(3) Armăturile longitudinale ale stâlpilor trebuie să îndeplinească condiţiile date la F.3.4.4.3.1(2) şi vor trece prin placa planşeului. În situaţia în care cămăşuirea se opreşte la un anumit nivel, ancorarea armăturilor la extremitate se realizează printr-unul din procedeele următoare:

- prin ancorarea în betonul turnat în nodul terminal - prin dispozitive cu plăci şi piuliţe filetate - prin înnădirea cu ancore chimice postinstalate în grindă existentă; soluţia este

acceptabilă în cazul unor armături de diametru mai mic.

(a)

(b)

Figura F.3.4.17 Figura F.3.4.18


3-19

(4) În cazul grinzilor, continuizarea armăturilor pe reazeme este stânjenită de prezenţa stâlpilor care, de regulă sunt substanţial mai laţi decât grinzile. Se pot adopta soluţii în care armăturile ocolesc stâlpul prin îndoirea sub unghiuri suficient de mici pentru a limita tendinţa de îndreptare a armăturii în zona de deviere a acesteia, sau soluţii în care armăturile se sudează de gulere rigide şi rezistente din piese metalice (corniere cu rigidizări) montate imediat deasupra şi dedesuptul grinzii. În cazul armăturilor de diametru relativ mic (≤14 mm) se pot folosi ancore postinstalate în stâlp, înnădite prin petrecere cu armăturile de la extremităţile grinzii.

F.3.4.4.3.3 Consolidarea cu piese de oţel

(1) Sporirea rezistenţei la încovoiere cu ajutorul unor piese de oţel se bazează pe principiile enunţate la F.3.4.4.3.1(1) şi (2).

(2) În cazul stâlpilor, sporul de rezistenţă în zona nodurilor se poate realiza numai prin piese de tablă sau din cornier care pot să treacă pe lângă grinzi, traversând placa planşeului. Măsurile de armare transversală a nodului, indicate la F.3.4.4.2.3 C sunt eficiente şi pentru a împiedica flambajul pieselor de oţel.

(3) În cazul grinzilor, continuizarea pieselor de oţel pe reazeme se face cu procedee similare cu cele indicate la F.3.4.4.3.2(4) pentru armăturile de oţel beton utilizate în cămăşile de beton armat.

F.3.4.4.4 Îmbunătăţirea deformabilităţii (ductilităţii) elementelor structurale (1) Deficitul de ductilitate al elementelor cadrului, al stâlpilor în special, se corectează prin sporirea secţiunilor şi prin măsuri de fretare a betonului care să limiteze deformaţia transversală a zonelor comprimate.

(2) Obiectivele indicate la (1) se realizează prin cămăşuirea secţiunilor cu beton armat, piese metalice sau FRP. (3) Detaliile de cămăşuire prezentate la F.3.4.2.2, în vederea îmbunătăţirii rezistenţei la forţă tăietoare sunt adecvate şi pentru sporirea ductilităţii secţionale. F.3.4.5 Intervenţii cu transformarea sistemului structural

F.3.4.5.1 Aspecte generale (1) Soluţiile de intervenţie care au în vedere transformarea sistemului structural în cadre de beton armat pot utiliza una din următoarele tehnici principale:

(a) Contravântuirea cadrelor cu elemente din otel; (b) Introducerea unor pereţi structurali sau nuclee de beton armat; (c) Umplerea ochiurilor de cadru cu zidărie armată sau cu panouri metalice; (d) Ataşarea de contraforturi la exteriorul construcţiei; (e) Ataşarea cadrelor existente la construcţii noi, puternice, în care necesitatea de

extindere a clădirii permite aceasta;

(2) Transformarea structurii în cadre de beton armat este avantajoasă dacă aplicarea soluţiei conduce la intervenţii localizate. În general, introducerea unor elemente mult mai rigide şi rezistente faţă de cadrele existente poate determina o reducere sensibilă a cerinţelor de rezistenţă şi ductilitate în elementele neconsolidate ale cadrului. Astfel este posibil să se evite o intervenţie generalizată asupra majorităţii elementelor structurale.


3-20

(3) Dacă elementele structurale nou introduse nu relaxează suficient cerinţele de rezistenţă şi/sau ductilitate în elementele neconsolidate, poate apărea necesar să se consolideze, prin cămăşuire, şi o parte din elementele existente.

(4) Introducerea unor elemente noi, rigide şi rezistente, modifică repartizarea încărcărilor laterale între componentele structurii laterale astfel realizate. Pereţii de beton armat şi panourile de cadru contravântuite urmează să preia o parte importantă din aceste încercări, pe care trebuie să le transmită la terenul de fundare. Ca urmare, în asemenea situaţii trebuie luate măsuri de întărire şi dezvoltare a sistemului de fundaţie existent, pentru a face posibilă satisfacerea cerinţelor la baza structurii. De asemenea, planşeele trebuie verificate dacă sunt capabile să preia eforturile ce le revin după consolidarea structurii verticale şi dacă nu sunt, trebuie, la rândul lor, să fie consolidate. F.3.4.5.2 Introducerea de contravântuiri de oţel

F.3.4.5.2.1 Aspecte generale (1) Transformarea sistemului structural în cadre prin introducerea de contravântuiri metalice oferă următoarele avantaje:

(a) creşterea substanţială a rezistenţei şi a rigidităţii structurii; (b) realizarea mai simplă a golurilor necesare pentru iluminatul natural, circulaţie, în

panourile în care se intervine etc.; (c) creşterea masei introduse prin ataşarea elementelor metalice de consolidare este mult

mai mică, în raport cu alte soluţii de intervenţie; (d) soluţia de consolidare poate fi prefabricată şi astfel durata de execuţie se poate reduce

semnificativ.

(2) Dimensionarea elementelor de contravântuire va urmări limitarea deplasărilor laterale până la valori acceptabile pentru elementele structurii de rezistenţă existente. Se vor folosi modele de calcul complete în care să se ia în considerare aportul structurii existente şi a celei adăugate. Stâlpii legaţi cu contravântuirile şi grinzile existente vecine, situate în continuarea panourilor contravântuite, îşi modifică semnificativ eforturile şi, ca urmare, aceste elemente trebuie analizate în mod special.

(3) Sistemele de contravântuiri metalice pot fi introduse atât la exteriorul, cât şi la interiorul construcţiei.

(a) Amplasarea acestora la exterior permite în general o execuţie mai facilă şi cu costuri mai mici, însă soluţia de consolidare este vizibilă şi poate avea un impact negativ asupra aspectului estetic al faţadelor. În plus elementele metalice sunt direct expuse agenţilor corozivi din mediul înconjurător şi, în consecinţă, vor necesita lucrări de întreţinere mai frecvente.

(b) În cazul contravântuirilor metalice introduse la interiorul construcţiei, acestea urmează să fie dispuse în lungul cadrelor existente din beton armat, astfel încât să se asigure o interacţiune optimă între cadrele existente şi contravântuiri, iar grinzile existente să poată fi utilizate drept elemente de colectare a încărcărilor inerţiale.

În unele situaţii poate fi avantajos ca elementele de contravântuire să fie plasate alături (adosate) de stâlpii şi grinzile cadrului existent, soluţie care permite simplificarea legăturii dintre elementele noi şi cele existente şi, în general, o execuţie mai simplă.


3-21

F.3.4.5.2.2 Tipuri de soluţii (1) Soluţia de contravântuire este caracterizată în principal prin:

- dispoziţia contravântuirilor, care poate fi cu bare cu axele intersectate în noduri, rezultând contravântuiri concentrice sau cu excentricitate la noduri, rezultând contravântuiri excentrice;

- modul de conectare al contravântuirilor la structura existentă, care poate fi directă sau prin intermediul unei rame metalice.

(2) Sisteme de contravântuiri concentrice

(2.1) Dispoziţia barelor În cazul contravântuirilor concentrice se poate alege una din schemele de dispunere a contravântuirilor din fig. F.3.4.19:

- contravântuiri diagonale individuale (fig. F.3.4.19(a))

- contravântuiri în X, pe fiecare nivel (fig. F.3.4.19(b))

- contravântuiri în V sau Λ, cu sau fără bare de întârziere a flambajului (fig.F.3.4.19(c), (d))

- contravântuiri diagonale în X, pe două sau mai multe niveluri (fig. F.3.4.19(e), (f)).

Figura F.3.4.19


3-22

(2.2) Comportarea la acţiuni seismice

(i) Proiectarea contravântuirilor de oţel în vederea consolidării structurilor existente tip cadru de beton armat, se poate baza pe două concepţii privind impunerea mecanismului structural de disipare de energie. Cele două tipuri de comportare la acţiuni seismice implică:

- disiparea cu prioritate a energiei în diagonalele întinse ale sistemului de contravântuiri, sau

- disiparea energiei în elementele verticale ale structurii existente, întărite sau nu, după caz, cu elemente de oţel suplimentare.

(ii) Primul tip de mecanism se caracterizează prin incursiuni postelastice semnificative ale diagonalelor întinse, şi de flambajul local al barelor comprimate. Ruperea structurii intervine atunci când deplasările laterale devin excesive şi duc la ruperea la forţă tăietoare sau la încovoiere a stâlpilor existenţi de beton armat. Comportarea structurilor astfel concepute este controlată mai puţin sigur prin calculul structural. Capacitatea de disipare a energiei sub acţiunea ciclică a cutremurelor puternice este limitată ca urmare a unei rapide degradări a rezistenţei şi rigidităţii. Principalele aspecte ale comportării care duc la o asemenea situaţie sunt:

- flambajul repetat al barelor produce un transfer brusc al eforturilor la diagonala întinsă, amplificând, uneori foarte mult, solicitarea acesteia;

- flambajul repetat al barelor produce o reducere progresivă a buclelor histeretice; - deformarea elementului comprimat supune prinderile, prin rotirile de la extremităţi, la

eforturi mari şi, de asemenea, când este cazul, poate deteriora pereţii de umplutură; - diagonalele întinse acumulează deformaţii tot mai mari, de la ciclu la ciclu, sporind şi

deplasările laterale deoarece deformaţiile de întindere nu sunt recuperate la încărcarea în sens invers, ca urmare a flambajului prin compresiune;

- diagonalele întinse nu sunt capabile să revină la forma rectilinie iniţială pe care au pierdut-o prin solicitarea la compresiune, în special dacă barele au flambat „plastic”. Din acest motiv, prin proiectarea adecvată a zvelteţei barelor se impune flambajul elastic al acestora.

- flambajul necontrolat al unor diagonale poate crea la nivel de structură efecte generale de răsucire, neprevăzute la proiectare.

Ca urmare, utilizarea acestui tip de soluţie este recomandată în zone cu seismicitate mai joasă, pentru cerinţe de deplasare limitate, şi numai pe baza unei analize cuprinzătoare a tuturor aspectelor de proiectare. La dimensionarea elementelor consolidării, se recomandă adoptarea unor valori q ale factorilor de comportare egali cu 2,0, în cazul contravântuirilor în V şi Λ, la care sunt active atât diagonalele întinse, cât şi cele comprimate, şi cu 3,5, în cazul contravântuirilor din diagonale încrucişate, în situaţia în care numai diagonalele întinse sunt disipative Se vor respecta prevederile P 100-1/2006, 6.7.3, referitoare la zvelteţea diagonalelor.

(iii) Al doilea tip de mecanism implică limitarea deformaţiilor diagonalelor întinse în domeniul elastic, care să permită o cuplare foarte eficientă a stâlpilor panoului contravântuit, asigurând un braţ de pârghie egal cu distanţa interax între stâlpi. Disiparea de energie se realizează prin deformaţia plastică a armăturilor din stâlpul întins, întărit, dacă este cazul, cu elemente de oţel longitudinale, şi a grinzilor de cadre. Această concepţie decurge din metoda ierarhizării capacităţii lor de rezistenţă şi soluţia poate fi controlată prin calcul. Tipul de contravântuire recomandabil este cu diagonale individuale sau încrucişate. Această soluţie poate fi aplicată ori de câte ori condiţiile constructive o permit şi consumul de oţel este acceptabil.


3-23

Se recomandă ca dimensionarea elementelor de consolidare să se facă pe baza unui factor de comportare q = 4,0. (2.3) Soluţii constructive

Soluţiile constructive de consolidare prin contravântuiri de oţel se grupează, din punctul de vedere al modului de realizare al conectării elementelor de oţel la structura existentă de beton şi al modului în care se transmit eforturile între sistemul existent şi cel adăugat, în următoarele categorii:

(i) Soluţii în care diagonalele metalice sunt prinse direct de elementele structurii existente de beton armat. Legăturile diagonalelor cu grinzile şi stâlpii cadrelor existente se fac prin gusee solidarizate de gulere metalice aplicate pe capetele de grinzi şi de stâlpi, la nodurile de cadru (fig. F.3.4.20).

Figura F.3.4.20 În eventualitatea că rezistenţa efectivă a grinzilor şi stâlpilor nu este suficientă, aceste elemente se vor întări prin elemente de oţel longitudinale continue, adosate şi conectate adecvat de betonul existent. Se poate aplica, la limită, cămăşuirea în întregime a elementelor de beton armat cu câte un tub metalic. O variantă a acestei soluţii este plasarea diagonalelor de contravântuire în faţada clădirii, atunci când exigenţele arhitecturale o permit. În acest caz, piesele de oţel ale contravântuirii se prind de stâlpii şi grinzile cadrelor marginale, cu buloane pretensionate (fig. F.3.4.21).

Stâlp de beton armat

Guler metalic

Guler metalic

Guseu metalic

Contravântuire

Grindă de beton armat

Guseu metalic


3-24

Figura F.3.4.21 Soluţia (i) întâmpină o serie de dificultăţi constructive. De exemplu, numărul mic de conectori cu care trebuie realizată legătura concentrată între structura existentă şi cea adăugată.

(ii) Soluţii în care cadrului existent i se adosează un cadru complet contravântuit din oţel. Plasarea cadrului metalic în planul cadrului existent întâmpină dificultăţi de ordin practic. Astfel:

- legarea tălpii metalice de intradosul grinzii de beton prin conectori este uneori foarte dificilă datorită distanţelor mici între barele longitudinale de la partea inferioară a grinzilor;

- continuizarea montantului de oţel pe verticală, adăugat atunci când este necesar, este împiedicată, în zona nodurilor, de grinzile existente;

- dimensiunile elementelor existente diferă de multe ori de cele din proiect şi variază de la nivel la nivel; dimensiunile elementelor metalice trebuie verificate prin măsurători în teren, dacă soluţiile de îmbinare nu admit toleranţe suficient de mari.

Din acest motiv, poate fi preferabil să se monteze cadrul metalic alături de cel existent. Cele două cadre trebuie conectate pentru a încărca noul cadru de oţel cu forţă verticală. Dacă stâlpul de beton este prevăzut să facă parte din talpa verticală întinsă, trebuie verificate înnădirile armăturilor verticale şi, dacă acestea nu sunt suficiente, vor fi luate măsuri de îmbunătăţire a aderenţei prin cămăşuirea adecvată a zonei de îmbinare Câteva detalii de prindere sunt figurate principial în fig. F.3.4.22 şi F.3.4.23. În fig. F.3.4-22(a) şi (b) se prezintă soluţii de prindere a profilului dublu T, care conţine talpa orizontală a cadrului de oţel contravântuit, de grinda cadrului de beton armat existent. Se pot folosi şi alte forme de secţiune, de exemplu secţiuni tubulare care permit îmbinări avantajoase cu diagonalele.

Contravântuire

Şuruburi pretensionate

Contravântuire Stâlp Scaun


3-25

Figura F.3.4.22 În fig. F.3.4.23 se prezintă câteva tipuri de soluţii de prindere a montanţilor verticali ai cadrului contravântuit metalic, de stâlpii existenţi, trecând pe lângă grinzile existente.

bară orizontală a cadrului metalic contravântuit

conectori cu aderenţă chimică

găuri forate

profil cornier

bară orizontală a cadrului metalic contravântuit

sudură uzinată

grindă interioară

gaură forată

conector cu aderenţă chimică

(a)

grindă marginală

(b)


3-26

Figura F.3.4.23 În fig. F.3.4.24(a) se prezintă detaliul care poate fi utilizat în cazul în care dimensiunile în plan ale stâlpului sunt substanţial mai mari decât lăţimea grinzilor. Un astfel de caz se poate întâlni la unele clădiri la care stâlpii faţadelor sunt ieşiţi în afară pe considerente de aspect.

gaură forată

profil cornier

montant vertical profil dublu T

sudură uzinată sau de şantier

(a)

montant vertical profil dublu T

conectori cu aderenţă chimică

găuri forate

conector cu aderenţă chimică

stâlp interior

stâlp marginal

(b)


3-27

Figura F.3.4.24

(iii) Soluţia în care contravântuirile de oţel sunt înrămate într-o ramă metalică, care este conectată indirect prin intermediul unui strat de mortar armat introdus în spaţiul dintre cadrul de beton armat şi rama metalică (fig. F.3.4.25). Panoul metalic este dispus în axul cadrului de beton. Soluţia este aplicabilă în cazul în care forţele laterale nu sunt excesive. Conectarea se realizează prin două rânduri de conectori, respectiv gujoanele sudate de rama metalică şi conectorii aderenţi postinstalaţi la intradosul grinzii.


3-28

Figura F.3.4.25 Pentru a evita armăturile din partea inferioară din grinzi, se folosesc conectori de capacităţi mai mici şi mai numeroşi, care permit o transmitere mai uniformă a eforturilor între rama metalică şi elementele de beton armat. Aplicarea soluţiei tip (iii) presupune că barele structurii existente, prin alcătuirea lor, sunt în măsură să preia eforturile ce le revin. Soluţia permite prefabricarea integrală sau parţială a panoului de contravântuire din oţel, iar spaţiul de mortar intermediar permite utilizarea aceluiaşi panou la mai multe niveluri, cu dimensiuni uşor diferite de ale grinzilor şi stâlpilor, şi, în general, permite toleranţe mai mari. Pentru calculul şi alcătuirea de detaliu a elementelor contravântuirilor şi a prinderilor de oţel, se vor respecta prevederile specifice din codul de proiectare seismică P 100-1/2006, cap.6, şi din STAS 10108/0-78.

(3) Sisteme de contravântuiri excentrice

(3.1) Dispoziţia barelor

(i) prinderea excentrică a barelor la noduri duce la formarea unor bare cu lungimi mici, în măsură să disipe în mod avantajos energia prin deformaţii plastice de forfecare (în realitate, deformaţii plastice pe direcţia eforturilor unitare principale), şi/sau de încovoiere. Aceste bare se numesc bare disipative (sau linkuri active).

(ii) Atunci când sunt utilizate pentru consolidarea structurilor tip cadru de beton armat, contravântuirile excentrice se pot dispune numai în formă de Y, sau de Y întors (fig. F.3.4.26). Este esenţial să nu se monteze barele disipative în lungul grinzilor, sau stâlpilor, astfel ca deformaţiile linkurilor să se poată dezvolta neîngrădit.

(iii) Prinderea contravântuirilor excentrice se poate face direct pe elementele structurii de beton existente (fig. F.3.4.27(a)) sau prin intermediul unei rame care, la rândul ei, poate fi prinsă direct sau prin intermediul unui strat de mortar armat (fig. F.3.4.27(b)).

Cadru de beton armat

Conectori post-instalaţi

Gujon cu capFretă transversală

Mortar necontractil injectat cu presiune

Contravântuire Ramă metalică

Suprafaţă buciardată

Conectori post-instalaţi Fretă transversală

Suprafaţăbuciardată

Ramă metalică

Contravântuiremetalică


3-29

Figura F.3.4.26

Figura F.3.4.27

(3.2) Comportarea la acţiuni seismice

(i) Funcţie de proporţii, alcătuirea secţiunii şi implicit, funcţie de raportul între momentul plastic de încovoiere şi forţa tăietoare de plastificare, barele disipative se clasifică în trei categorii:

- bare disipative (linkuri) scurte; - bare disipative (linkuri) lungi; - bare disipative (linkuri) cu lungime medie.

(ii) Concepţia de proiectare seismică a structurilor cu contravântuiri excentrice are în vedere ca disiparea energiei induse de cutremur să se realizeze, în cea mai mare parte, prin deformarea ciclică a linkurilor în domeniul plastic. Linkurile scurte evidenţiază deformaţii de forfecare, linkurile lungi se plastifică prin deformaţii de încovoiere, iar linkurile cu lungime medie prezintă o comportare intermediară, cu deformaţii plastice combinate din forfecare şi încovoiere. Comportarea cea mai avantajoasă o oferă linkurile scurte.

(iii) Elementele structurii existente şi ale celei adăugate trebuie să fie astfel conformate încât formarea mecanismului structural de disipare de energie să se realizeze după plastificarea linkurilor şi a bazei stâlpilor. În consecinţă, la proiectare capacităţile de rezistenţă ale elementelor structurale vor fi verificate dacă satisfac această condiţie, iar dacă nu, se vor lua măsuri de întărire a elementelor şi/sau se vor redimensiona linkurile.

(b)

Guler metalic pe grindă

Link

(a)


3-30

(3.3) Condiţii constructive

(i) Barele disipative se alcătuiesc astfel încât să fie încadrate în clasa 1 de secţiuni.

(ii) Pentru împiedicarea voalării şi obţinerea unor rotiri plastice consistente, barele disipative scurte vor fi prevăzute cu rigidizări transversale pe toată lungimea lor.

(iii) Pentru evitarea voalării plastice a tălpii comprimate, linkurile lungi vor fi prevăzute cu rigidizări la extremităţi (la reazeme), în zona de formare a articulaţiilor plastice.

(iv) La barele disipative cu lungime medie, se prevăd rigidizări, atât la reazeme, cât şi în câmpul acestora.

(v) Pentru împiedicarea voalării tălpii comprimate şi a inimii, rigidizările vor fi sudate pe toată înălţimea inimii şi pe talpă.

(vi) Modul de dimensionare a linkurilor, a rigidizărilor şi a distanţelor dintre acestea, se realizează respectând prevederile P 100 -1/2006, cap.6

(4) Sisteme cu contravântuiri cu flambaj împiedicat (BRB)∗

(4.1) Contravântuirile cu flambaj împiedicat reprezintă dispozitive disipative ale energiei induse de cutremur. Dispozitivul este constituit dintr-un miez realizat dintr-o piesă de oţel moale (platbande individuale, platbande legate în cruce, profil dublu T, etc. – fig. F.3.4.29) îmbrăcat într-un tub de oţel umplut cu beton fin (mortar), care se opune flambajului miezului de oţel (fig. F.3.4.28). Miezul de oţel este învelit într-un material care împiedică aderenţa acestuia la betonul înconjurător. Materialul de separaţie are rolul de a împiedica transmiterea forţelor axiale din miezul de oţel la cămaşa înconjurătoare.

(4.2) Diagonalele contravântuirii prezintă o comportare identică la solicitările de întindere şi de compresiune şi o comportare histeretică foarte stabilă.

(4.3) Condiţia practică pentru ca tubul exterior să împiedice flambajul miezului de oţel, este ca rezistenţa la flambaj a tubului (forţa critică Euler) să fie mai mare decât capacitatea rezistenţei la curgere a miezului, sporită cu 50%. Acest spor reprezintă un factor de siguranţă.

Figura F.3.4.28

∗ BRB are semnificaţia „Buckling Restrained Braces” şi este acronimul utilizat în domeniul ingineriei seismice, pretutindeni în lume. BRB reprezintă un sistem de control al răspunsului seismic prin disipatori. S-a preferat prezentarea lui aici, şi nu la cap. 8, pentru că piesele esenţiale ale sistemului sunt contravântuiri cu diagonale centrice.

Miez de oţelMaterial

neaderent Mortar

necontractil

Tub de oţel


3-31

Figura F.3.4.29

(4.4) Cadrele de beton armat contravântuite cu BRB pot fi protejate printr-o dimensionare adecvată a diagonalelor cu flambaj împiedicat, astfel încât majoritatea elementelor structurale existente să fie solicitate numai în domeniul elastic de comportare.

(4.5) Prinderile contravântuirilor de structură trebuie să fie astfel dimensionate încât să poată prelua forţa de curgere a barei disipative, sporită cu 50%. Diagonalele se prind de plăci sau de gulere metalice ancorate la nodurile cadrului.

(4.6) Aplicarea la consolidarea structurilor în cadre a contravântuirilor cu flambaj împiedicat aduce o serie de avantaje în raport cu soluţiile de tip tradiţional, cum sunt:

- modelarea structurii consolidate este simplă şi calculul structural permite un control sigur al comportării la acţiuni seismice;

- comportarea ciclică la acţiuni seismice este stabilă; - montarea dispozitivului este simplă.

3.4.5.2.3 Măsuri constructive de conectare a contravântuirilor metalice (1) Se recomandă ca pentru conectarea dintre rama metalică şi cadrul existent de beton armat să se utilizeze fie conectori cu aderenţă chimică, fie conectori cu expansiune; este interzisă folosirea simultană a mai multe tipuri de ancore;

(2) În cazul conectării directe dintre elementele metalice şi structura existentă de beton armat, paşii tehnologici de execuţie sunt următorii:

(i) punerea în poziţie a contravântuirilor metalice pentru a marca poziţia găurilor sau eventual pentru realizarea parţială a găurilor;

(ii) îndepărtarea elementelor metalice şi realizarea găurilor conform diametrului şi adâncimii din proiect sau din specificaţiile tehnice;

(iii) curăţarea găurii conform instrucţiunilor date în fişa tehnică de producătorul răşinii epoxidice;

(iv) introducerea răşinii epoxidice şi ulterior a buloanelor/ancorelor; (v) se aşteaptă trecerea intervalului de timp necesar întăririi răşinii (vi) montarea şi fixarea contravântuirilor metalice. Notă: În multe situaţii, realizarea găurilor în poziţiile dorite este împiedicată de prezenţa armăturilor din elementele existente. În asemenea cazuri, găurile parţial forate trebuie umplute cu un mortar necontractil, buloanele de ancorare trebuie repoziţionate şi implicit trebuie realizate noi găuri în flanşele/scaunele elementelor metalice.

N M T N M T NM T N T N T

N – nucleu central de oţel M – mortar de ciment necontractil T – tub metalic exterior


3-32

(3) În cazul conectării indirecte dintre rama metalică şi elementele cadrului de beton armat, paşii tehnologici de execuţie constau în:

(i) îndepărtarea stratului de tencuială şi/sau a pereţilor de compartimentare de la interiorul ochiului de cadru;

(ii) buciardarea elementelor de beton armat adiacente pentru a crea o suprafaţă de contact rugoasă;

(iii) realizarea găurilor conform diametrului şi adâncimii din proiect sau din specificaţiile tehnice;

(iv) curăţarea găurii conform instrucţiunilor date în fişa tehnică a răşinii epoxidice; (v) introducerea răşinii epoxidice şi ulterior a ancorelor; (vi) sudarea gujoanelor cu cap la exteriorul ramei metalice; (vii) introducerea ramei metalice; (viii) introducerea unor armături transversale pentru confinarea stratului de mortar; (ix) realizarea cofrajului pentru interspaţiul dintre rama metalică şi cadrul existent; (x) injectarea cu presiune a unui mortar necontractil.

Această tehnologie de execuţie este prezentată schematic în fig. F.3.4.30. Diametrul minim al conectorilor post-instalaţi şi al gujoanelor cu cap sudate de rama metalică este de 16 mm. Pasul maxim dintre conectori/gujoane este de 250 mm.

Adâncimea minimă de înglobare în beton a conectorilor post-instalaţi cu aderenţă chimică este de 8da, iar cea corespunzătoare conectorilor cu expansiune este de 5da (da - diametrul ancorei).


3-33

Figura F.3.4.30

Cadru existent de beton

Componenta de beton armat a sistemului de cadre

Componenta de oţel a sistemului de cadre contravântuite

Perete de

Contravântuire metalică

Gujon cu cap

Bare suplimentare pentru prevenirea flambajului

Conectori post-instalaţi

Componenta metalică se introduce la interiorulcomponentei de beton armat, iar în interspaţiulperimetral se injectează cu presiune mortarnecontractil Gujoanele cu cap se sudează pe

întreg perimetrul ramei metalice


3-34

F.3.4.5.3 Introducerea de pereţi structurali de beton armat F.3.4.5.3.1 Aspecte generale (1) Introducerea de pereţi de beton armat în structurile tip cadru de beton armat le înzestrează pe acestea cu proprietăţi de rezistenţă şi de rigiditate substanţiale, corectând deficitul construcţiilor cu caracteristici insuficiente din aceste puncte de vedere.

(2) Conlucrarea cadrelor existente cu pereţii structurali de beton armat poate conferi ansamblului o comportare specifică structurilor duale sau structurilor rigide cu pereţi. Prin aceasta, deplasările relative de nivel scad considerabil şi în consecinţă se diminuează riscul de degradare, atât al elementelor structurale ale cadrelor din beton armat, cât şi al elementelor nestructurale. Printr-o alcătuire judicioasă, pereţii nou introduşi pot înzestra structura şi cu proprietăţi de disipare de energie.

(3) Soluţia introducerii de pereţi structurali poate fi aplicată şi la construcţiile cu parter flexibil şi/sau slab din punctul de vedere al rezistenţei.

(4) Pereţii structurali de beton armat pot fi plasaţi la exteriorul (fig. F.3.4.31a) sau la interiorul construcţiei (fig. F.3.4.31b). Funcţie de poziţia aleasă pentru noii pereţi, acestea pot fi perforaţi de goluri de uşi şi ferestre.

(a) Pereţi structurali de beton armat exteriori

a-a

(c) Elevaţie

(b) Pereţi structurali de beton armat interiori

Figura F.3.4.31 (5) Realizarea de pereţi structurali la interior prezintă unele dezavantaje legate de întreruperea funcţionalităţii, modificarea compartimentării interioare şi implicit afectarea

curte de lumină


3-35

funcţiunilor existente. Aceste modificări implică, de regulă, înlocuirea parţială a instalaţiilor existente, ceea ce sporeşte costurile de execuţie.

(6) Plasarea pereţilor noi la exteriorul clădirii permite un acces mai simplu pentru execuţie şi un cost mai mic. De asemenea, afectarea funcţiunii clădirii pe durata execuţiei este minimă. Pe de altă parte, intervenţia este vizibilă, afectează finisajele şi este expusă mediului. De asemenea, modifică înfăţişarea faţadei şi poate implica închiderea sau reducerea unor goluri de ferestre. Un alt avantaj al soluţiei este că pereţii adosaţi faţadei se pot conecta uşor la elementele cadrului marginal (fig. F.3.4.31a).

(7) Pereţii nou introduşi pot fi asamblaţi în nuclee. Se pot obţine avantajele pereţilor dispuşi la exterior dacă nucleele se plasează în curţi de lumină (fig. F.3.4.31b) constituind contraforturi pentru clădirea existentă. Structura nou adăugată poate fi utilizată pentru adăpostirea unor circulaţii pe verticală, sau pentru extinderea suprafeţei utile de planşeu (fig. F.3.4-32). Uneori, o nouă construcţie lipită de construcţia existentă poate să ofere acesteia din urmă suplimentul de rezistenţă laterală necesară.

(8) Se va asigura o dispunere cât mai uniformă în plan şi monotonă în elevaţie a pereţilor structurali, pentru a evita apariţia unor efecte semnificative de răsucire generală, pentru a limita eforturile în diafragmele orizontale (planşee) şi pentru a evita variaţii bruşte ale rigidităţii şi rezistenţei laterale a structurii pe înălţime.

(9) Prin introducerea pereţilor structurali de beton armat, cadrele existente sunt descărcate parţial de eforturile generate de acţiunile seismice şi, ca atare, cerinţele de rezistenţă ale acestora pot fi reduse până la nivelul capacităţilor lor efective.

(10) Mecanismul de comportare al pereţilor trebuie să fie de tip încovoiere de ansamblu, cu deformaţiile plastice localizate la baza pereţilor, în armăturile verticale ale stâlpilor existenţi şi în armăturile din elementele nou introduse. Ierarhizarea capacităţilor de rezistenţă prin proiectare trebuie să asigure mobilizarea capacităţilor de deformare plastică, cu evitarea ruperilor premature la forţe tăietoare şi lunecarea în zona de conectare. Dacă în pereţi se prevăd goluri de uşi şi ferestre, zona de deasupra golului poate fi concepută ca grindă de cuplare, element disipator de energie.

(11) Dacă armătura verticală a stâlpilor este insuficientă sau dacă înnădirile barelor din stâlpi sunt insuficiente, stâlpilor li se aplică o cămăşuire legată de peretele nou, cu armătura verticală continuizată prin planşee.

(12) Conectarea inimii nou introduse de stâlpul existent, se realizează cu conectori post-instalaţi sau prin petrecerea armăturilor orizontale, în cazul în care stâlpilor li se aplică o cămăşuire racordată la inima de beton armat. O altă soluţie este dispunerea inimii peretelui la marginea grinzii, situaţie în care ancorarea barelor orizontale se face prin prelungirea acestora în cămăşuiala stâlpului existent (a se vedea F.3.4.5.2.2, fig. F.3.4.33 şi F.3.4.34).

(13) Se va ţine seamă dacă, după consolidare, forţele de inerţie din planul planşeelor se transmit cu prioritate la pereţii nou introduşi. Se va asigura transmiterea acestor încărcări la pereţi prin conectori şi colectori suplimentari. De asemenea, se va verifica dacă armarea centurilor existente este suficientă pentru asigurarea diafragmei pe noua schemă de lucru sau va trebui întărită. În cazul pereţilor asamblaţi în nuclee, concentrarea de forţe este maximă şi măsurile de conectare şi colectare a forţelor prin conectori şi tiranţi trebuie sporite adecvat (de exemplu, în cazul nucleelor adosate clădirii,fig.F3.4.32).


3-36

Figura F.3.4.32

(14) Datorită concentrării acţiunii seismice, în urma consolidării, în câteva zone structurale, apar sporuri locale importante la nivelul fundaţiilor. Se va verifica dacă fundaţiile (infrastructura) sunt suficient de puternice pentru a prelua acest spor de eforturi, sau dacă trebuie consolidate. De asemenea, se vor verifica presiunile pe teren şi, dacă este cazul, se va dezvolta baza de rezemare. În unele situaţii, în special în cazul pereţilor şi nucleelor de pe conturul clădirii, forţele orizontale produc momente de răsturnare mari, care, în absenţa unor lestări suficiente, duc la desprinderea fundaţiilor de pe teren, sau la depăşirea presiunilor de proiectare pe teren. În aceste situaţii se vor prevedea fundaţii de adâncime, piloţi, barete, ancore pretensionate. În cazul în care piloţii trebuie plasaţi la interiorul clădirii, se vor prevedea minipiloţi a căror execuţie este realizată de utilaje cu gabarite care permit introducerea lor în clădiri cu afectarea minimă a structurii existente. Sporirea semnificativă a eforturilor din sistemul de fundare datorat introducerii pereţilor de consolidare, obligă de multe ori ca soluţia de consolidare să fie dictată de posibilitatea realizării unor fundaţii adecvate în condiţii acceptabile sub aspectul costurilor şi al posibilităţilor concrete de execuţie. 3.4.5.2.2 Soluţii constructive (1) Realizarea pereţilor structurali nou introduşi se poate face utilizând următoarele soluţii constructive:

(a) Realizarea unei inimi de beton armat prin umplerea totală sau parţială la interior a ochiului de cadru (fig. F.3.4.33a), ancorate adecvat de elementele cadrului;

(b) Realizarea unei inimi de beton armat adosate grinzii existente şi conectarea la cămăşuielile stâlpilor structurii (fig. F.3.4.33b);

(c) Introducerea unor pereţi, prevăzuţi sau nu cu bulbi, în afara şi la distanţă de planurile cadrelor.

colectori

Nuclee de beton armat adosate clădirii

Tiranţi din oţel sau beton armat


3-37

Figura F.3.4.33

(2) Soluţiile (a) şi (b) beneficiază de avantajul că grinzile cadrelor existente pot asigura funcţiunea de colectare a încărcărilor seismice la pereţii nou introduşi.

(3) În cazul aplicării soluţiilor (a) şi (b), stâlpii şi grinzile existente, din panoul în care se execută noua inimă din beton armat, fac parte din peretele astfel constituit, dacă se realizează conectarea adecvată prin ancore post-instalate între elementele existente şi cele nou introduse.

(4) Soluţia (a) implică post-instalarea unor ancore de conectare la intradosul grinzii, într-un spaţiu strâmt, ca urmare a distanţei mici între armăturile longitudinale, operaţie care reclamă a acurateţe deosebită (fig. F.3.4.33a). (5) Soluţiile (b) şi (c) permit o execuţie mai simplă, cu un consum ceva mai mare de materiale decât soluţia (a). Turnarea betonului se face prin goluri practicate în placa planşeului, prin care se trec şi armăturile de continuitate şi de traversare a rostului de lucru. Golurile umplute cu beton constituie şi pene de forfecare pentru preluarea efortului de lunecare dintre perete şi diafragma orizontală.

(6) O variantă alternativă ce poate reduce simţitor durata de execuţie a lucrărilor de consolidare o reprezintă realizarea noilor pereţi structurali din panouri prefabricate, conectate adecvat de elementele existente. Panourile prefabricate se vor realiza astfel încât dimensiunile acestora să permită introducerea şi manipularea lor în spaţiile interioare ale clădirii.

Perete de b.a. nou-introdus

Grindă existentă Cămaşă

de b.a.

(b)

(a)


3-38

Figura F.3.4.34

3.4.5.2.3 Măsuri constructive pentru realizarea pereţilor noi de beton armat (1) La proiectarea pereţilor nou introduşi se vor respecta toate prevederile specifice din CR2 – 1-1.1:2006 „Cod de proiectare pentru construcţii cu pereţi structurali de beton armat”.

(2) Grosimea inimii peretelui structural introdus va fi cel puţin egală cu 1/4 din latura perpendiculară a stâlpului, dar nu mai mică de 150 mm.

(3) Pentru pereţii având grosimea inimii mai mare sau egală cu 180 mm este obligatorie armarea ambelor feţe cu plase de bare legate sau sudate.

(4) Procentul de armare transversală a inimii va fi cel puţin egal cu 0,25%, dar nu mai mare de 0,80%.

(5) Clasa betonului utilizat pentru turnarea pereţilor introduşi va fi cel puţin egală cu clasa betonului din care este realizată structura existentă, dar nu va fi inferioară clasei C20/25.

(6) Eventualele goluri din pereţii structurali introduşi vor fi bordate cu bare de armătură pentru care suma capacităţilor de rezistenţă este cel puţin egală cu cea a armăturilor întrerupte de gol.

(7) Tehnologia de turnare a betonului trebuie să asigure obţinerea unui beton de bună calitate şi mai ales să evite apariţia unui rost la partea superioară a peretelui nou introdus.

(a) Pentru pereţii de beton armat realizaţi prin umplerea ochiului de cadru se recomandă utilizarea uneia din următoarele tehnologii:

- Injectarea cu presiune a betonului pe la partea inferioară a cofrajului. Această metodă necesită prevederea unui număr suficient de goluri, uniform distribuite la partea superioară a cofrajului, care să permită eliminarea aerului şi să certifice umplerea completă cu beton a cofrajului.

marginea grinzii existente

cămaşă beton armat

stâlp

stâlp

ancoră chimică

grindă existentă

A

A

B

B

A-A

gol de turnare

ancoră chimică

B-B

(a)

(b)


3-39

- Turnarea betonului până la cca. 200 mm sub grinda existentă, urmată de injectarea cu presiune a unui mortar necontractil în zona de la partea superioară rămasă nebetonată (fig. F.3.4.35a).

- Turnarea betonului prin goluri perforate în placă într-un cofraj prelungit pe lângă grinda existentă de intradosul acesteia (fig. F..4.35b).

Figura F.3.4.35

(b) Pentru pereţii de beton armat realizaţi prin amplasarea inimii la exteriorul ochiului

de cadru, betonul se va turna de la nivelul superior prin găuri de dimensiuni suficient de mari realizate în placa existentă (fig. F.3.4.36). În golurile de turnare se pot concentra armăturile de continuitate, cu secţiune echivalentă barelor verticale curente din inima peretelui. Golurile prin placă se vor realiza cu dispozitive roto-percutoare. Pentru a evita tăierea armăturilor din placa existentă de beton armat se interzice utilizarea unor dispozitive de tăiere a betonului Eventualele goluri întâmplătoare între peretele nou şi intradosul plăcii existente se umplu, după caz, prin matare cu mortar vâscos sau prin injecţie cu mortar. Dacă este cazul se vor prevedea popi metalici pentru sprijinirea provizorie plăcii existente.

Conector post-instalat

Fretă pentru prevenirea despicării betonului

Mortar necontractili j

(a) ≥

200

mm

Gol perforat în placă pentru turnarea betonului

Surplusul de beton se îndepărtează

(b)


3-40

Figura F.3.4.36

(8) Pentru realizarea legăturii între elementele cadrului existent şi pereţii nou introduşi se utilizează conectori. La realizarea conectării se vor avea în vedere următoarele:

(a) Se utilizează două tipuri de ancore post-instalate: conectori cu expansiune mecanică şi conectori cu aderenţă chimică. De regulă, la realizarea pereţilor se utilizează numai unul din cele două tipuri de conectori;

(b) Pentru a realiza o conectare sigură şi eficientă trebuie respectate următoarele prevederi:

i. Suprafeţele de beton ale elementelor structurale existente şi eventual suprafaţa peretelui de compartimentare folosit drept cofraj, când inima de beton se ataşează acestuia, vor fi buciardate pentru a crea asperităţi care să permită o conlucrare cât mai bună între betonul nou şi materialele existente.

ii. Conectorii trebuie instalaţi în găuri forate în miezul de beton al elementului. Este interzisă amplasarea conectorilor în zona stratului de beton de acoperire.

iii. Pentru a împiedica cedarea prin despicare a betonului din zona de conectare trebuie prevăzută o armare transversală sub forma fie a unei armături spiralate de tip fretă (fig. F.3.4.37), fie a unor ”scăriţe” din plase sudate (fig. F.3.4.38).

a a/2

ls = lungimea de suprapunere

45 o

ls

Sunt figurate numai barele verticale

Placăexistentă

Gol de turnare

Gaură de dimensiuni mari realizată cu dispozitive rotopercutoare fără a se tăia armăturile din placă


3-41

Figura F.3.4.37

Figura F.3.4.38

iv. Pasul dintre conectorii post-instalaţi şi distanţele dintre aceştia şi marginile elementelor de beton armat vor fi cel puţin egale cu valorile prezentate în fig. F.3.4.39.

v. Adâncimea minimă de înglobare în betonul existent este de 5da pentru conectorii cu expansiune şi de 8da pentru conectorii cu aderenţă chimică.

Figura F.3.4.39

da – diametrul ancorei post-instalate

a) Dispunere ortogonală b) Dispunere în zig-zag

Grinda existentă Grinda

existentă

Peretele

Peretele introdus

min. φ12 la

„scăriţe” din plase sudate

min. φ12

~100 mm

e2≥5da ≥7,5da e2≥5da ≥7,5da


3-42

(c) Pentru a obţine o sporire a conlucrării între betonul nou introdus şi cel existent se execută pene de forfecare la interfaţa celor două straturi prin:

i. Tăierea unor bucăţi din stratul de beton de acoperire al elementelor cadrului existent (fig. F.3.4.40).

ii. Utilizarea unor piese prefabricate ce se lipesc de elementele structurale existente utilizând substanţe adezive eficiente (fig. F.3.4.41).

Figura F.3.4.40

Fig. 3.4-41

Figura F.3.4.41

Pană de forfecare

Peretele introdus

Peretele introdus Armături în formă de „U”

min φ10

Grinda existentă

Grinda existentă

Grinda existentă Grinda

existentă

Peretele introdus

Peretele introdus

Pană prefabricată Adeziv

Conector

Conector Armătură în formă de „U”

min. φ10


3-43

F.3.5 Lucrări de consolidare a structurilor în cadre de beton armat cu panouri de umplutură din zidărie

F.3.5.1 Particularităţi de alcătuire (1) Structurile din această categorie constau dintr-un cadru spaţial de beton armat la care pereţii exteriori şi unii (uneori majoritatea) pereţi interiori sunt realizaţi din blocuri ceramice sau din beton cu diferite compoziţii, care umplu spaţiul dintre stâlpi şi grinzi, având contact practic continuu pe tot perimetrul.

(2) Pereţii interacţionează cu elementele cadrului formând un element cu rezistenţă la forţe laterale.

(3) Structura in cadre a fost proiectată, fie numai la încărcări verticale (cazul clădirilor construite înainte de 1965), fie a fost proiectată si la forţe laterale cu valori prea mici astfel încât capacitatea de rezistenţă la forţe laterale este insuficientă faţă de exigenţele codului de proiectare seismice. F.3.5.2 Comportarea la cutremur (1) Eficacitatea structurală a sistemului cadru – perete de umplutură depinde de dimensiunile şi numărul golurilor, precum şi de calitatea zidăriei (cu rosturi orizontale şi verticale umplute în totalitate sau numai parţial) şi de contactul perete-structură pe perimetru, complet sau parţial.

(2) În cazul panourilor pline sau cu goluri mici deformaţia ochiului de cadru este împiedicată şi astfel in planul peretelui se constituie o diagonală comprimată a cărei rigiditate si rezistenţă depinde de calitatea zidăriei.

(3) În cazul unor goluri mari, mecanismul de grindă cu zăbrele nu se poate constitui şi structura tinde să lucreze ca un cadru, cu noduri rigidizate suplimentar prin prezenţa zidăriei. Umplerea parţială necontrolată a unora din ochiurile de cadru poate duce la efecte structurale negative:

- crearea condiţiilor de nivel slab, de exemplu la parterul unor construcţii unde sunt amenajate magazine.

- crearea unor efecte de torsiune de ansamblu.

(4) La acţiuni puternice zidăria pereţilor fisurează şi tinde să se zdrobească, pierzând rigiditatea şi prezentând risc de prăbuşire, în special în afara planului acesteia. Cadrul de beton armat creează a doua linie de rezistenţă, dar se degradează rapid ca urmare a alcătuirii deficitare. La acţiuni seismice de intensitate mică şi medie pereţii de cărămidă pot asigura rigiditatea şi rezistenţa laterală pentru a satisface cerinţele de performanţă necesare. F.3.5.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de intervenţie

(1) Sunt prezentate principalele deficienţe ale sistemului împreună cu metodele curente de intervenţie care să îmbunătăţească răspunsul seismic aşteptat al structurii.

(2) Analiza are în vedere deficienţele referitoare la satisfacerea cerinţelor de performanţă evidenţiate de evaluarea calitativă şi evaluarea prin calcul.

(3) Metodele de intervenţie pot fi bazate pe una din opţiunile: (i) Conservarea sistemului structural în care elementele cadrului împreună cu zidăria de umplutură se comportă ca pereţi neomogeni, cu inima realizată dintr-un


3-44

material mai puţin rigid şi mai puţin rezistent decât elementele ramei cadrului, care constituie bulbii şi centurile pereţilor. Sunt necesare măsuri care să asigure interacţiunea structurală cadru beton armat – zidărie avută în vedere prin concepţie, incluzând dacă sunt necesari conectori de oţel post-instalaţi. Sporirea rezistenţei inimii impune de cele mai multe ori la construcţiile multietajate placarea cu mortar armat, pe o parte sau pe ambele părţi ale peretelui.

(ii) Schimbarea sistemului structural prin - Introducerea unor pereţi structurali sau elemente de contravântuire. In această

situaţie, rigiditatea laterală trebuie să fie suficiente pentru a proteja pereţii de închidere şi de compartimentare, conform prevederilor codului de proiectare seismică.

- Eliminarea pereţilor de zidărie şi înlocuirea lor cu pereţi uşori legaţi flexibil de structură sau detaşarea pereţilor de structură, detaliind adecvat în acest scop legăturile pereţi – structură, care trebuie să evite răsturnarea pereţilor în afara planului lor. Măsura trebuie însoţită, atunci când este cazul, de consolidarea structurii de beton armat.

(4) Principalele deficienţe structurale specifice tipului structural analizat în această secţiune, împreună cu tehnicile de intervenţie posibile se grupează după cum urmează:

(i) Deficit de rezistenţă laterală: (a) În cazul unor dimensiuni insuficiente ale pereţilor şi/sau a unor rezistenţe slabe ale zidăriei sunt indicate cămăşuiri ale pereţilor cu beton armat sau FRP. Introducerea de pereţi de beton armat sau contravântuiri metalice reprezintă un procedeu de consolidare care modifică sistemul structural iniţial. (b) Măsurile indicate la (a) se pot utiliza şi în cazul unor pereţi slabi cu goluri mari. În plus atunci când este posibil se recomandă umplerea golului. (c) În cazul pereţilor cu degradări ale zidăriei, soluţia de reparaţie – consolidare locală este injectarea fisurilor cu mortar de ciment şi apoi placarea cu FRP sau cu mortar armat.

(ii) Deficit de rigiditate Acesta se poate remedia prin măsurile indicate la (i).

(iii) Deficienţe de configuraţie structurală (a) Rigiditatea şi rezistenţa nivelurilor flexibile şi/sau slabe se pot îmbunătăţi prin:

- introducerea la aceste niveluri a unor pereţi de beton armat sau zidărie armată sau a unor contravântuiri de oţel,

- prin cămăşuirea elementelor verticale de la aceste niveluri cu beton armat în vederea sporirii rezistenţei acestora la forţă axială şi forţă tăietoare.

(b) Efectele de torsiune generală rezultate din dispunerea neechilibrată a pereţilor de umplutură, parte a structurii laterale, se diminuează reducând excentricităţile dintre centrul maselor şi centrele de rigiditate sau de rezistenţă prin introducerea în poziţii adecvate a unor pereţi de cărămidă sau chiar a unor pereţi de beton armat. Atunci când funcţiunea nu permite introducerea pereţilor plini se pot se pot introduce contravântuiri de oţel.

(iv) Deficienţe referitoare la traseul încărcărilor Întreruperile sau zonele slabe care apar mai frecvent în traseul încărcărilor către terenul de fundare sunt reprezentate de lipsa legăturilor care să evite riscul de


3-45

prăbuşire al pereţilor în afara planului lor şi de absenţa colectorilor din planşeul care să asigure transferul încărcărilor orizontale la elementele structurii laterale. Pentru corectarea acestor deficienţe se vor introduce ancore post-instalate la interfaţa pereţi – elementele cadrului şi se vor monta colectori de beton armat sau din piese de oţel în planşeu.

(v) Deficienţe de alcătuire a elementelor cadrului de beton armat (a) Înnădirile insuficiente ale armăturilor longitudinale din stâlpi. Înnădirile prin petrecerea armăturilor îşi îmbunătăţesc performanţa dacă se aplică cămăşuiri locale cu beton armat, piese de oţel sau FRP, ca urmare a sporirii efectului de confinare exercitat de cămăşuiri. (b) Rezistenţa insuficientă a stâlpilor, grinzilor şi nodurilor.

Aceste deficienţe se corectează prin cămăşuire realizată după caz din beton armat, piese metalice sau FRP, conform detaliilor prezentate la 3.4.4.

(vi) Rosturi slăbite neumplute între peretele de ceramică şi rama de beton armat. Acest defect se remediază prin curăţarea rostului şi/sau desfacerea asizelor periferice şi refacerea acestora şi injectarea sau matarea spaţiilor goale cu mortar.

(vii) Deficienţe ale diafragmelor orizontale Acestea constau în armări insuficiente ale diafragmelor pentru preluarea eforturilor de încovoiere şi forţă tăietoare şi a eforturilor din zona golurilor cu dimensiuni mari, precum şi în absenţa conectorilor. Remedierile specifice sunt descrise în cap. F.3.7.

(viii) Fundaţii cu suprafeţe de rezemare insuficientă şi/sau cu deficit de rezistenţă. Consolidarea fundaţiilor se realizează prin măsurile descrise la cap F.3.8.

F.3.6 Consolidarea structurilor cu pereţi de beton armat F.3.6.1 Caracterizarea tipului structural (1) Elemente structurale cu rezistenţă şi rigiditate consistente, pereţii de beton armat sunt introduşi în structurile de clădiri în special atunci când configuraţia şi regimul de înălţime ale clădirii fac necesară realizarea unei structuri laterale puternice. Funcţie de modul în care se realizează preluarea încărcărilor verticale şi orizontale la structurile cu pereţi, se disting două categorii de construcţii cu pereţi de beton armat:

- construcţii cu pereţi structurali deşi, în care sistemul pereţilor este cel care preia majoritatea încărcărilor gravitaţionale şi practic în întregime pe cele orizontale. Structura este completată, eventual, numai local, cu stâlpi şi grinzi;

- construcţii cu pereţi rari, în care sistemul pereţilor, eventual asamblaţi în nuclee, este asociat cu cadre din stâlpi şi grinzi din beton armat, legate prin noduri rigide. Deoarece cele două sisteme conlucrează în preluarea forţelor laterale şi ambele preiau încărcările verticale aferente, acest tip de structură este denumit dual.

Prima categorie este utilizată cu prioritate la clădiri rezidenţiale, la care fixitatea poziţiei pereţilor nu constituie un inconvenient (blocuri de locuinţe, hoteluri, cămine) şi la care pereţii din beton armat sunt plasaţi la limita camerelor şi a coridoarelor. Uneori, şi pereţii exteriori, prevăzuţi cu golurile de ferestre sau uşi (spre balcoane), sunt realizaţi tot ca elemente structurale. Limita acestui sistem o constituie structurile tubulare, cu rigiditatea şi rezistenţa laterală concentrată pe perimetrul clădirii, utilizate la construcţii foarte înalte. Structura poate fi realizată din beton armat monolit, dar se pretează şi la o prefabricare avansată sub formă de „panouri mari”.


3-46

A doua categorie este aplicată la clădirile caracterizate de flexibilitate funcţională, la care pereţii sunt plasaţi în poziţiile în care nu deranjează funcţiunea clădirii (la limita dintre celulele funcţionale, în jurul caselor de scară şi a lifturilor etc.).

(2) Eficacitatea sistemelor structurale cu pereţi depinde esenţial de realizarea funcţiunii planşeelor ca diafragme rigide şi rezistente. Acest rol este îndeplinit, de regulă, la construcţiile mai recente din beton armat monolit, dar nu este îndeplinit întotdeauna la structurile cu planşee prefabricate, inclusiv cele din panouri mari, datorită, în special, legăturilor inadecvate dintre panouri.

(3) Tipurile de fundaţii ale construcţiilor cu pereţi variază destul de mult, de la fundaţiile independente pentru pereţi, de suprafaţă sau de adâncime, până la sistemele de infrastructură de tip cutie rigidă şi rezistentă, alcătuite din radier, pereţii de contur şi de la interior ai subsolurilor, împreună cu planşeele acestora. Până nu de mult, în practica proiectării seismice din ţara noastră sistemul fundaţiilor şi cel al infrastructurii nu erau alcătuite şi calculate în concordanţă cu principiul, astăzi general acceptat, al ierarhizării capacităţii de rezistenţă asociat mecanismului structural de disipare de energie dorit. Într-o situaţie nefavorabilă din acest punct de vedere se află fundaţiile construcţiilor de tip dual, cu concentrări mari de eforturi la baza pereţilor structurali, relativ depărtaţi unul de altul. F.3.6.2 Răspunsul seismic al structurilor cu pereţi de beton armat (1) În deformarea sub încărcări crescătoare, primele elemente care fisurează şi sunt solicitate dincolo de pragul de curgere sunt grinzile şi plăcile care cuplează pereţii. Plastificarea grinzilor produce o reducere semnificativă de rigiditate a structurii. Dacă rezistenţa transversală este necorelată adecvat cu rezistenţa la încovoiere, intervine plastificarea prin forfecare şi degradarea pronunţată a rezistenţei, mai ales dacă detalierea armăturii transversale este incorectă. În final se pierde efectul de cuplare şi pereţii ajung să lucreze pe schema de consolă verticală. (2) În funcţie de modul de realizare al infrastructurii şi fundaţiilor şi de relaţia între rezistenţa infrastructurii şi a pereţilor, „veriga slabă” a ansamblului structural poate fi sistemul pereţilor sau elementele bazei acestuia. (3) Dacă consumul de energie se realizează cu prioritate în pereţi, sunt posibile două tipuri de comportare. Primul constă în dezvoltarea unei zone de plastificare prin încovoiere la baza pereţilor. Deformaţiile de încovoiere nu produc degradări de rezistenţă, decât la deplasări mari, dacă zonele de deformare plastică sunt alcătuite corect. Al doilea tip de comportare implică fisurarea şi curgerea produsă de forfecare. Acest mod de comportare este indezirabil pentru că este asociat cu o degradare rapidă a rigidităţii şi rezistenţei pereţilor. Dacă cerinţele de deplasare sunt mici, ceea ce se întâmplă în anumite zone seismice, sistemele care prezintă plastificarea armăturilor transversale pot oferi o comportare seismică acceptabilă. (4) În condiţiile unei rezemări pe teren limitate, poate apărea rotirea pe teren. În general benefică, pentru că reduce răspunsul infrastructurii, rotirea pe teren măreşte însă deplasările laterale. Funcţie de dezvoltarea fundaţiilor, rotirea pe teren a pereţilor poate fi un fenomen izolat, unul secvenţial, sau unul de proporţii mai mari. În aceste condiţii intervin transferuri de forţe între pereţi.


3-47

În cazul construcţiilor cu subsoluri şi infrastructuri mai puternice, cuplul format de forţele de reţinere apărute la nivelul radierului şi planşeelor subsolurilor poate fi mai puternic decât momentul dezvoltat pe teren şi rotirea bazei este mai puţin însemnată. Este de subliniat că în practica proiectării dinainte de 1980, problema proiectării infrastructurilor la forţe laterale era ignorată. Din acest motiv, există multe situaţii în care, la construcţii realizate anterior, intervin rotiri pe teren importante sau elementele infrastructurii prezintă riscul unor ruperi premature. F.3.6.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de reabilitare (1) În această secţiune sunt identificate tipurile de deficienţe seismice care intervin la structurile cu pereţi şi se indică tipurile de intervenţie. Deficienţele se referă la condiţiile de alcătuire de ansamblu şi de detaliu precizate în P 100-3/2008 şi se stabilesc prin evaluare calitativă şi evaluare prin calcul. Deficienţele seismice ale unei construcţiei sunt identificate în urma expertizei şi sunt consemnate în raportul de expertiză.

(2) Lucrările de consolidare urmăresc impunerea unui mecanism structural de disipare de energie favorabil. În cazul structurilor cu pereţi de beton armat, acest mecanism implică dezvoltarea zonelor plastice în grinzile de cuplare şi la baza pereţilor. Funcţie de dezvoltarea fundaţiilor şi de posibilităţile concrete de intervenţie asupra acestora, se poate avea în vedere şi un răspuns seismic care să implice şi rotirea pe teren.

(3) Deficienţele structurilor cu pereţi pot reprezenta deficienţe de sistem (la nivel de ansamblu) sau deficienţe de alcătuire ale elementelor structurale considerate separat. Aceste deficienţe sunt grupate astfel: A. Deficienţe de sistem (i) Rezistenţă insuficientă la forţe laterale Acest tip de deficienţă poate apărea la multe construcţii de tip dual. Sporirea rezistenţei laterale a structurii în ansamblu se poate realiza prin măsuri cum sunt:

- introducerea unor pereţi suplimentari, cu sporirea corespunzătoare a capacităţii fundaţiilor;

- consolidarea pereţilor existenţi şi a grinzilor de cuplare; - izolarea seismică.

(ii) Rigiditatea laterală insuficientă O asemenea deficienţă poate apărea, de asemenea, la structuri cu pereţi dispuşi la distanţe mari. Remedierea acestei deficienţe se realizează, ca şi în cazul deficienţelor de rezistenţă, prin:

- introducerea de pereţi suplimentari; - mărirea secţiunilor pereţilor existenţi şi a altor elemente structurale ale

construcţiei. Sporul de rigiditate trebuie să fie suficient pentru ca cerinţele seismice să nu depăşească capacitatea de deformaţie (ductilitatea) a elementelor care nu se consolidează. În caz contrar, trebuie aplicate măsuri specifice pentru creşterea proprietăţilor de deformare ale acestora.

(iii) Configuraţia structurală neregulată Din acest punct de vedere, intervin următoarele tipuri de deficienţe:


3-48

(a) pereţi discontinui pe verticală; De exemplu, pereţii întrerupţi la un anumit nivel, unde aceştia reazemă pe stâlpi, sau decalarea planurilor pereţilor pe verticală. Măsuri posibile:

- introducerea de pereţi suplimentari, eventual completarea peretelui la nivelul unde intervine discontinuitatea;

- întărirea stâlpilor de sub pereţii întrerupţi. De multe ori, aceste măsuri trebuie însoţite de măsuri de îmbunătăţire a legăturii elementelor verticale ale structurii cu diafragma orizontală (planşeul).

(b) niveluri slabe sau flexibile; Măsurile de intervenţie au în vedere, în acest caz, mărirea rezistenţei sau/şi a rigidităţii laterale a nivelului slab.

(c) colţuri intrânde sau goluri mari în planşeu; Se poate completa total, sau parţial, suprafaţa planşeului, dacă este posibil, sau se prevăd armături de centură, adecvat ancorate, pentru bordarea golurilor sau a zonelor intrânde.

(d) dispoziţii de pereţi la care centrul de rigiditate sau centrul de rezistenţă, sunt puternic excentrice faţă de centrul maselor; În această situaţie, intervenţia structurală va urmări corectarea acestei deficienţe prin introducerea unor pereţi de echilibrare.

(iv) traseu întrerupt al încărcărilor către terenul de fundare. În construcţiile existente, cu precădere în cele vechi, pot apărea numeroase tipuri de situaţii în care este afectată continuitatea fluxului de încărcări către baza construcţiei. De exemplu, absenţa elementelor care asigură colectarea încărcărilor din planşee a elementelor de conectare între planşee şi pereţi. În asemenea situaţii, se introduc, în planşeu şi la interfaţa pereţilor cu planşeele, centuri şi elemente noi de conectare, realizate cu diferite tehnici. În aceeaşi categorie de deficienţe intră ancorajele şi înnădirile de armături insuficiente, care se corectează prin cămăşuiri cu beton armat, piese de oţel sau FRP. B. Deficienţe de alcătuire a elementelor structurale Cele mai semnificative aspecte de alcătuire deficitară sunt:

(i) insuficienta rezistenţă la încovoiere a pereţilor; Deficitul individual de rezistenţă la încovoiere al pereţilor se remediază, în general, prin cămăşuiri din beton armat (mai rar cu piese de oţel sau polimeri armaţi), cu armături verticale continue.

(ii) insuficienta rezistenţă la forţa tăietoare a pereţilor; Remediul obişnuit este cămăşuirea cu beton armat monolit, plăci de oţel, sau polimeri armaţi cu fibre, a inimii pereţilor. În anumite situaţii se poate reduce cerinţa de solicitare la forţa tăietoare la pereţi cu suprarezistenţă excesivă la încovoiere, fragmentând pereţii prin şliţuri verticale adecvate.

(iii) rezistenţa insuficientă a grinzilor de cuplare la moment încovoietor şi/sau la forţă tăietoare; Tehnica curentă de sporire a rezistenţei este cămăşuirea cu diverse materiale, după caz, beton armat, polimeri armaţi cu fibre, sau piese metalice. În cazul unor grinzi de cuplare grav degradate în urma cutremurului, o soluţie raţională este demolarea şi returnarea lor cu armări îmbunătăţite.


3-49

(iv) insuficientă capacitate de deformare a pereţilor verticali. Căile de remediere sunt dezvoltarea secţiunilor, în special la capetele pereţilor, prin cămăşuirea bulbilor şi, în general, a zonelor de la extremităţile secţiunilor. (v) deficienţele de alcătuire a planşeelor – diafragmă; La proiectarea marii majorităţi a construcţiilor existente, proiectarea planşeelor a avut în vedere exclusiv preluarea încărcărilor verticale, nu şi rolul de diafragme orizontale. Ca urmare, planşeele pot evidenţia deficienţe din acest punct de vedere, cum sunt:

(a) absenţa unor centuri, suficient dezvoltate, de bordare a marginilor planşeelor sau a golurilor de dimensiuni mari; în asemenea cazuri se completează planşeele existente cu elemente realizate din beton armat, piese de oţel, sau fâşii din FRP, capabile să preia eforturile de întindere aferente.

(b) legături slabe la interfaţa planşeu-pereţi, incapabile să transfere lunecările care apar la limita dintre aceste elemente; sporul de capacitate necesar acestor legături se realizează cu ancore de diverse tipuri, piese din cornier etc.

(c) lipsa unor legături eficiente ale planşeelor din elemente prefabricate, care să asigure comportarea acestor planşee ca diafragme; în această situaţie, soluţia optimă de consolidare o constituie turnarea peste elementele prefabricate a unui strat de beton suficient de gros (funcţie de deschiderea planşeului), armat adecvat. Soluţiile de consolidare ale planşeelor sunt prezentate la F.3.7. (vi) capacitatea de rezistenţă insuficientă a fundaţiilor sau a terenului de fundare; Şi în cazul fundaţiilor, proiectarea, în practica de până acum circa douăzeci de ani, nu avea în vedere alcătuirea acestei părţi a construcţiilor în acord cu acţiunea asociată mecanismului de plastificare a structurii. Ca urmare, multe fundaţii de clădiri vechi, indiferent de modul de realizare, prezintă importante deficienţe sub aspectul rezistenţei şi rigidităţii. Problema reabilitării fundaţiilor este tratată în capitolul F.3.8. F.3.6.4 Soluţii de consolidare a pereţilor, ca elemente structurale individuale F.3.6.4.1 Aspecte generale (1) Consolidarea pereţilor de beton armat se face pentru sporirea:

- rezistenţei la încovoiere - rezistenţei la forţă tăietoare - deformabilităţii (ductilităţii) - rigidităţii - performanţelor zonelor de înnădire ale armăturilor.

Un tip de intervenţie poate avea efecte multiple. De exemplu, măsurile de sporire a rezistenţei la forţă tăietoare pot creşte şi capacitatea de deformaţie.

(2) Consolidarea pereţilor din beton armat individuali se obţin în mod obişnuit prin cămăşuirea pereţilor cu beton armat, piese de oţel sau polimeri armaţi cu fibre. Uneori când este posibil din punct de vedere funcţional, sporirea rezistenţei se poate obţine prin umplerea unor goluri de uşi şi ferestre.

(3) La alegerea soluţiei de cămăşuire se vor avea în vedere avantajele şi inconvenientele fiecăreia din cele 3 tipuri de materiale folosite. Sintetic acestea sunt următoarele:

(a) Tehnologia cămăşuirii cu beton armat prezintă avantajele unui cost redus şi a unei aderenţe bune la elementul existent, fără măsuri speciale de conectare. Inconvenientele sunt majorarea uneori substanţială a dimensiunilor, cu reducerea spaţiului liber, şi masa


3-50

adăugată relativ mare. De asemenea, această tehnologie întâmpină dificultăţi serioase pentru consolidarea pereţilor de rost. (b) Tehnologia cămăşuirii cu piese de oţel nu modifică semnificativ dimensiunile elementelor structurale, adaugă o masă sensibil mai mică decât cămăşuirea cu beton armat şi se realizează într-un timp mai redus decât aceasta. Inconvenientele soluţiei sunt necesitatea protecţiei la foc, consumul superior de materiale şi de manoperă şi necesitatea unor măsuri pentru realizarea aderenţei la betonul existent. (c) Tehnologia cămăşuirii cu FRP nu duce practic la modificarea secţiunilor şi a masei iniţiale ale elementelor şi se realizează în timp foarte scurt, cu afectarea minimă a funcţiunii. Printre cele mai importante inconveniente sunt necesitatea protecţiei la foc, costul mai ridicat decât în cazul celorlalte două tehnologii şi tehnicitatea necesară punerii în operă.

F.3.6.4.2 Creşterea rezistenţei la încovoiere a pereţilor (1) Creşterea capacităţii de rezistenţă la încovoiere a pereţilor se realizează prin introducerea unor elemente noi de beton armat sau de oţel, în special la extremităţile acestora.

În această situatie este necesară realizarea continuităţii pe verticală a elementelor nou introduse pe înălţimea necesară (fig. F.3.6.1(a) şi (b)), ceea ce presupune spargerea locală a elementelor orizontale (plăci şi/sau grinzi) întâlnite pe înălţimea peretelui. Se pot aplica şi soluţii în care grinzile, dacă există, să fie ocolite, spargerea acestora fiind evitată.

(2) Detaliile de consolidare recomandate sunt cele din figurile F.3.6.2, F.3.6.3 şi F.3.6.4: (a) prin adăugarea sau mărirea unor bulbi din beton armat (fig. F.3.6.2(a),(b)) (b) prin adăugarea unor elemente din oţel:

- Corniere la colţuri rigidizate orizontal cu benzi din oţel (fig. F.3.6.3)

- Plăci metalice (fig. F.3.6.4).

Pentru realizarea conlucrării dintre piesele metalice şi betonul pereţilor existenţi trebuie luate măsuri de asperizare a suprafeţelor de beton în contact cu plăcile de oţel şi trebuie aplicate soluţii de injectare care să asigure umplerea spaţiilor dintre elemente. Când aceste măsuri nu sunt suficient de sigure se vor prevedea conectori.


3-51

Figura F.3.6.1

(a)

(b)

cămăşi de b.a. continue pe

înălţime perete existent

cu bulbi

perete existent cu bulbi

corniere de oţel continue pe

înălţime


3-52

Fig. F.3.6.2

Figura F.3.6.3

Figura F.3.6.4

element nou din b.a

perete existent fără bulbi

perete existent

element nou din b.a

benzi de oţel pentru sporirea capacităţii la forţă tăietoare

placă de oţel continuă pe

înălţime

placă de oţel continuă pe

înălţime

aderenţă realizată cu răşini epoxidice

conectori

plăci de oţel

spaţiu umplut cu mortar matat sau răşini epoxidice

corniere corniere



3-53

(3) În situaţiile în care sporirea rezistenţei la încovoiere duce la creşterea forţei tăietoare de proiectare peste capacitatea elementelor, vor fi necesare şi măsuri de sporire rezistenţei lor la forţa tăietoare (fig. F.3.6.4). F.3.6.4.3 Creşterea deformabilităţii (creşterea ductilităţii) (1) Creşterea capacităţii de deformare (creşterea ductilităţii) se face prin confinarea zonelor de capăt ale pereţilor, introducând cămăşi de beton armat, oţel sau polimeri armaţi cu fibre (FRP).

(2) Dacă se intenţionează că aceste intervenţii să nu producă şi sporirea rezistenţei la încovoiere şi, implicit, a forţei tăietoare de proiectare (asociate) se va întrerupe continuitatea pe verticală a cămăşii în dreptul planşeelor. În acest sens se vor prevederea rosturi de cca. 50 mm între extremităţile cămăşii şi planşeele învecinate. Exemple de rezolvare a detaliilor se dau în fig. F.3.6.5(a), în cazul cămăşuirii cu beton armat şi în fig. F.3.6.5(b), pentru cămăşuirea cu piese de oţel.

(3) În cazul pereţilor fără bulbi la extremităţi, detaliile de consolidare a zonelor de capăt pot fi rezolvate ca în fig. F.3.6.6.

(4) În cazul utilizării cămăşilor de FRP, detaliile de principiu sunt similare celor care utilizează piese de oţel.

Figura F.3.6.5

Figura F.3.6.6

benzi de oţel benzi de oţel

conectori

perete existent fără bulbi

corniere şi plăci din oţel


spaţiu liber 50 mm

cămăşi de beton armat

(a) (b)


spaţiu liber 50 mm


3-54

F.3.6.4.4 Creşterea rezistenţei la forţă tăietoare (1) Creşterea capacităţii la forţă tăietoare se face prin consolidarea inimii pereţilor. Se pot utiliza cămăşi din beton armat, oţel sau FRP.

(2) Pentru a se evita sporirea capacităţii la încovoiere şi a forţei tăietoare de proiectare este necesar ca elementele nou introduse să nu aibă continuitate pe înălţime. Acestea se vor întrerupe la nivelul planşeelor. Se recomandă prevederea unui rost de 50 mm la partea superioară si inferioară.

(3) Cămăşile din beton armat, oţel sau FRP se pot aplica funcţie de necesarul de rezistenţă sau de constrângerile tehnologice şi arhitecturale, pe una sau pe ambele feţe ale peretelui existent.

(4) Indiferent de soluţia aleasă pentru cămăşuire, elementele nou introduse trebuie ancorate adecvat în zonele de capăt ale pereţilor.

(5) Detaliile de cămăşuire a inimii pereţilor cu beton armat pot fi rezolvate ca în fig. F.3.6.7(a) şi (b). Cămaşa se poate arma cu o singură plasă de armătură amplasată în planul median.

Figura F.3.6.7

(6) Cămăşuirea cu elemente de oţel se poate face prin dispunerea pe una sau ambele feţe ale peretelui a unor benzi de oţel în direcţie orizontală (fig. F.3.6.8) sau a unor panouri continue de tablă din oţel.

perete cămăşuit cu beton armat pe ambele feţe

perete cămăşuit cu beton armat pe o singură faţă

conectori

conectori

(a)

(b)


3-55

Figura F.3.6.8

(7) În cazul utilizării polimerilor armaţi cu fibre detaliile pot fi rezolvate ca în fig. F.3.6.9(a),(b),(c) şi F.3.6.10 pentru pereţi şi grinzi de cuplare. Înainte de aplicarea FRP este esenţială respectarea condiţiilor tehnologice privind curăţirea, netezirea suprafeţelor şi rotunjirea colţurilor.

Figura F.3.6.9

Orientarea fibrelor va fi unidirecţională (paralelă cu direcţia de acţiune a forţei tăietoare) (fig. F.3.6-10). Este esenţială, de asemenea, asigurarea unei ancorări adecvate a FRP, prin petrecerea după capătul peretelui sau grinzii, după caz, şi prin prevederea conectorilor specifici FRP realizaţi tot cu fibre, răsfiraţi în evantai (fig. F.3.6.11).

benzi din tablă de oţel pe o singură faţă pentru sporirea rezistenţei la forţă tăietoare

benzi din tablă de oţel pe ambele feţe pentru sporirea rezistenţei la forţă tăietoare

(a) (b)

≥ 150 mm

FRPancore mecanice

≥ 150 mm ≥ 150 mm

FRP

colţ rotunjit R≥30 mm

(a)colţ rotunjit R≥30 mm

FRP

(b)

(c)


3-56

Dimensionarea fâşiilor sau plăcilor va asigura o rezistenţă în exces faţă de valoarea forţei tăietoare asociate mecanismului de plastificare, pentru a asigura dezvoltarea deformaţiilor plastice de încovoiere. Întrucât rezistenţa FRP este limitată de capacitatea de aderenţă, este inutilă sporirea numărului de straturi peste cel asociat capacităţii de aderenţă.

Figura F.3.6.10

A

A B B

Perete existent perpendicular

Gol de uşă

Benzi de FRP cufibrele orientate

vertical

Bulb existentde beton armat

Detaliu de ancorare a benzilor de FRP

Placă existentă de beton armat

Benzi de FRP cu fibrele orientate orizontal

ELEVAŢIE

perete ancoră din fibre

cămaşă FRP

grindă existentă

colţ rotunjit

placă ancoră din fibrecolţ rotunjit

ancoraj straturi FRP

rotunjire realizată cu răşină

Secţiune A-A Secţiune B-B


3-57

Figura F.3.6.11

F.3.6.4.5 Sporirea capacităţii de cuplare a pereţilor structurali (1) Cuplarea pereţilor poate fi îmbunătăţită prin consolidarea grinzilor de cuplare existente sau prin introducerea unor grinzi de cuplare noi.

(2) Consolidarea grinzilor de cuplare poate fi făcută pentru sporirea capacităţii de rezistenţă la încovoiere, a capacităţii de rezistenţă la forţă tăietoare şi/sau pentru sporirea deformabilităţii. Detaliile de consolidare a grinzilor de cuplare existente pot fi rezolvate ca în fig. F.3.6.12 sau F.3.6.13. Soluţia obişnuită este ataşarea unei grinzi de cuplare la cea existentă şi conectarea prin ancore cu aderenţă a celor două elemente. Această soluţie face necesară îngroşarea locală a pereţilor pentru ancorarea barelor din grindă. Dezvoltarea pereţilor implică, de asemenea, necesitatea unor măsuri de conectare a elementelor noi de cele existente. Betonarea elementelor noi se poate face prin goluri practicate în placa planşeului.

(3) Detaliile de consolidare prin aplicarea FRP sunt date la F.3.6.4.4.

(4) Introducerea de grinzi de cuplare noi este recomandată în cazul structurilor cu pereţi cu planşee dală. În fig. F.3.6.14 este dat un exemplu de consolidare prin introducerea unei grinzi de cuplare la intradosul plăcii.

rozeta de ancore

ancoraj din fibre

ultimul strat FRP

primul strat FRP

perete

colţ rotunjit

extinderea ancorajului


3-58

Figura F.3.6.12

Notă: În elevaţie nu se reprezintă decât armătura principală a grinzii noi.

perete existent

grindă nouă

1,5 la

zonă de ancoraj ataşată peretelui

A

A gol de turnare

gaură forată

ancoră din oţel beton

carcase înclinate

A-A


3-59

Figura F.3.6.13

Figura F.3.6.14

F.3.6.5 Soluţii de consolidare cu modificarea structurii în ansamblu (1) Din această categorie fac parte soluţii care constau din adăugarea de pereţi structurali, contravântuiri metalice sau ataşarea unor pereţi contrafort sau cadre la exteriorul construcţiei. Soluţiile sunt similare cu cele prezentate la cap. F.3.4.3 şi nu se mai detaliază aici.

gaură forată

Notă: Dacă se iau măsuri de sprijinire provizorie a plăcii, grinda nouă se poate executa cu înălţimea grinzii existente prin realizarea unui gol continuu în placă

perete existent

grindă de cuplare nouă ≥ 200 A

A gol de turnare

ancoră din oţel beton

A-A

1,5 la

Zonă de ancoraj ataşată peretelui

goluri de turnare

goluri de turnare

găuri forate

perete existent

grindă de cuplare nouă

≥ 100mm

zonă de ancoraj ataşată peretelui

A

A

B-B

B

B

A-A


3-60

F.3.7 Intervenţii asupra planşeelor

F.3.7.1 Probleme generale (1) Intervenţiile asupra planşeelor construcţiilor existente prezentate în această secţiune au în vedere numai rolul lor de diafragme orizontale, rigide şi rezistente, pentru încărcări aplicate în planul lor. Intervenţiile determinate de rezistenţa insuficientă a planşeelor faţă de încărcările verticale aplicate normal pe planşee impun măsuri specifice, care nu fac obiectul prezentului ghid.

(2) Eforturile secţionale în diafragmele orizontale ale clădirilor se determină pe modele de calcul specifice proporţiilor acestor elemente, respectiv pe modele de grinzi pereţi, sau grinzi cu zăbrele rezemate pe componentele structurii verticale a clădirii. Eforturile secţionale se stabilesc potrivit celor mai defavorabile (acoperitoare) scheme de încărcare, în care acţiunile seismice de proiectare corespund mecanismului de plastificare (de disipare de energie) al structurii.

(3) Funcţie de deficienţele de alcătuire ale planşeelor intervenţiile care au în vedere funcţia de diafragme orizontale, pot avea unul sau mai multe din următoarele obiective:

- creşterea rezistenţei la forţă tăietoare - creşterea rezistenţei la încovoiere - creşterea rezistenţei la lunecare a zonelor de conectare între elementele structurii

verticale şi planşee, prin care se asigură transferul forţelor masice de la planşeu la structura care preia forţele laterale

- realizarea unor elemente capabile să colecteze încărcările masice aplicate în grosimea planşeului şi transportul lor la elementele structurii verticale sau pentru suspendarea lor în zona comprimată a diafragmei, atunci când aceste încărcări produc întinderi perpendiculare pe axul grinzii perete orizontale.

- creşterea rezistenţei diafragmei în zonele cu slăbiri locale (în special în vecinătatea golurilor).

(4) Măsurile de consolidare ale planşeelor pot deveni necesare mai ales dacă prin soluţiile de consolidare ale structurii verticale, de exemplu, prin introducerea unor pereţi structurali puternici, la distanţe relativ mari, deschiderile planşeelor ca grinzi orizontale cresc în raport cu situaţia anterioară intervenţiei.

(5) Îmbunătăţirea condiţiilor de solicitare ale planşeelor se poate obţine şi prin reducerea deschiderii lor pe schema de grindă orizontală prin introducerea unor elemente structurale verticale suplimentare sau prin întărirea celor existente. F.3.7.2 Soluţii de sporire a rezistenţei la forţă tăietoare

(1) În cazul în care rezistenţa la forţă tăietoare în planul planşeului este insuficientă se poate aplica una din următoarele soluţii: - suplimentarea grosimii diafragmei orizontale printr-un strat de beton armat monolit turnat deasupra planşeului existent (suprabetonare); - reducerea valorii eforturilor de forfecare prin introducerea unor elemente verticale suplimentare (pereţi de beton armat, contravântuiri) care reduc deschiderea diafragmei pentru forţe aplicate în planul planşeului.

(2) Soluţia suprabetonării reprezintă soluţia obişnuită. Aplicarea acestei tehnici obligă la realizarea unor legături adecvate cu elementele structurii verticale, de regulă prin


3-61

conectori post-instalaţi (fig. F.3.7.1) şi a conlucrării dintre stratul nou turnat şi stratul de bază de beton.

Figura F.3.7.1

Câteva soluţii de realizare a aderenţei dintre cele două straturi de beton armat sunt prezentate în fig. F.3.7.2.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura F.3.7.2 În cazul din fig. F.3.7.2(a), conlucrarea este realizată prin intermediul unui strat de pietriş lipit cu adeziv epoxidic de placa planşeului existent. În fig. F.3.7.2(b), conectarea celor două straturi se realizează prin ancore post-instalate, cu capăt expandabil sau aderente. În fig. F.3.7.2(c), se prezintă o soluţie care se poate aplica în cazul unor planşee prefabricate alcătuite din fâşii cu goluri. Prin spargerea bolţii de deasupra unor goluri şi umplerea acestora odată cu turnarea suprabetonării se realizează pene care preiau tendinţa de lunecare între cele două straturi de beton. O altă soluţie este prezentată în fig. F.3.7.2(d) în care conlucrarea între suprabetonare şi placa existentă se realizează prin corniere fixate cu bolţuri de placa planşeului existent.

(3) Suplimentarea grosimii planşeelor prin suprabetonare duce la mărirea greutăţii permanente a construcţiei şi implicit a forţei seismice. În consecinţă la verificarea elementelor structurale, inclusiv a fundaţiilor se va ţine seama de acest spor de încărcare.

(4) Prin reducerea deschiderii diafragmelor ca urmare a introducerii unor elemente structurale suplimentare (pereţi, contravântuiri) se pot evita sau reduce măsurile de consolidare a planşeelor. Asemenea situaţii apar de regulă de la sine, când structura verticală trebuie întărită ca urmare a unei rezistenţe sau a unei rigidităţi laterale insuficiente.

armături centură

armături suprabetonare

ancore post-instalate

placă existentă


3-62

F.3.7.3 Soluţii de sporire a rezistenţei la încovoiere (1) Deficitul de rezistenţă la încovoiere în planul diafragmei se poate elimina prin creşterea rezistenţei centurilor de pe conturul planşeului. Soluţiile care pot fi aplicate în acest scop sunt următoarele: - demolarea marginii plăcii planşeului şi returnarea zonei desfăcute după ce în prealabil s-au montat armăturile centurii (fig. F.3.7.3); - montarea unor armături de centură continue în lungul marginii diafragmei, în grosimea suprabetonării, atunci când planşeul se suprabetonează (fig. F.3.7-1); - introducerea unor elemente de oţel (platbande, corniere) în lungul marginilor planşeelor conectate adecvat de placă (fig. F.3.7-4); - prin reducerea eforturilor de încovoiere în planul planşeului prin reducerea deschiderilor acestuia ca urmare a introducerii unor elemente verticale suplimentare.

(2) În cazul realizării centurii într-o fâşie de planşeu desfăcută şi returnată (fig. F.3.7.3), trebuie luate măsuri, dacă este necesar, pentru susţinerea provizorie a planşeului pe durata lucrărilor şi pentru continuitatea neîntreruptă a armăturilor de centură în dreptul eventualelor obstacole (traversarea unor grinzi metalice, a unor pereţi etc.). De asemenea, atunci când legătura cu reazemul plăcii este subdimensionată, cu ocazia executării centurii se îmbunătăţeşte şi conectarea dintre planşeu şi elementele verticale.

Figura F.3.7.3

(3) Centurile de pe perimetrul planşeului se pot realiza şi cu profile şi platbande de oţel, dispuse, după caz, la partea superioară sau la partea inferioară a plăcii (fig. F.3.7.4). În al doilea caz trebuie luate măsuri pentru traversarea grinzilor orientate perpendicular pe centură, de exemplu, prin traversarea acestor elemente cu bare de oţel beton de secţiune echivalentă, solidarizate de elementele centurii. Centurile metalice se prind de diafragma de beton armat prin conectori post-instalaţi lucrând prin expandarea capetelor sau prin aderenţă.

Figura F.3.7.4


3-63

(4) Soluţiile indicate pentru realizarea centurilor cu armături în suprabetonare sau elemente de oţel, se pot aplica şi pentru realizarea colectorilor şi suspensorilor diafragmelor. F.3.7.4 Sporirea capacităţii de transmitere a forţelor de lunecare între placă şi elementele structurii verticale (1) Soluţiile pentru sporirea legăturii între planşeu şi elementele structurii verticale, pereţi structurali şi/sau grinzi de cadru au în vedere preluarea forţelor de lunecare prin forfecarea unor elemente metalice sau prin frecare echivalentă.

Figura F.3.7.5

Elementele care contribuie la preluarea forţelor transmise de la planşeu la perete sau grinzi pot fi armături de oţel beton montate în suprabetonare, care traversează elementul de reazem prin goluri perforate, umplute ulterior cu mortar epoxidic (fig. F.3.7.5(a)) sau conectori care transmit aceste forţe de la placă la piesele de oţel de legătură şi de la acestea la grinzi sau pereţi (fig. F.3.7.5(b)). F.3.7.5 Soluţii de sporire a rezistenţei în jurul golurilor (1) În situaţiile în care diafragmele orizontale prezintă un deficit de rezistenţă în jurul golurilor sau al unor discontinuităţi în plan (de exemplu, la colţuri intrânde) se poate spori rezistenţa planşeelor prin următoarele categorii de măsuri: - realizarea unor bordaje metalice ale golurilor prin care se distribuie eforturile în corpul planşeului; - realizarea unor bordaje cu bare de oţel beton plasate la marginea golurilor în suprabetonarea plăcii existente; - reducerea sau chiar eliminarea concentrărilor de eforturi din jurul golurilor prin umplerea parţială sau totală a golului, atunci când funcţiunea clădirii o permite.

(2) Bordajele din profile sau platbande de oţel vor fi fixate cu conectori post-instalaţi de placa planşeului existent şi prelungite dincolo de marginea golului, cu lungimi de ancorare suficiente pentru a transmite în corpul planşeului eforturile aferente armăturilor întrerupte prin dispunerea golului (fig. F.3.7.6).

gol realizat cu burghiul

suprabetonare armată

conector de oţel beton

(a) (b)


3-64

Figura F.3.7.6

(3) Bordajele realizate cu bare din oţel beton dispuse în suprabetonare se alcătuiesc similar cu centurile, tiranţii şi colectorii dispuşi în suprabetonare, aşa cum s-a arătat la paragraful F.3.7.3. Armăturile de bordare vor fi ancorate adecvat dincolo de marginea golurilor (fig. F.3.7.7).

Figura F.3.7.7

F.3.7.6 Introducerea colectorilor noi

(1) Introducerea colectorilor noi este necesară de multe ori atunci când structura a fost întărită prin introducerea unor pereţi sau contravântuiri şi forţele orizontale dezvoltate în planşeu trebuie adunate şi transmise la aceste elemente suplimentare adăugate, care urmează să preia majoritatea acestor forţe. Pentru a îndeplini acest rol, funcţie de configuraţia structurii şi a poziţiei elementelor rigide şi rezistente în plan, colectorii trebuie dezvoltaţi într-una sau mai multe deschideri, astfel încât să realizeze transferul forţelor de întindere din corpul planşeului.

(2) Colectorii pot fi realizaţi din piese de oţel sau din beton armat. Colectorii din beton armat, în eventualitatea că nu se aplică o suprabetonare, se dispun de regulă la intradosul planşeului. Colectorii din oţel pot fi plasaţi la partea superioară.

armături de bordare la

suprabetonare 45°


3-65

(3) Atunci când se utilizează colectorii din piese de oţel, pentru îmbunătăţirea aderenţei la interfaţa beton - oţel, se recomandă sablarea suprafeţei piesei de oţel şi aplicarea unui strat de răşină epoxidică. Pentru prinderea piesei de oţel de placa de beton se folosesc ancore dispuse în găuri forate, umplute cu adeziv sau răşină epoxidică.

(4) În cazul colectorilor de oţel poate interveni o incompatibilitate între deformaţiile colectorilor şi placa de beton, mai ales la conectorii lungi. Pe măsură ce in colector se acumulează eforturi până la legătura cu noul perete, în aceeaşi măsură sporeşte şi alungirea acestuia. In aceste condiţii tija conectorului poate fi solicitată până la rupere de placa pe care sprijină conectorul. Cedarea unui conector produce suprasolicitarea conectorului adiacent. Pentru a evita asemenea efecte pot fi luate următoarele măsuri:

a. secţiunile plăcilor colectori să fie proporţionale cu eforturile, astfel încât deformaţiile specifice să fie relativ uniforme;

b. secţiunile plăcilor să fie suficiente pentru a limita alungirile la cca. 20-30 mm. c. găurile în care se introduc ancore să fie suficient de largi pentru a evita rezemarea

tijelor de marginea golului (fig. F.3.7.8). d. transferul de încărcare între colector şi placa planşeului să se realizeze prin frecare

prin intermediul unor şaibe elastice care să asigure dezvoltarea unor eforturi de compresiune între colector şi placa planşeului.

Figura F.3.7.8

(5) În cazul în care colectorii sunt realizaţi ca elemente de beton armat, trebuie luate măsuri pentru asigurarea conlucrării între betoanele de vârste diferite şi pentru realizarea unei bune betonări.(fig. F.3.7.9). Lungimea colectorului depinde în principal de rezistenţa plăcii planşeului; cu cât acesta este mai slab armată, lungimea necesară a colectorului va fi mai mare. Dacă colectorul intersectează grinzile planşeului, acestea trebuie perforate, apoi în găurile realizate se montează bare orizontale de oţel care se vor înnădi corespunzător cu armăturile colectorului. Golurile practicate în grinzi şi plăci, vor evita pe cât posibil, tăierea armăturilor existente.

Colectorii pot fi plasaţi şi adosaţi la grinzile planşeului existent. (fig. F.3.7.10).

piuliţă şaibă elastică pentru pretensionare

ancoră montată în adeziv gol dimensionat pentru a permite alungirea colectorului

placă de b.a.


3-66

Figura F.3.7.9

Figura F.3.7.10

F.3.8 Tehnici de consolidare a fundaţiilor F.3.8.1 Aspecte generale (1) Consolidarea fundaţiilor reprezintă o parte integrantă a strategiei de intervenţie asupra structurii în ansamblu. Deficienţele sistemului fundaţiilor sunt identificate în procesul de evaluare. Asemenea deficienţe sunt:

- rezistenţa insuficientă a elementelor sistemului de fundare la încovoiere şi forţă tăietoare;

- rigiditate insuficientă; - baza de rezemare insuficientă şi ca urmare, presiuni excesive pe talpa de fundare şi

pericol potenţial de rotiri remanente mari sau chiar risc de răsturnare.

goluri de betonare suprafaţă asperizată

colector nou de beton armat

armăturile colectorului

etrieri

agrafe

gol de turnare

dornuri

suprafaţă rugoasă

armăturile colectorului

agrafă etrier


3-67

(2) Măsurile de consolidare ale sistemului de fundare trebuie sa fie în concordanţă cu impunerea mecanismului de disipare de energie structurii consolidate. În cazurile obişnuite sistemul fundaţiilor se alcătuieşte astfel încât sa nu constituie sediul unor deformaţii plastice semnificative. (3) În anumite situaţii, unele structuri rigide pot fi proiectate astfel încât absorbţia energiei seismice să se realizeze în bună parte prin rotirile ciclice alternante pe teren. Problematica specifică materializării acestui concept prin proiectare nu constituie obiectul prezentului ghid. (4) Măsurile de consolidare ale fundaţiilor şi/sau infrastructurii trebuie astfel concepute astfel încât să minimizeze redistribuţia eforturilor din încărcările gravitaţionale în sistemul existent. De asemenea, este necesar ca fundaţiile ataşate să nu slăbească semnificativ fundaţiile existente, nici în timpul construcţiei, nici pe termen lung. (5) În calculul fundaţiilor consolidate se va ţine seama de rigiditatea diferită a terenului de sub fundaţiile noi şi vechi, având în vedere consolidarea terenului sub construcţie. F.3.8.2 Aspecte specifice ale lucrărilor de consolidare (1) Lucrările de consolidare ale fundaţiilor întâmpină dificultăţi specifice de execuţie, de regulă mai mari decât în cazul consolidării altor elemente structurale. Reducerea acestor dificultăţi poate obliga în unele situaţii chiar modificarea soluţiei de consolidare de ansamblu. (2) Accesul pentru executarea lucrărilor de consolidare a fundaţiilor este dificil. Astfel, măsurile aplicate fundaţiilor de suprafaţă necesită lucrări de decopertare, executate de regulă cu metode manuale sau utilaje pentru mici excavaţii.

Execuţia unor lucrări de fundaţii de adâncime, atunci când cele existente nu sunt satisfăcătoare, este restricţionată de faptul că acestea trebuie realizate din interiorul clădirii. Înălţimea de nivel şi dimensiunile golurilor de acces limitează mărimea instalaţiei de săpat şi eficacitatea acestuia. De regulă se utilizează minipiloţi care pot fi executaţi de instalaţii cu înălţimi relativ mici 2,6 – 3,5 m. (3) Considerente de limitare a zgomotului şi a vibraţiilor într-o clădire existentă impun, la rândul lor, soluţii de fundare la adâncime cu minipiloţi. Forarea piloţilor de dimensiuni mari produce, în general, zgomote inacceptabile. (4) La efectuarea lucrărilor de intervenţie la fundaţii trebuie avută în vedere posibilitatea ca sub clădire să existe reţele de instalaţii de diferite categorii. Săparea sub fundaţii va trebui făcută cu atenţie, adesea prin mijloace manuale, pentru a nu deteriora aceste instalaţii. (5) Execuţia lucrărilor de consolidare a fundaţiilor poate face necesară desfacerea unor instalaţii în subsolurile utilizate ca spaţii tehnice.


3-68

F.3.8.3 Tipuri de intervenţie asupra fundaţiilor unei construcţii existente

F.3.8.3.1 Aspecte generale (1) Elementele de fundaţii adăugate la sistemul existent de fundaţii al clădirilor sunt clasificate de regulă în fundaţii de suprafaţă (directe), care pot fi fundaţii izolate sub elementele verticale portante, grinzi de fundare, radiere şi fundaţii de adâncime, în general minipiloţi, şi dacă condiţiile permit, piloţi foraţi. (2) La executarea săpăturilor se vor adopta soluţiile potrivite, funcţie de natura terenului, coeziv sau necoeziv, şi adâncimea săpăturii: săpătură cu taluz, săpătura verticală, cu sprijiniri sau fără. De asemenea, funcţie de condiţii turnarea betonului se poate realiza cu sau fără cofraj, recuperabil sau nu. (3) Se identifică mai multe situaţii în ceea ce priveşte intervenţia asupra sistemului de fundaţii:

(a) Suplimentarea fundaţiilor existente, în situaţia în care elementele verticale sunt cămăşuite. Acest caz intervine mai cu seamă la consolidarea pereţilor. Suplimentarea fundaţiilor se poate face prin fundaţii de suprafaţă adăugate, sau în cazuri mai rare, prin fundaţii la adâncime.

(b) Dezvoltarea fundaţiilor de suprafaţă existente, atunci când acestea sunt deficitare din punctul de vedere al transmiterii forţelor de compresiune la teren. Deficienţele se pot referi la suprafaţa de rezemare insuficientă sau la rezistenţa insuficientă a fundaţiilor.

(c) Suplimentarea fundaţiilor de adâncime existente, în condiţiile indicate la (a).

(d) Dezvoltarea fundaţiilor de adâncime.

În secţiunile F.3.8.3.2, F.3.8.3.4 şi F.3.8.3.5 se dau indicaţii cu caracter orientativ pentru realizarea acestor lucrări. F.3.8.3.2 Suplimentarea fundaţiilor de suprafaţă (1) Sub cămăşuielile pereţilor, de regulă, trebuie suplimentate şi fundaţiile (fig. F.3.8.1). Pentru angajarea solidară a celor două fundaţii se montează ancore în găuri forate în fundaţia existentă. (2) La dimensionarea suprafeţei fundaţiei suplimentare trebuie evaluată distribuţia forţei axiale totale la cele două suprafeţe de rezemare. Este recomandabil, în acest scop, să se ţină seama de diferenţa de rigiditate între terenul de sub fundaţia existentă, consolidat, şi cel situat sub fundaţia nouă.


3-69

Figura F.3.8.1

(3) Nivelul inferior al fundaţiei noi trebuie corelat cu cel al fundaţiei existente astfel încât aceasta din urmă să nu fie supraîncărcată sau subminată, similar condiţiilor întâlnite la fundaţiile de rost. Situaţiile posibile, sunt prezentate, la nivel de principiu, în fig. F.3.8.2, F.3.8.3 şi F.3.8.4. (a) Nivelul fundaţiei noi trebuie coborât sub talpa fundaţiei existente. Se prevăd elemente de subfundare, continue sau la distanţe discrete, suficient de apropiate însă. În absenţa acestora, fundaţia existentă ar fi expusă unei rotiri periculoase, pe durata de execuţie, mai ales în cazul terenurilor necoezive (fig. F.3.8.2). Execuţia se realizează în ploturi alternative, conform tehnologiei de ″subzidire″.

Figura F.3.8.2 Situaţii similare apar şi atunci când fundaţiile sunt la acelaşi nivel, dar este necesară spargerea marginii fundaţiei existente pentru a lega armătura din fundaţiile existente cu armătura fundaţiei adăugate. În aceste cazuri, temporar capacitatea fundaţiei este redusă şi apar excentricităţi de aplicare a încărcării şi trebuie făcute verificările necesare şi, eventual, luate măsuri de sprijinire.

(b) Talpa fundaţiei noi nu trebuie să fie la aceeaşi adâncime cu fundaţia existentă. În această situaţie, fundaţia nouă supraîncarcă excentric fundaţia existentă. Soluţia comună este coborârea fundaţiei noi la nivelul fundaţiei existente (fig. F.3.8.3).

fundaţie existentă

fundaţie nouă


3-70

Figura F.3.8.3

(c) Suplimentarea fundaţiilor de suprafaţă prin ataşarea unei fundaţii de adâncime apare necesară în unele situaţii. De exemplu, atunci când pereţii unei încăperi (sau a unei curţi de lumină) sunt cămăşuiţi cu beton armat în intenţia realizării unui nucleu care să concentreze o bună parte a rezistenţei laterale a clădirii. Forţele mari de compresiune şi de întindere care trebuie transmise de teren la baza nucleului impun introducerea de minipiloţi sau, dacă este posibil, de piloţi foraţi (fig. F.3.8.4). În proiectarea acestui sistem de fundare compozit se va controla prin calcul, pe scheme acoperitoare (implicând, de exemplu, mai multe ipoteze posibile referitoare la valorile relative ale rigidităţii celor două sisteme de fundare şi repartizarea încărcărilor verticale şi laterale la teren).

Figura F.3.8.4

nivel posibil de fundare

nivel necesar de fundare

fundaţia existentă

perete adăugat

grinda în capul piloţilor

mustăţi

pilot


perete existent


3-71

F.3.8.3.3 Dezvoltarea (consolidarea) fundaţiilor de suprafaţă existente (1) Dezvoltarea fundaţiilor (fundaţii izolate, grinzi de fundaţie) cu suprafaţa de rezemare insuficientă urmăreşte sporirea capacitaţii de preluare a compresiunii şi/sau întinderii la interfaţa cu terenul şi creşterea rezistenţei elementelor fundaţiilor.

(2) Procedeele folosite pentru sporirea capacitaţii de a prelua compresiune sunt: - dezvoltarea bazei de rezemare - înlocuirea fundaţiilor (atunci când sunt prea mici şi executate din materiale prea slabe) cu fundaţii lărgite din beton armat - introducerea de minipiloţi sau piloţi foraţi, ataşaţi fundaţiilor existente - legarea fundaţiilor izolate printr-un sistem de grinzi de fundare.

(3) În situaţiile în care trebuie evitată desprinderea fundaţiei de pe teren şi preluarea unor forţe de întindere pe suprafaţa de rezemare pe teren a acesteia se prevăd piloţi sau tiranţi ancoraţi adecvat în teren.

(4) Printre cele mai comune tehnici de consolidare a fundaţiilor se numără soluţiile indicate cu caracter orientativ, la nivel de principiu, în prezenta secţiune.

(a) Dezvoltarea bazei de rezemare se poate obţine prin ataşarea unor volume de beton la marginea fundaţiei existente conectate de aceasta. (fig. F.3.8.5) Prin introducerea unor armături suplimentare se poate spori, până la nivelul necesar, momentul capabil al fundaţiei. Pentru sporirea rezistenţei la forţă tăietoare este necesară şi sporirea secţiunii fundaţiei, fie prin suprabetonare, atunci când este posibil, sau prin subbetonare.

Figura F.3.8.5

armături în suplimentul de fundaţie


găuri forate

(a) armături suplimentare

beton nou

(b)


3-72

(b) Capacitatea de a transmite compresiuni sau întinderi la teren a unei reţele de grinzi de fundaţii se poate spori, prin ataşarea unor minipiloţi conectaţi de grinzi (fig. F.3.8.6). Transmiterea compresiunilor se realizează corespunzător rigidităţilor minipiloţilor, respectiv terenului de sub grinzi. Tendinţa de ridicare a fundaţiei este împiedicată de piloţi.

Figura F.3.8.6

Alcătuirea capului piloţilor şi armăturilor de încovoiere suplimentare trebuie astfel realizată încât să se poată asigura echilibrul eforturilor din elementele fundaţiilor.

(c) În cazul construcţiilor cu pereţi structurali cu subsol, capacitatea de rezistenţă a fundaţiilor şi suprafaţa de rezemare pe teren se pot spori substanţial prin introducerea unor pereţi suplimentari la subsol, conectaţi adecvat de pereţii structurali, planşee şi radier. La limită se pot obţine condiţiile unei infrastructuri de tip cutie rigidă şi rezistentă (fig. F.3.8.7).

Figura F.3.8.7

grinda de fundaţie existentă

suprafaţa asperizată

placa de ancoraj

mustăţi

armătura minipiloţilor

ţeavă

gol forat şi betonat

armături suplimentare

pereţi adăugaţi

radier

perete marginal


3-73

F.3.8.3.4 Dezvoltarea sistemului de fundare la adâncime (1) Consolidarea fundaţiilor de adâncime urmăreşte sporirea capacităţii de a transmite compresiuni şi/sau întinderi la teren, sporirea rezistenţei laterale a acestora sau/şi îmbunătăţirea, în general, a alcătuirii deficitare a elementelor şi legăturilor în interiorul sistemului de fundare.

(2) Procedeele de consolidare curente constau în: - suplimentarea fundaţiilor de adâncime (minipiloţi, eventual piloţi foraţi, pentru sporirea capacităţii de a transmite compresiuni şi întinderi la baza structurii) - dezvoltarea (dacă este necesar, cu spargerea parţială prealabilă) a grinzilor şi dalelor groase de la capătul piloţilor, pentru îmbunătăţirea alcătuirii acestor elemente. Se adaugă la nevoie armături de ancorare a armăturilor întinse din piloţi şi armături de încovoiere la partea superioară a zonei de la capul piloţilor, de regulă într-un strat substanţial de suprabetonare conectat cu elementul existent.

(3) Câteva tehnici de intervenţie de tip curent, indicate orientativ, la nivel principial, sunt cele prezentate în continuare:

(a) Suplimentarea numărului de piloţi, poate rezolva deficitul de capacitate la compresiune sau/şi cel de întindere, la contactul cu terenul, dar şi deficitul de rezistenţă al piloţilor existenţi la forţe laterale. Soluţia este expusă în fig. F.3.8.8 pentru fundaţia unui perete structural. Funcţie de gabaritele disponibile şi mărimea forţelor, se pot adăuga piloţi foraţi sau minipiloţi. Dacă este necesară mărirea secţiunii dalei groase (radierului) din capul piloţilor se poate aplica un strat de suprabetonare conectat de fundaţia existentă. Capetele piloţilor existenţi şi noi se conectează între ele. Dacă este necesar să se obţină o simplificare a execuţiei, fundaţia existentă se poate demola parţial, zonele desfăcute urmând să fie betonate odată cu turnarea capetelor piloţilor noi. Dimensionarea piloţilor şi a zonei de beton armat de la capătul piloţilor se va face pe modele în măsură să stabilească distribuţia forţelor la cele două serii de piloţi.

Figura F.3.8.8

(b) Suplimentarea capacităţii insuficiente a unui pilot izolat, pe care descarcă un stâlp puternic solicitat (de exemplu, un stâlp sub un perete întrerupt) se exemplifică în fig. F.3.8.9. Soluţia implică introducerea unui guler de beton armat puternic în jurul pilotului existent în care se ancorează armătura minipiloţilor noi, dar şi mustăţile cămăşuielii stâlpului. Între piloţi se vor alege distanţe suficient de mari pentru a limita efectul de grup.

piloţi noi

piloţi existenţi

perete structural

zona adăugată


minipiloţi

ancoraj

perete structural


3-74

Figura F.3.8-9

(c) Îmbunătăţirea alcătuirii dalei groase din capul piloţilor se exemplifică în fig. F.3.8.10. Aceasta are drept scop crearea condiţiilor pentru a transmite eforturile de întindere din momentul de răsturnare de la baza elementelor verticale la teren prin intermediul acestei piese. Forţele de ridicare au fost ignorate de multe ori în proiectarea iniţială, fie datorită forţelor laterale de proiectare insuficiente, fie pentru că reacţiunile de la bază nu erau asociate dezvoltării mecanismului de plastificare la încovoiere. Deficienţele întâlnite sunt ancorarea şi înnădirea prea scurtă a mustăţilor din piloţi şi stâlpi şi lipsa armăturii de la partea superioară a dalei din capul piloţilor. Soluţia de remediere implică un strat de suprabetonare suficient de gros cu armătura ancorată adecvat în goluri forate în dala groasă existentă. Prin mărirea secţiunii de beton din capul piloţilor se măreşte şi lungimea de ancorare a mustăţilor din stâlpi.

micropiloţi noi

stâlp

pilot existent

stâlp existent

mustăţi în cămăşuiala stâlpului

guler pe capul minipiloţilor

pilot existent


3-75

Figura F.3.8.10

Datorită proporţiilor elementului de beton armat din capul piloţilor, dimensionarea acestuia se poate face pe modele de tip grindă cu zăbrele. F.3.8.3.5 Măsuri de consolidare a terenului de fundare F.3.8.3.5.1 Aspecte generale (1) Obiectivul consolidării terenului îl constituie mărirea capacităţii de rezistenţă la nivelul tălpii fundaţiei prin îmbunătăţirea caracteristicilor încărcare-deformaţie ale terenului de fundare. În anumite situaţii consolidarea terenului de fundare reprezintă o soluţie mai raţională şi mai economică decât consolidarea individuală a unui număr mare de fundaţii.

(2) Tehnologiile de consolidare a terenului implică injectarea de substanţe care pot avea două tipuri de efecte: compactarea (îndesarea) terenului sau impermeabilizarea acestuia. F.3.8.3.5.2 Injectarea terenului pentru compactarea acestuia (1) Injectarea se face cu un mortar foarte vârtos la o presiune foarte înaltă, în măsură să adune particulele într-un pachet dens. Creşterea densităţii sporeşte capacitatea portantă a terenului.

(2) Această tehnică este eficientă pentru o gamă mai largă de soluri, decât alte metode. Este indicată la argile, unele tipuri de nisipuri, având o eficacitate mai mică la nisipuri şi pietrişuri rugoase curate, precum şi la terenuri cu plasticitate limitată.

suprabetonare


armături de ancorare

goluri forate umplute cu mortar

epoxidic


3-76

(3) Mortarul este realizat din nisip, ciment şi apă. Pentru a stabili raportul între volumul de mortar şi sporul de densitate se fac teste prealabile într-o zonă adiacentă.

(4) Injectarea se face în etape, după o schemă reticulară, cu staţiile situate între 1,5 şi 4,0 m. Cel mai obişnuit procedeu este cel cu injectarea iniţială a stratului celui mai profund, continuând operaţiile prin retragere spre suprafaţa.

(5) În cazul fundaţiilor de suprafaţă, zona injectată se întinde de la talpa fundaţiei până la un strat dens şi rigid aflat mai la adâncime.

(6) În cazul fundaţiilor de adâncime, injectarea are scopul măririi frecării fundaţiei de terenul înconjurător. F.3.8.3.5.3 Injectarea terenului în vederea impermeabilizării (1) Această tehnologie constă în injectarea unui mortar de ciment sau a unei substanţe chimice în spaţiile dintre particulele de materiale, fără a le deplasa din poziţie. Rezultatul este creşterea rezistenţei la forfecare şi a capacităţii portante.

(2) Metoda se pretează la soluri nisipoase care conţin cantităţi minore de particule fine. Structura şi mărimea golurilor din teren condiţionează tipul de mortar folosit.

(3) Injectarea se face în etape, după o schemă reticulară. Nivelul de solidificare realizat se verifică exhumând bucăţi de sol, preparând carote şi încercând epruvetele la compresiune.

(4) În cazul fundaţiilor de suprafaţă se urmăreşte realizarea unei mase solidificate de sol nisipos, sub amprenta fundaţiei, între talpa acesteia până la stratul dens.

(5) În cazul fundaţiilor de adâncime se urmăreşte crearea unei zone de nisip solidificat în jurul piloţilor. Zona injectată se întinde de la fundul grinzii din capul piloţilor până la stratul dens. F.3.8.3.5.4 Reducerea riscului de alunecare a terenului (1) Construcţiile pot fi expuse riscului de pierdere a stabilităţii, nu numai datorită cedării terenului de sub fundaţie, dar şi datorită unor efecte globale ale acţiunii seismice asupra terenului, cum sunt lichefierea terenului, ruperea faliilor sau alunecărilor de teren. Aceste accidente afectează stabilitatea generală a ansamblului structural şi pot duce la prăbuşirea construcţiei. Dintre aceste surse colaterale de hazard seismic aici se prezintă numai măsurile referitoare la reducerea (evitarea) efectelor alunecărilor de teren provocate de acţiunea seismică, fenomen cu probabilitate de apariţie mai mare în România.

(2) Funcţie de poziţia clădirii faţă de planul potenţial de lunecare se pot manifesta mai multe feluri de efecte: - În fig. F.3.8.11a, lunecarea are ca efect deplasarea pământului de sub clădire producând prăbuşirea clădirii. Remediul poate fi construirea unui pinten masiv de pământ la piciorul pantei - În fig. F.3.8.11b, suprafaţa de lunecare afectează un volum mare de pământ, deplasarea în lungul acesteia fiind mult mai mare decât deplasarea la baza clădirii. Fisurile deschise sub clădiri afectează puternic integritatea clădirii. Remediul poate fi constituit dintr-o sprijinire puternică ancorată suficient de amplu în masivul de teren, împreună cu dezvoltarea (legarea) fundaţiilor clădirii pentru a se preveni crăpăturile în teren sub clădire. Soluţia cu ancore poate fi eficientă şi pentru scenariul din fig. F.3.8.11a.


3-77

- În fig. F.3.8.11c, lunecarea masivului de pământ din amonte de clădire, produce curgerea materialului peste clădire şi avarierea acesteia. Soluţia constă în stabilizarea pantei prezentate la fig. F.3.8.11b sau în prevederea unui zid de sprijin, care să protejeze clădirea.

Figura F.3.8-11

suprafaţa potenţială de rupere

contrafort de pământ

umplutură compactată

suprafaţa potenţială de rupere

pământ scos

sprijinire (palplanşe) ancore

zid de sprijin

plan de rupere plan de rupere

(a)

(b)

(c)


3-78

F.3.9 Recomandări de proiectare pentru lucrările de consolidare a elementelor structurale de beton armat

F.3.9.1 Aspecte generale (1) Prezenta anexă conţine recomandări de proiectare pentru elemente structurale de beton armat consolidate prin cămăşuire cu beton armat (F.3.9.2), polimeri armaţi cu fibre – FRP (F.3.9.3) sau piese de oţel (F.3.9.4).

(2) La evaluarea capacităţii de rezistenţă şi de deformaţie a elementelor de beton armat consolidate, caracteristicile mecanice ale secţiunilor elementelor existente se determină conform P 100-3/2008, anexa B. Caracteristicile mecanice ale zonelor adăugate de beton armat se stabilesc pe baza STAS 10107/0-90, iar a pieselor de oţel de cămăşuire, pe baza STAS 10108/ 78 F.3.9.2 Recomandări de proiectare a elementelor consolidate prin cămăşuire cu beton

armat F.3.9.2.1 Aspecte generale (1) Cămăşuirea cu beton armat se aplică elementelor structurale de beton armat (stâlpi, grinzi, pereţi) pentru: - creşterea rezistenţei la încovoiere şi/sau forţa tăietoare; - creşterea capacităţii de a prelua forţa axială de compresiune (în special la stâlpi); - sporirea capacităţii de deformaţie; - îmbunătăţirea rezistenţei înnădirilor armăturilor de oţel.

(2) Grosimea cămăşii de beton trebuie să permită dispunerea adecvată a armăturilor longitudinale şi transversale.

(3) Dacă se urmăreşte sporirea rezistenţei la încovoiere, armăturile longitudinale trebuie prelungite dincolo de secţiunile de la extremităţile deschiderii libere (lumina) cu lungimile de ancorare necesare.

(4) Dacă se doreşte numai creşterea rezistenţei la forţă tăietoare şi a capacităţii de deformaţie, atunci cămaşa de beton armat (atât betonul, cât şi armătura) se opreşte la o distanţă de cel puţin 20 mm de marginea nodului. F.3.9.2.2 Recomandări de calcul (1) La evaluarea capacităţii de rezistenţă şi a capacităţii de deformaţie, elementul consolidat poate fi considerat ca monolit. Dacă suprafaţa elementului existent este asperizată se poate conta pe conlucrarea completă a betonului nou cu cel vechi, fără măsuri de conectare suplimentare. Forţa axială se poate considera aplicată uniform elementului compozit astfel realizat.

(2) Calculul rezistenţei la încovoiere se face considerând aportul armăturilor longitudinale din elementul existent şi din cămaşa de beton adăugată. Se vor utiliza (a) valorile medii ale betonului şi armăturii existente, obţinute din încercări in-situ sau din alte surse, împărţite la factorii de încredere corespunzători nivelului de cunoaştere atins şi la factorii parţiali de siguranţă, şi (b) valorile de proiectare ale rezistenţelor betonului şi oţelului din cămaşă.


3-79

(3) Calculul rezistenţei la forţă tăietoare se face considerând în mod acoperitor numai armăturile transversale ale cămăşii. Rezistenţa betonului din elementul existent se obţine împărţind rezistenţele medii la factorul de încredere şi la factorul parţial de siguranţă al betonului. Valorile rezistenţei oţelului şi betonului din cămaşă sunt valorile de proiectare. Valoarea rezistenţei la forţă tăietoare a elementului consolidat utilizată în verificările de rezistenţă, *

RV , este 0,9 din valoarea VR calculată pe baza rezistenţelor materialelor, determinate ca mai sus. R

*R V9,0V =

(4) Rotirile ultime de încovoiere utilizate în verificări se pot lua egale cu valorile rotirilor ultime calculate pentru elementul considerat monolit. Se va considera deformabilitatea oţelului cu ductilitatea minimă din secţiune.

(5) Etrierii nodului grindă-stâlp dispuşi în cămaşă vor fi dimensionaţi la forţa tăietoare asociată capacităţii grinzilor consolidate. Ancorajul armăturilor din stâlpi şi grinzi în interiorul nodului vor satisface regulile pentru noduri din construcţiile de beton armat noi.

(6) Capacitatea de rezistenţă a elementelor de beton armat consolidate va corespunde mecanismului structural de disipare de energie proiectat. F.3.9.3 Recomandări de proiectare a elementelor de beton armat consolidate cu FRP F.3.9.3.1 Aspecte generale (1) Cămăşuirea elementelor de beton armat cu polimeri armaţi cu fibre (carbon, sticlă, aramid) se face pentru: - sporirea rezistenţei la forţă tăietoare a stâlpilor, grinzilor şi pereţilor, prin aplicarea FRP cu fibrele orientate perpendicular pe axul elementului (paralel cu armăturile de forţa tăietoare) - sporirea capacităţii de deformaţie în domeniul plastic (ductilitate) în zonele plastice potenţiale (critice) ale elementelor structurale, cu fibrele orientate în lungul perimetrului secţiunilor transversale - îmbunătăţirea performanţelor înnădirilor armăturilor prin creşterea confinării aplicate zonei de înnădire, de asemenea prin FRP cu fibrele orientate în lungul perimetrului.

(2) Asocierea fibrelor orientate unidirecţional cu matricea polimerică produce un material cu proprietăţi liniar elastice. Caracteristicile materialului rezultat, rezistenţa la întindere ff şi modulul de elasticitate Ef, sunt date de relaţiile:

fibff fkf = şi

fibff EkE =

unde:

ffib, Efib rezistenţa şi modulul de elasticitate al fibrelor kf proporţia volumului de fibre în volumul FRP (de ordinul 40 – 65%).

(3) Cămăşile cu FRP trebuie astfel proiectate încât să nu se atingă rezistenţa materialului înainte de dezvoltarea deformaţiilor plastice de încovoiere ale elementului de beton armat.


3-80

F.3.9.3.2 Calculul la forţă tăietoare (1) În vederea sporirii rezistenţei la forţă tăietoare se poate aplica o cămăşuire pe toate laturile sau parţială, pe trei sau două laturi (de exemplu, la grinzi, laturile paralele cu direcţia forţei tăietoare). Consolidarea poate fi făcută cu o cămăşă continuă pe zona care trebuie întărită sau cu benzi şi fâşii dispuse la anumite intervale.

(2) Rezistenţa la forţă tăietoare a elementului consolidat este dată de suma contribuţiei elementului de beton armat existent, calculată conform STAS 10107/0-90, considerând rezistenţa betonului conform F.3.9.2.2(3), şi a contribuţiei FRP, determinate pe baza prevederilor date în continuare la (3) şi (4) pentru secţiuni dreptunghiulare şi la (5) pentru secţiuni circulare.

(3) În cazul secţiunilor dreptunghiulare, forţa tăietoare preluată de FRP se determină cu expresia:

( ) dbE9.0V wffdff,Rdρε= (F.3.9.1)

în care:

fdε valoarea de proiectare a deformaţiei specifice efective a FRP; modul în care se stabileşte această valoare se indică la (4) bw dimensiunea secţiunii elementului perpendicular pe direcţia forţei tăietoare d înălţimea efectivă a secţiunii ρf coeficientul de armare cu FRP (fig. F.3.9.1)

w

ff b

t2=ρ pentru cămaşa completă, adică înfăşurată continuu şi aderentă pe toată

suprafaţa laterală a elementului (tf – grosimea FRP)

fw

fff sb

bt2=ρ pentru armarea cu benzi de fibre cu lăţimea bf , dispuse la distanţa sf.

(4) Valoarea medie a deformaţiei specifice efective, εf, se determină cu Ef modulul de elasticitate al FRP în lungul fibrelor

relaţiile:

- în cazul elementelor înfăşurate complet, la care cedarea cămăşii se atinge prin ruperea în secţiune înclinată:

εf = 0,17 fuff

cm

E

fε

ρ

30,03/2

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛, (F.3.9.2)

în care:

fuε este deformaţia de rupere (ultimă) a FRP, iar cm

f este rezistenţa la compresiune medie a betonului

- în cazul elementelor cămăşuite pe 2 sau 3 laturi (cu o cămaşă în formă de U, aplicată de multe ori la grinzi, la care nu se mai străpunge placa):


3-81

εf = min ⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

fuff

cm

ff

cm

Ef

Ef

ερρ

30,03/23

56,03/2

17,0;1065,0 (F.3.9.3)

În relaţiile (F.3.9.2) şi (F.3.9.3)

cmf este exprimat în MPa, iar fE în GPa.

Notă: Prima dintre relaţiile (F.3.9.3) corespunde unei cedări prin pierderea aderenţei (dezlipirea) cămăşii FRP de beton, iar cea de a doua, care coincide cu expresia (F.3.9.2), unei cedări prin ruperea în secţiune înclinată.

(5) Valoarea de proiectare a deformaţiei specifice efective se determină cu relaţia:

εfd = ff

f

fk εε

γε

62,03,1

8,0== (F.3.9.4)

S-a notat:

ε fk = valoarea caracteristică a deformaţiei specifice efective şi

=fγ factorul parţial de siguranţă.

(6) Când înfăşurarea completă a secţiunii nu este posibilă, se recomandă ancorarea capetelor fâşiilor FRP în beton prin ancore mecanice sau prin ancoraje specifice în evantai din FRP, fixate de piesa de beton.

Figura F.3.9.1

(7) În cazul secţiunilor circulare (de diametru D) înfăşurate cu FRP forţa tăietoare preluată de acestea se stabileşte cu relaţia:

( )ffdfcf,R EA5,0Vd

ερ= (F.3.9.5)

în care:

D/t4 ff =ρ ,

iar Ac este aria secţiunii de beton. F.3.9.3.3 Efectul de confinare al FRP (1) Sporirea capacităţii de deformare se obţine prin confinarea betonului prin cămăşuirea elementului cu FRP în zonele potenţial plastice (critice).

(2) Pentru evaluarea caracteristicilor de deformare ale betonului confinat (fig. F.3.9.2) se va folosi modelul de calcul descris la B.7.2 din P 100-3/2008. Valorile curburilor φu şi φy din expresia (B.3) se vor determina pe baza valorilor caracteristicilor betonului confinat cu FRP aşa cum se arată în continuare la (3), (4) şi (5).

d


3-82

Figura F.3.9.2

(3) valoarea maximă a efortului unitar de compresiune în betonul confinat fcc şi a deformaţiei specifice corespunzătoare εcc se stabilesc cu valorile:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−+= 25.128125.2

c

l

c

lccc f

fffff (F.3.9.6)

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+= 1512

c

ccccc f

fεε (F.3.9.7)

în care:

fc , εc2 rezistenţa şi deformaţia specifică atinse la efortul unitar maxim al betonului neconfinat, conform SR EN 1992-1-1:2004, tabel 3.1.

fl presiunea maximă acceptată în cămaşa FRP.

(4) Modulul de deformaţie secant în stadiul ultim Esec,u se calculează cu:

fd

cmu

EEβε21sec, +

= (F.3.9.8)

în care:

fdε deformaţie specifică acceptată în cămaşa FRP

( )kfufd ,50,0;004,0min εε =

( )

5005700−=

MPafc

β (F.3.9.9)

cmE modulul de elasticitate al betonului neconfinat.

(5) Valorile deformaţiei specifice cuε şi rezistenţei cuf în stadiul ultim se determină cu relaţiile:

cmEccE

cccm

ccfdcccu EE

E −

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=12βε

εε (F.3.9.10)

ε

fcc

fcu

Ecc

Esec,u

εcc εcu


3-83

fd

cucmcu

Efβεε

21+= (F.3.9.11)

unde cccccc fE ε= .

(6) Valoarea presiunii transversale fe se calculează cu relaţia:

fdfjee Ek21f ερ= (F.3.9.12)

în care:

ke coeficient de eficienţă a confinării ρj coeficient volumetric de armare cu FRP Ef modulul de elasticitate al FRP

(7) Coeficienţii de armare se calculează cu: - pentru secţiuni circulare cu diametru D

Dt4 j

j =ρ (F.3.9.13)

unde tj este grosimea totală a straturilor FRP - pentru secţiuni dreptunghiulare (fig. F.3.9.3)

Figura F.3.9.3

( )

ww

wwjj hb

hbt2 +=ρ (F.3.9.14)

(8) Coeficientul de eficienţă al confinării are valoarea:

- pentru secţiuni circulare 1k e =

- în cazul secţiunilor dreptunghiulare:

( ) ( )

ww

2w

2w

e hb3r2hr2b

1k−+−

−=

unde mm25r ≥ este raza de racordare la colţurile secţiunii.

(9) În cazul în care confinarea se realizează prin benzi (fâşii) de FRP distanţate la distanţa interax sf, presiunea de confinare date de (F.3.9.10) se reduce suplimentar cu factorul:

bw

hw


3-84

2

fs D2

s1k ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−= în cazul secţiunilor circulare

şi

2

w

fs h

s1k ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= în cazul secţiunilor dreptunghiulare.

F.3.9.3.4 Strângerea zonelor de înnădire

(1) Lunecarea relativă a barelor înnădite insuficient prin suprapunere se poate preveni prin aplicarea unei presiuni laterale σl exercitate de FRP. Pentru secţiuni circulare cu diametrul D, grosimea necesară a FRP se determină cu:

( )( )001,0E2

Dtf

swlf ⋅

σ−σ= (F.3.9.15)

S-a notat:

σsw efortul unitar de strângere exercitat de etrieri la o deformaţie specifică de 0,001 ( ssw E001,0=σ )

σl efortul unitar de strângere ce trebuie aplicat zonei de înnădire de lungime Ls:

( ) sbl

yLsl

Lcd2n2p

fA

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ++

=σ (F.3.9.16)

S-a notat:

As aria unei bare longitudinale înnădite

fyL rezistenţa de curgere a armăturii longitudinale de oţel egală cu valoarea medie obţinută din teste in-situ şi alte surse suplimentare de informare

p perimetrul secţiunii transversale a stâlpului, măsurat la axul armăturilor longitudinale

n numărul de bare înnădite în lungul perimetrului p

dbl diametrul barei celei mai groase din înnădire

c acoperirea cu beton a armăturii longitudinale.

(2) În cazul secţiunilor de formă dreptunghiulară expresia presiunii de strângere este:

( ) c,s

s

sbl

yLsl A

A

Lcd2n2p

fA⋅

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ++

=σ (F.3.9.17)

în care:

As,c este armătura longitudinală situată în zona confinată a secţiunii (haşurată în fig. F.3.9.3), iar în relaţia (F.3.9.15), D se înlocuieşte cu lăţimea secţiunii bw.

(3) În cazul secţiunilor dreptunghiulare alungite (hw ≥ 1,5 bw) sau/şi cu dimensiunea minimă > 600 mm se vor prevedea ancorări intermediare ale cămăşii din FRP de miezul de beton. În acest caz secţiunea ancorelor se adaugă la secţiunea cămăşii din relaţia (F.3.9.15), iar distanţa D se înlocuieşte cu distanţa dintre punctele de prindere ale cămăşii. Aceleaşi măsuri sunt recomandate şi atunci când se urmăreşte sporirea confinării secţiunii.


3-85

F.3.9.4 Recomandări de proiectare a elementelor de beton armat consolidate cu piese de oţel F.3.9.4.1 Aspecte generale

(1) Cămăşuirea elementelor de beton armat cu piese din oţel urmăreşte: - sporirea rezistenţei la forţă tăietoare a elementelor structurilor tip cadru sau a celor cu pereţi de beton armat - sporirea capacităţii de deformaţie în zonele plastice ale elementelor structurale prin efectul de confinare al betonului comprimat - îmbunătăţirea comportării îmbinărilor armăturilor cu lungimi de suprapunere insuficiente, obţinută, de asemenea, prin efectul de strângere (confinare) a zonei de înnădire. Rolul cămăşilor de oţel este similar cu cel obţinut prin aplicarea FRP. Spre deosebire de acestea, oţelul este un material izotrop, astfel încât conferă pe lângă efectele indicate la (1) şi rigiditate şi rezistenţa în direcţie longitudinală.

(2) Creşterea rezistenţei la încovoiere se poate obţine mai simplu la structurile cu pereţi, la care continuitatea pe verticală a elementelor de oţel ataşate pereţilor nu este împiedicată de prezenta grinzilor. În cazul cadrelor, continuitatea pe verticală a elementelor de oţel ataşate stâlpului este liberă numai în zona colţurilor stâlpului. Întrucât comportarea histeretică a pieselor de oţel longitudinale pe zona nodului este nesatisfăcătoare (prin manifestarea flambajului pieselor de oţel comprimate) creşterea rezistenţei la încovoiere prin cămăşi metalice nu este totdeauna recomandabilă. Din acest motiv, de regulă, elementele longitudinale ale cămăşilor de oţel se opresc la o distanţă de 15-20 mm de marginea grinzii. În acest fel, cămăşile de oţel pot spori numai rezistenţa la forţa tăietoare şi confinarea, nu şi rezistenţa la încovoiere. Prin această măsură se evită şi creşterea nedorită a forţei tăietoare de dimensionare (asociată rezistenţei la încovoiere), atunci când cămăşuirea se aplică pentru obiectivele indicate la (1).

(3) Cămăşile din oţel aplicate stâlpilor, realizate în varianta cu 4 corniere la colţuri şi cu plăcuţe orizontale pot crea un efect iniţial de confinare al betonului prin preîncălzirea plăcuţelor înainte de sudarea lor de corniere.

(4) Eficacitatea cămăşii este maximă dacă aderenţa acesteia cu piesa de beton este asigurată prin injectarea spaţiului dintre camera şi faţa betonului cu răşină epoxidică sau mortar fluid fără contracţie. F.3.9.4.2 Calculul la forţă tăietoare (1) Comportarea seismică la forţă tăietoare a unui element de beton armat cu cămaşa de oţel este una favorabilă, atâta vreme cât degradarea betonului este limitată. Această condiţie este realizată dacă cămaşa metalică nu este solicitată dincolo de pragul elastic. În această situaţie rezistenţa elementului consolidat la forţă tăietoare este dată de rezistenţa elementului de beton armat la care se adăugă contribuţia cămăşii de oţel.

(2) Se recomandă ca la dimensionarea cămăşii de oţel să se conteze numai pe 50% din rezistenţa la curgere de proiectare a oţelului cămăşii (rezistenţa caracteristică împărţită la factorul parţial de siguranţă).

(3) Adoptând ipoteza indicată la (2) relaţia pentru evaluarea rezistenţei suplimentare Vjs, furnizate de cămaşa metalică este:

d,yjj

js fsbdt

V = (F.3.9.18)


3-86

în care:

tj este grosimea benzii (plăcuţei) de oţel

b este lăţimea benzii de oţel

s este distanta interax a benzilor în lungul elementului

În cazul prevederii unei plăci continue în lungul elementului 1sb = . F.3.9.4.3 Efectul de confinare al cămăşii metalice (1) Efectul de confinare exercitat de cămăşile metalice asupra betonului se poate echivala cu efectul de confinare datorat etrierilor în elementele de beton armat. Se poate folosi modelul dat în P 100-3/2008 sau SR EN 1992-1, în care: - cămaşa exterioară continuă în cazul cămăşii complete sau realizată din plăcuţe dispuse la distanţe discrete se echivalează cu etrierii perimetrali - ancorele intermediare se echivalează cu etrierii intermediari. NOTA: În absenţa ancorelor, cămaşa metalică, continuă sau nu, exercită un efect de confinare numai la colţuri, pentru ca datorită grosimii mici cămaşa nu are rigiditate la încovoiere şi se deformează. Din acest motiv pentru a realiza o confinare eficientă în cazul stâlpilor cu secţiune dreptunghiulară cu dimensiuni relativ mari (≥ 450 mm), cămaşa trebuie prinsă intermediar cu ancore (fig. F.3.9.4)

Figura F.3.9.4

(2) Relaţiile de dimensionare ale elementelor cămăşuielii metalice pe criterii de confinare sunt cele date în codurile de proiectare pentru construcţii noi şi nu se detaliază aici. F.3.9.4.4 Proiectarea zonelor de înnădire ale armăturilor longitudinale (1) Când se dispun în intenţia îmbunătăţirii comportării zonelor de înnădire prin suprapunere ale armăturilor longitudinale, dacă se îndeplinesc condiţiile constructive date la (2), eficienţa cămăşilor de oţel este asigurată fără verificarea prin calcul.

(2) Condiţiile sunt: - lungimea cămăşii va fi cu cel puţin 50% mai mare decât lungimea de suprapunere


3-87

- cămaşa va avea grosimea de cel puţin 5 mm - cămaşa va fi strânsă de miezul de beton al elementului prin cel puţin două rânduri de ancore montate pe fiecare latură, perpendicular pe direcţia de aplicare a încărcării - în cazul zonei de înnădire a armăturilor de la baza stâlpilor, cele două rânduri de bolţuri se montează, unul la extremitatea zonei de înnădire, al doilea, la o treime a acestei zone de baza stâlpului (fig. F.3.9.5).

Figura F.3.9.5

ls

ls3

cămaşă de oţel

mortar

ancoră


4-1

F.4 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURI DE OŢEL

F.4.1 Principii de bază Îmbunătăţirea performanţelor structurilor din oţel existente poate fi realizată aplicând unul sau mai multe din principiile următoare.

(1) Îndepărtarea sau diminuarea neregularităţilor în plan şi elevaţie a structurilor. Structurile existente pot conţine una sau mai multe tipuri de neregularităţi structurale (de exemplu: rigidităţi deferite al nivelurilor, rigidităţi la torsiune care pot varia de la un nivel la altul) care conduc la performanţe structurale slabe. (2) Mărirea rigidităţii de ansamblu a structurii cu scopul de a diminua deplasările laterale care pot genera incursiuni în domeniul inelastic, cu depăşirea rotirilor plastice admisibile ale zonelor şi barelor potenţiale plastice. Mărirea rigidităţii poate duce, însă, la mărirea efectului acţiunii seismice asupra elementelor structurii. (3) Mărirea ductilităţii elementelor şi a ansamblului structural în vederea micşorării efectelor acţiunii seismice prin disiparea acesteia, prin incursiuni în domeniul inelastic a zonelor şi barelor potenţial plastice. (4) Reducerea masei structurii are ca efect micşorarea acţiunii seismice, a deplasărilor laterale şi implicit a deteriorărilor provocate de acestea. Exemple de reducere a masei construcţiei pot fi: înlocuirea închiderilor şi a pereţilor despărţitori cu greutate mare, cu sisteme uşoare (sticlă, gips carton, panouri tristrat), demolarea unuia sau mai multor etaje. (5) Introducerea de izolatori şi amortizori seismici care au rolul de a diminua acţiunea seismică ce se aplică structurii. F.4.2 Tipuri de intervenţie (1) Intervenţiile asupra construcţiilor cu structura din oţel sunt necesare când acestea nu mai îndeplinesc exigenţele de rezistenţă şi stabilitate, când prezintă zone cu incursiuni în domeniul elasto-plastic, când apar zone cu pierderi de stabilitate locală sau generală. (2) Intervenţiile se grupează conform capitolului F.1 punctul F.1.3 în consolidări, reparaţii, remodelare şi reabilitare. F.4.3 Reparaţii F.4.3.1 Aspecte generale (1) Reparaţiile sunt intervenţii care se aplică elementelor care şi-au pierdut o parte din performanţe prin apariţia unor defecte, cu scopul obţinerii nivelului anterior de performanţe ale respectivelor elemente. (2) Reparaţiile sunt funcţie de natura solicitării din bare sau îmbinări cât şi de natura defectului depistat. (3) La alegerea soluţiei de intervenţie se vor avea în vedere următoarele: - stabilirea cauzei care a produs defectul; - descărcarea parţială de eforturi a elementului înainte de a se face intervenţia (îndepărtarea


4-2

încărcărilor variabile şi cvasipermanente, introducerea de reazeme intermediare active); - menţinerea neschimbata a poziţiei centrului de greutate şi a axialităţii barei; - stabilirea proprietăţilor fizico-mecanice şi sudabilităţii oţelului. F.4.3.2 Mijloace generale de reparare Repararea elementelor din oţel şi a prinderilor acestora se poate efectua prin sudare sau cu şuruburi. F.4.3.2.1 Reparaţii prin utilizarea sudurii Condiţia necesară pentru utilizarea acestei metode este sudabilitatea oţelului. Este necesar să se cunoască următoarele aspecte referitoare la:

(1) Proprietăţile materialului. Acestea pot fi determinate prin verificarea următoarelor caracteristici ale metalului de bază şi sudurii: compoziţia chimică, caracteristicile mecanice, tendinţa de fisurare la cald şi la rece. Pentru interpretarea datelor obţinute despre compoziţia chimică este necesar să se determine valoarea carbonului echivalent, care se compară cu valorile limită până la care sudarea se poate executa fără precauţii speciale.

În ceea ce priveşte numărul de teste necesare pentru determinarea proprietăţilor materialului, dacă marca oţelului este cunoscută din documentaţia de execuţie, nu sunt necesare teste; dacă documentaţia nu este disponibilă, este necesară încercarea a cel puţin unei probe din fiecare element structural şi a cel puţin unei îmbinări sudate.

(2) Condiţiile tehnologice ale sudării manual. Pentru a asigura calitatea reparaţiilor se vor respecte câteva condiţii obligatorii:

- lucrarea de reparare se execută de către personal calificat atestat; - temperatura mediului ambiant nu trebuie să coboare sub +50 C ; - caracteristicile materialului de adaos trebuie să fie în concordanţă cu caracteristicile

metalului de bază; - tehnologia de sudare se elaborează de către ingineri sudori pentru fiecare caz în parte; - în scopul reducerii fenomenului de fragilizare al oţelului se recomandă ca:

• numărul straturilor de sudură depuse să fie în concordanţă cu grosimea tablelor sudate şi cu condiţiile de exploatare ale elementului; astfel, cu cât condiţiile de exploatare sunt mai severe, se creşte numărul straturilor depuse, pentru a beneficia de efectul de tratament termic al straturilor de sudură asupra celor depuse anterior;

• cordoanele lungi de sudură pot fi fracţionate în cordoane scurte depuse alternativ, ceea ce permite reducerea valorilor deformaţiilor, respectiv a tensiunilor remanente. În cazul sudurilor multistrat cu lungime mare se aplică procedee de sudare “în cascadă”, “ în cocoaşă”, sau “ în blocuri” (fig. F.4.1);

•

“în cascadă” “în cocoaşă” “ în blocuri”

Figura F.4.1 Tehnologii de execuţie a cusăturilor de sudură multistrat lungi

(3) Soluţiile constructive adoptate. Acestea trebuie concepute ţinând seama de

posibilităţile de acces, având în vedere ca elementele care necesită reparaţii sunt deja montate:


4-3

Figura F4.2 Soluţii de execuţie a cusăturilor

• se interzic detalii de sudare ale unor piese în poziţii imposibil de realizat sau sub unghiuri în care sudura nu se poate executa de calitate: sudurile în relief pot fi realizate cu unghiuri cuprinse între 60°şi 120°; pentru unghiuri mai mici de 60° sudurile în relief se pot înlocui cu suduri în adâncime cu pătrundere parţială (fig. F.4.2);

• se va ţine seama că elementele cu grosime mare se deformează mai puţin, însă valorile tensiunilor reziduale vor fi mai mari;

• se vor evita detaliile de execuţie complicate sau în cazul în care acest lucru nu este posibil acestea vor fi însoţite de indicaţii suficiente cu privire la ordinea în care se vor efectua operaţiunile necesare executării lor şi tehnologia care trebuie folosită;

• dacă elementele structurale sunt chesonate sau dacă este vorba de un recipient se va indica şi verifica etanşeitatea sudurilor.

(4) Concepţia îmbinărilor sudate. Aceasta trebuie să nu favorizeze apariţia fenomenelor de fragilizare, ruperi prin oboseală şi destrămare lamelară:

• se recomandă înlocuirea sudurilor în relief cu suduri în adâncime, mai ales atunci când piesele care se îmbină au grosimi mari, prin aceasta evitându-se şi fenomenul de desprindere lamelară (fig. F.4.3)

Figura F.4.3 Recomandări privind forma cordoanelor de sudură la prinderi de colţ

• la elaborarea detaliilor de reparare prin sudare se va evita întâlnirea mai multor cordoane de sudură, care conduc la apariţia de noduri termice şi induc în element concentrări de tensiuni.

F.4.3.2.2 Repararea îmbinărilor cu şuruburi Îmbinările cu şuruburi reprezintă o alternativă la sudură, beneficiind de avantajul unei tehnologii relativ simple de execuţie şi de posibilitatea execuţiei îmbinărilor pe timp friguros. Deteriorările acestor tipuri de prinderi constau în ruperea sau slăbirea tijelor sau în cedarea materialului la presiune pe pereţii găurii. Atât în cazul niturilor cât şi în cazul şuruburilor obişnuite, soluţia de reabilitare constă de obicei în înlocuirea elementelor defecte cu şuruburi noi şi în înlocuirea porţiunii de material deteriorată prin presiune pe pereţii găurii. Şuruburile de înaltă rezistenţă pretensionate parţial se folosesc la îmbinările elementelor cadrelor parter sau etajate cu sau fără contravântuiri verticale. Deteriorările întâlnite în cazul acestui tip de îmbinare sunt slăbirea strângerii şuruburilor sau desfacerea totală a acestora. Soluţia de reparare, în aceste cazuri, constă de obicei în înlocuirea şuruburilor de înaltă rezistenţă slăbite sau lipsă cu şuruburi având aceleaşi caracteristici tehnice cu cele iniţiale.


4-4

F.4.3.3 Procedee generale de reparare a elementelor F.4.3.3.1 Repararea fisurilor prin sudare Reparaţiile realizate prin sudură refac fie îmbinările dintre elemente, fie continuitatea materialului fisurat.

Defectul cel mai des întâlnit al îmbinărilor sudate este fisurarea cordonului de sudură în lungul său, fisura dezvoltandu-se în limitele cordonului de sudură sau cel mult până în Z.I.T.(zona influenţată termic)

Procedeul indicat de remediere al acestui defect constă în îndepărtarea prin crăiţuire a cordonului de sudură fisurat şi refacerea sudurii prin aplicarea unui procedeu de sudare corespunzător. Excavarea obţinută prin crăiţuire nu trebuie să depăşească 10 mm pe fiecare parte a sudurii.

Consolidarea îmbinărilor cu sudură se realizează în funcţie de posibilităţi prin mărirea grosimii sau lungimii cordoanelor. Aplicarea straturilor suplimentare de sudură se va face numai după curăţarea la luciu metalic a sudurii existente. Când această soluţie nu poate fi utilizată, se poate accepta efectuarea de suduri frontale şi contând pe conlucrarea acestora cu sudurile laterale.

Pentru repararea fisurilor din material prin sudare electrică manuală se utilizează următorul procedeu: ─ se practică cu burghiul, la extremităţile fisurii, câte o gaură în vederea stopării extinderii

acesteia. ─ se prelucrează marginile fisurii prin crăiţuire. ─ se sudează fisura în adâncime, pe plăcuţă suport sau cu resudarea rădăcinii. ─ se polizează cordonul de sudura.

În figura F.4.4 sunt arătate dimensiunile minime recomandate pentru execuţia acestui tip

de reparaţii. Se recomandă ca în cazul fisurilor pătrunse reparate prin sudură manuală să se aplice

eclise sau rigidizări pe direcţia efortului principal transmis de componenta fisurată.

Figura F.4.4 Dimensiuni recomandate pentru reparaţia prin sudură

F.4.3.3.2 Înlocuirea materialului degradat Metoda este utilizată în cazul în care unele bare, elemente de dimensiuni reduse, sau porţiuni din elemente structurale au fost avariate car urmare a pierderii stabilităţii locale sau generale.

Reparaţia constă în înlocuirea porţiunii degradate a elementului cu material nou având aceleaşi proprietăţi fizico-mecanice ca şi cel iniţial. Din punct de vedere tehnic, înlocuirea propriu-zisă a barei sau refacerea secţiunilor scoase din lucru este simplă, prinderea noului element sau părţi de element realizându-se prin sudură sau cu şuruburi.


4-5

Piesele necesare înlocuirii porţiunilor avariate trebuie să fie executate după relevee de mare precizie.

Se va ţine seama că elementele care trebuie înlocuite integral sau parţial se află de obicei sub efort. Dacă tăierea porţiunii avariate se face fără o descărcare temporară şi fără asigurarea stabilităţii structurii pe tot timpul reparaţiilor, eforturile existente în aceasta se vor redistribui brusc în alte elemente, cu consecinţe imprevizibile.

Din acest motiv este de preferat ca, oricând este posibil, să se apeleze la alte metode de intervenţie în care să se păstreze pe poziţie zona degradată. F.4.3.3.3 Eclisarea Prin această metodă de reparare se urmăreşte refacerea continuităţii între două părţi ale aceluiaşi element, a căror legătură a fost întreruptă total sau parţial, ca urmare a apariţiei unei fisuri sau rupturi. Eclisarea constă în aplicarea, peste zona degradată (ruptă), a unor platbande având secţiunea mai mare cu ≅ 25% faţă de cea a elementului întrerupt. Prinderea ecliselor se poate realiza cu sudură sau cu şuruburi.

Eclisarea se poate utiliza în două moduri: ca metodă în sine de reparare a fisurilor şi rupturilor şi ca măsură de siguranţă a reparaţiilor executate fie prin sudură electrică manuală, fie prin înlocuire de material.

Eclisarea ca metodă de reparare este indicată numai atunci când utilizarea sudurii electrice manuale nu este posibilă (de exemplu la secţiuni compuse din platbande nituite sau oţeluri nesudabile) întrucât prezintă dezavantajul devierii eforturilor pe lungimea eclisei.

Pentru eliminarea excentricităţilor locale, eclisele se dispun astfel încât axa lor să coincidă cu axa elementului. În cazul în care această condiţie nu poate fi respectată, la dimensionare trebuie luate în considerare eforturile suplimentare rezultate.

În cazul eclisarii barelor comprimate, pentru eclise se vor avea în vedere următoarele reguli:

- dacă barele nu sunt prelucrate pentru transmiterea efortului prin contact direct, eclisele trebuie să fie capabile să transmită efortul din dreptul îmbinării, inclusiv momentele provenite din excentricităţile existente, date de imperfecţiunile iniţiale şi de deformaţiile de ordinul doi.

- în cazul în care elementele sunt pregătite pentru transmiterea efortului de compresiune prin contact direct, eclisele trebuie să fie proiectate astfel încât să asigure continuitatea rigidităţii elementului faţă de ambele axe ale secţiunii şi concomitent să asigure transmiterea eforturilor de întindere provenite din momente.

Figura F.4.5 Dispozitive de strâns

Un tip de eclisare întâlnit mai rar utilizat este eclisarea elementelor rupte complet. Aplicarea ecliselor în acest caz se face numai după readucerea elementelor la lungimea iniţială, prin intermediul unor dispozitive de strâns, ca cele prezentate în figura F.4.5, care se desfac după executarea reparaţiei. Această măsură este obligatorie pentru a asigura intrarea în lucru a elementului după aplicarea ecliselor.


4-6

Figura F.4.6 Eclisarea de siguranţă

Eclisarea ca măsură de siguranţă respectă aceleaşi reguli de dimensionare şi dispunere a ecliselor, aplicarea acestora realizându-se în funcţie de axul de simetrie a reparaţiei efectuate prin sudură (fig. F.4.6).

F.4.3.3.4 Îndreptarea elementelor deformate Metoda se aplică elementelor care au suferit deformaţii permanente (în domeniul plastic) din cauze diverse, precum procedee de sudare greşite, transport sau depozitare necorespunzătoare, montaj defectuos, loviri accidentale, acţiuni voite de utilizare a elementelor structurale drept reazeme pentru ridicarea sau tragerea unor greutăţi, etc.

Modalităţile prin care se poate interveni în aceste situaţii sunt îndreptarea la rece şi la cald, prin spănuire sau presare, ambele procedee având dezavantajul că introduc în element tensiuni remanente. Din acest motiv este mult mai convenabil ca elementul să fie lăsat deformat de câte ori acest lucru este posibil, sau în caz contrar să se repare prin metoda înlocuirii de material.

O situaţie în care se poate renunţa la îndreptarea elementului este reprezentată de barele solicitate la întindere. Dacă elementul deformat este comprimat, efectele de ordinul II pot deveni periculoase, astfel încât este recomandată remedierea deformaţiei. Barele comprimate care-şi pot pierde stabilitatea nu trebuie îndreptate, ci înlocuite.

Presarea este un procedeu mecanic de îndreptare la rece sau la cald a deformaţiilor prin utilizarea unor dispozitive (fig. F.4.7), capabile să forţeze elementul să revină la forma iniţială. Îndreptarea la rece este admisă numai în cazul pieselor cu deformaţii sau grosimi mici. În celelalte cazuri se recomandâ încălzirea uniformă a întregului element, urmată de îndreptarea prin presare.

a) potcoave pentru îndreptări locale b) juguri pentru îndreptări de amploare

Figura F.4.7 Dispozitive pentru îndreptarea deformaţiilor la rece

Încălzirea cu flacăra de oxigaz se utilizează pentru remedierea deformaţiilor specifice mai mici de 20 mm/m. La răcire, partea încălzită se va contracta mai mult şi ca urmare se vor produce deformaţii de sens contrar, aşa cum este arătat în figura F.4.8.


4-7

Figura F.4.8 Îndreptarea prin încălzire cu flacăra F.4.3.4 Repararea elementelor structurale din oţel F.4.3.4.1 Repararea stâlpilor

(1) Repararea plăcilor de bază deformate

Figura F.4.9 Soluţie de reparare a plăcii de bază deformate

Deformarea plastică a plăcii de bază apare de obicei la baze de stâlpi fara rigidizări. Etapele repararii sunt (fig. F.4.9):

i. se fixează calaje sub placa de baza; ii. se îndepărtează betonul de subturnare deteriorat aflat sub aceasta; iii. se curăţă suprafeţele prin suflare cu aer cald şi apă sub presiune; iv. sub placa de bază se injectează beton de subturnare preparat cu ciment expansiv; v. se consolidează placa de bază deformată prin sudarea unor rigidizări verticale; vi. se strâng şuruburile de ancoraj. vii.

(2) Repararea şuruburilor de ancoraj rupte/deformate plastic

În cazul în care cedarea s-a produs în buloanele de ancoraj este obligatorie înlocuirea acestora.


4-8

Pentru remedierea defectului sunt recomandate două soluţii, care se aplică în funcţie de condiţiile existente.

Prima soluţie este aceea de înlocuire a şuruburilor de ancoraj cu unele noi fixate cu răşini sintetice în betonul existent, iar cea de-a doua constă în înlocuirea părţii deteriorate din şuruburi. (a) Şuruburi de ancoraj, noi fixate cu răşini sintetice

Aplicarea acestei soluţii este posibilă doar în cazul în care fundaţia are dimensiuni în plan

suficiente, pentru amplasarea corectă a noilor şuruburi de ancoraj, se vor asigura distanţele necesare între axele şuruburilor şi marginea fundaţiei, astfel încât să nu interfereze cu betonul din jurul şuruburilor existente, care ar putea fi fisurat ca urmare a preluării forţelor de ancoraj.

Etapele de executare ale reparaţiei sunt (fig. F.4.10): i. Se fixează şuruburile de ancoraj noi prin intermediul răşinilor sintetice introduse în găuri

forate în betonul fundaţiei.

Figura F.4.10 Soluţie de reparare a buloanelor rupte prin înlocuire (ancore fixate cu răşini sintetice)

ii. Se sudează în adâncime, cu sudură în ½V câte o placă de bază nouă, găurită, pe

ambele părţi ale plăcii de bază existente. iii. Noua placă de bază se întăreşte cu rigidizări verticale dispuse în funcţie de

geometria rezemării. iv. Se îndepărtează betonul de subturnare deteriorat de sub placa de bază existentă. v. Se injectează beton de subturnare preparat cu ciment expansiv sub placa de bază

consolidată. (b) Reconstituirea şuruburilor de ancoraj existente

Soluţia constă în îndepărtarea părţii plastificate sau rupte ale şurubului de ancoraj existent şi înlocuirea acesteia cu o zonă nouă, identică din punctul de vedere al caracteristicilor secţiunii şi materialului cu cea existentă.

Etapele de excuţiei (fig. F.4.11) sunt:


4-9

a) Tăiere buloane defecte b) Sudare buloane noi

Figura F.4.11 Soluţie de reparare prin refacerea ancorelor rupte

i. După realizarea sprijinirilor necesare, betonul fundaţiei se ciopleşte cu dalta în jurul şuruburilor de ancoraj până se ajunge la ≅ 40 mm sub zona deteriorată a fiecărui şurub, pe o suprafaţă în plan suficientă pentru execuţia corectă a sudurilor;

ii. Se taie şuruburile existente cu cel puţin 20 mm sub zona afectata(rupte sau deformaţie plastică);

iii. Se execută în atelier zonele noi de şuruburi cu lungimea necesară; iv. Acestea vor fi fixate în capul şuruburilor existente prin sudură în adâncime, polizată; v. Se verifică îmbinarea sudată cu ultrasunete şi lichide penetrante; vi. Se toarnă sub placa de bază beton de subturnare preparat cu ciment expansiv; vii. Pentru siguranţă se poate îngloba toată baza stâlpului în beton armat. Legătura dintre

suprabetonare bazei stâlpului şi fundaţia existentă se face prin intermediul ancorelor chimice.

(3) Repararea stâlpilor Ruperea unui stâlp poate să apară sub acţiunea forţelor orizontale provenite din seism, ca urmare a unei loviri accidentale sau ca urmare a coroziunii.

(a) Reparare prin sudare

Aplicarea acestei soluţii este condiţionată de rămânerea porţiunii rupte pe poziţia iniţială. Avantajele soluţiei constau în viteza de execuţie a reparaţiei şi în faptul că sprijinirile nu sunt necesare.

Soluţia de reparare a unui stâlp rupt prin sudare şi rigidizare constă în (fig. F.4.12a şi b): i. Sudarea pe tălpile secţiunii a minimum două rigidizări verticale. Dimensiunile şi

poziţionarea acestora trebuie să respecte regulile descrise la pct. F.4.3.3.3 pentru eclisele secţiunilor. Rigidizarea secţiunii rupte înainte de sudare permite susţinerea stâlpului până la realizarea sudurii.

ii. Prelucrarea prin crăiţuire a marginilor rupte ale stâlpului şi execuţia unei suduri în adâncime pătrunsă, pe plăcuţă suport sau resudată. Sudura se polizează după execuţie. Rigidizările sunt lăsate pe poziţie, pentru a lucra ca eclise ajutătoare.


4-10

Stal

pi c

u in

ima

plin

a

Stâl

pi c

heso

naţi

21

2tDtb ≥⋅ 122

bt ≥

bL ⋅≥ 22

Figura F.4.12 Repararea prin sudare şi eclisare a stâlpilor rupţi (b) Reparare prin înlocuirea zonelor degradate

Această soluţie de remediere prezintă atât avantaje, cât şi dezavantaje, faţă de soluţia prezentată anterior.

Dezavantajul principal constă în aceea că soluţia este mai greu de aplicat şi mai costisitoare. Pentru aplicarea acestei soluţii este necesar să se execute o sprijinire provizorie, cu stâlpi capabili să preia eforturile celor existenţi. Din această cauză, atât materialele, cât şi manopera necesară conduc la ridicarea costului intervenţiei.

Avantajul principal constă în aceea că soluţia de reparare prin înlocuirea zonei afectate prezintă o siguranţă mai mare, fiind recomandată în special în cazul stâlpilor solicitaţi puternic.

Pentru stâlpii cu inimă plină, un exemplu de reparare este prezentat în fig. F.4.13: i. Se confecţionează şi se amplasează stâlpii de sprijinire provizorie (eventual cu fundaţii

proprii), capabili să preia şi să transmită forţele verticale şi orizontale care acţionează asupra stâlpului deteriorat.

ii. Zona de stâlp deteriorată se îndepărtează prin tăiere cu flacăra oxiacetilenică. Marginile tăieturii se prelucrează prin polizare, dându-li-se forma necesară executării sudurii în adâncime.


4-11

Figura F.4.13 Refacerea stâlpilor cu secţiune dublu T

iii. Pentru înlocuirea porţiunii de stâlp ruptă se fabrică un element nou similar cu cel

iniţial. iv. Se amplasează la poziţie elementul nou şi se execută sudura în adâncime, resudată şi

polizată, precum şi sudurile în relief dintre tălpi şi inimă. O soluţie pentru înlocuirea porţiunilor deteriorate ale stâlpilor cu secţiune chesonată este prezentată în figura F.4.14. Soluţia este recomandată în cazul rupturilor cauzate de seism, motiv pentru care se recomandă ca porţiunea nouă să fie executată cu grosime mai mare faţă de cea iniţială. Elementul nou poate fi fabricat cu sau fără rigidizări transversale. Sudurile se execută pe plăcuţe suport, din cauza imposibilităţii accesului în interiorul chesonului, iar ca măsură suplimentară se recomandă injectarea sub presiune a betonului în interiorul stâlpilor, pe la partea inferioară a acestuia.

Figura F.4.14 Refacerea stâlpilor chesonaţi fisuraţi în urma seismului

(4) Repararea stâlpilor cu pereţi voalaţi

Soluţiile de reparare a stâlpilor cu pereţi voalaţi constau fie în rigidizarea lor pe porţiunea afectată, fie în înlocuirea zonei afectate. Soluţiile de înlocuire a zonelor afectate sunt similare cu cele descrise la repararea stâlpilor rupti, astfel că în continuare se vor descrie numai soluţiile de remediere prin rigidizare. Soluţiile de reparatii diferă în funcţie de secţiunea stâlpului şi de gravitatea defectului.


4-12

Figura F.4.15 Repararea stâlpilor voalaţi (a) Pentru stâlpii cu secţiune dublu T, soluţia recomandată constă în (fig. F.4.15):

i. introducerea unei rigidizări orizontale pe inima stâlpului în dreptul deformaţiei maxime; în cazul unor deformaţii accentuate se recomanda introducerea câte unei rigidizări în dreptul fiecărui punct de inflexiune al barei deformate;

ii. prelucrarea marginilor tălpilor deformate astfel încât să permită aşezarea unei eclise verticale;

iii. confecţionarea şi sudarea în relief a câte unei eclise paralele cu inima de ambele părţi ale stâlpului, peste zona deformată. Se recomandă ca grosimea acestor eclise să fie mai mare decât grosimea inimii stâlpului. Lungimea eclisei va depăşi cu cel puţin 500 mm zona afectata. Se recomanda amplasarea eclisei pe toata lungimea stâlpului

(b) În cazul stâlpilor chesonaţi, soluţiile de reparare depind de mărimea deformaţiilor produse prin voalare şi de eforturile pe care stâlpul trebuie să le transmită.

Figura F.4.16 Soluţie de reparatie recomandată în cazul

pereţilor voalaţi În cazul în care secţiunea stâlpului este o ţeava rectangulară soluţia este cea din figura

F.4.16 şi constă în: i. îndreptarea la cald a peretelui voalat (unde este posibil);

ii. confecţionarea şi sudarea unor eclise executate dintr-un material similar cu cel al stâlpului, cu dimensiunile alese astfel încât să depăşească zona voalată cu minimum 200 mm pe contur şi grosimea mai mare decât cea a peretelui.

O variantă a soluţiei anteriore, aplicabilă în cazul în care stâlpul trebuie să transmită eforturi mari, constă (fig. F.4.17) în aplicarea peste zona voalată a unei eclise de rigidizare verticala. Grosimea eclisei este mai mare decât grosimea peretelui voalat.


4-13

F.4.3.4.2 Repararea grinzilor cu inima plină

(1) Repararea grinzilor fisurate

Dacă fisura este extinsă atât în inima cât şi într-una din tălpile grinzii, repararea se poate face printr-una din următoarele metode:

• sudarea fisurii, urmată de eclisare; • înlocuirea materialului afectat.

(a) Reparare prin sudarea fisurii urmată de eclisare Soluţia de reparare recomandata pentru grinzile fisurate foloseşte ca metodă de reparare sudura. La elaborarea detaliului s-a procedat astfel încât să se evite intersectarea cordoanelor de sudură pe trei direcţii.

Pentru aceasta, după ce se execută gaura de stopare a fisurii din inimă (singura care poate progresa), se îndepărtează sudura dintre talpă şi inimă, pe o zonă ceva mai extinsă, astfel încât să se formeze o gaură cu margini prelucrate (fig. F.4.17a).

Apoi, se prelucrează marginile fisurii inimii, prin crăiţuire, astfel încât să se poată realiza sudarea ei în V. Sudura se polizează pe ambele părţi, după care se eclisează inima, prin aplicarea pe o singură parte a acesteia a unei eclise cu aceeaşi grosime ca a inimii, sudată pe trei laturi cu sudură de colţ. Dimensiunile în plan ale eclisei trebuie să depăşească cu cca 100 mm pe contur dimensiunile fisurii (fig. F.4.17b)

Apoi, se sudeaza în adâncime fisura de pe talpă, care se execută pe plăcuţă suport, după prelucrarea marginilor fisurii, după care se polizează în vederea aplicării eclisei (fig. F.4.17 c).

Eclisarea tălpii se realizează prin sudarea cu sudură de colţ a unei eclise cu aria cel puţin egală cu aria tălpii grinzii, având o lungime totală cel puţin egală cu lăţimea tălpii (fig. F.4.17d).

(2) Repararea grinzilor cu talpa voalată

În cazul tălpilor comprimate este posibilă apariţia fenomenului de pierderea stabilităţii

locale, fapt ce reduce capacitatea de rezistenţă a grinzii în secţiunile afectate. Pentru repararea grinzilor aflate în această situaţie se pot aplica mai multe soluţii, în

funcţie de gradul în care s-a produs voalarea. În cazul în care deformaţia tălpii este mică este suficientă introducerea a două perechi de rigidizări verticale, de grosime medie (≅ 12 mm), sudate la marginile zonei voalate de talpă (fig. F.4.18a)si a doua eclise verticale pe talpa voalată. Dacă talpa este puternic deformată, după aplicarea rigidizărilor la marginile zonei deformate, talpa se poate bloca între două eclise laterale sudate de rigidizări şi de tălpile grinzii (fig. F.4.18b). În cazul în care este necesar, se poate consolida grinda la încovoiere, prin

a) gaura de stopare b) sudare, eclisare inima c) sudarea fisurii tălpii

d) eclisarea tălpii după sudură

Figura F.4.17 Repararea grinzilor fisurate prin metoda sudării şi eclisării de siguranţă


4-14

adăugarea unui subansamblu format din talpă şi inimă, care va fi sudat în prelungirea inimii grinzii, pe zona afectată de voalarea tălpii ( fig. F.4.18c)

(3) Repararea grinzilor cu inima voalată

Repararea grinzilor cu inimă voalată se poate realiza fie numai prin rigidizarea inimii

voalate, fie prin rigidizare şi placare laterală a zonei afectate.

(a) Repararea inimii voalate prin rigidizare

Îmbunătăţirea comportării la voalare a inimilor grinzilor se poate realiza prin soluţii diferite în funcţie de caracterul permanent sau temporar al deformaţiilor produse.

a) soluţie de reparare în cazul deformaţiilor mici

b) soluţie de reparare în cazul deformaţiilor mari

c) soluţie de consolidare în cazul deformaţiilor mari

Figura F.4.18 Soluţii de reparare a grinzilor cu tălpi voalate


4-15

Figura F.4.19 Soluţie de reparare cu

rigidizări diagonale a inimilor voalate Dacă deformaţiile inimilor sunt temporare, cea mai simplă soluţie constă în adăugarea unor rigidizări suplimentare, care pot fi transversale scurte sau longitudinale şi transversale scurte. O soluţie de reparare posibilă, aplicabilă mai ales dacă inimile grinzilor sunt rigidizate numai transversal, constă în adăugarea unor nervuri de rigidizare diagonale, solicitate la compresiune (fig. F.4.19). Se recomandă legarea prin gusee a acestor diagonale atât de tălpi, cât şi de rigidizările transversale. O variantă a acestei soluţii pentru situaţia în care deformaţiile inimilor grinzilor sunt permanente constă în utilizarea rigidizărilor diagonale, necesare pentru consolidarea inimii, drept pârghii pentru aparatul de îndreptare al inimii (fig. F.4.20). După aducerea inimii în poziţia nedeformată, rigidizările se prind de aceasta cu sudură.

1- inima deformată; 2- rigidizare înclinată; 3- bridă; 4- pană metalică.

Figura F.4.20 Detalii de îndreptare a deformaţiilor permanente ale inimii

O altă soluţie (fig. F.4.21a), constă în aplicarea prin sudare a mai multor rigidizări dispuse pe ambele părţi ale zonei voalate a inimii. Rigidizările se decupează după forma voalată a inimii, astfel încât să poată fi sudate atât de tălpile grinzii, cât şi de inima voalată, împiedicând astfel dezvoltarea deformaţiilor.


4-16

a) rigidizarea inimii voalate b) rigidizarea şi placarea inimii voalate

Figura F.4.21 Soluţie de reparare a inimilor voalate

(b) Repararea inimii voalate prin rigidizare şi placare laterală Soluţia (fig. F.4.21b) reprezintă o variantă a celei precedente. Pe lângă rigidizările inimii secţiunea este întărită prin aplicarea unor eclise laterale, cu aceeaşi grosime ca a inimii, sudate pe rigidizări şi pe tălpile grinzii. În acest fel, secţiunea devine chesonată, comportându-se mai bine în cazul eforturilor de torsiune, rigidizările sunt asigurate împotriva voalării, iar forţele tăietoare din grindă se vor transmite prin eclise. Etapele realizării consolidării sunt următoarele: se sudează rigidizările centrale, eclisele laterale se sudează de tălpile grinzii şi de rigidizările centrale, apoi se introduc şi se sudează de la centru către exterior restul rigidizărilor.

(4) Repararea grinzilor cu talpa şi inima voalate (a) Reparare prin placare laterală

Soluţia de reparare reprezentată în figura F.4.22, utilizează metodele eclisării şi adăugării de material, iar realizarea ei se efectuează prin parcurgerea următoarelor etape:

Figura F.4.22 Soluţie de reparare prin placare laterală

i. se prelucrează prin polizare marginile tălpii în zona deformată pentru a uşura aplicarea

ecliselor; ii. pe ambele părţi ale tălpii grinzii se sudează câte o eclisă cu grosime mai mare decât a inimii

voalate; iii. la extremităţile zonei afectate se amplasează câte o nouă rigidizare verticală, sudată atât de

inima şi tălpile grinzii, cât şi de eclise; iv. dacă deformaţiile tălpii sunt importante, se consolidează secţiunea grinzii prin sudarea sub

aceasta a unui element care să contribuie la mărirea capacităţii de rezistenţă la încovoiere.


4-17

(b) Reparare prin înlocuirea zonei afectate

Utilizarea acestei soluţii prezintă dezavantajul că înaintea aplicării sale grinda trebuie scoasă de sub efort prin realizarea de sprijiniri provizorii, ceea ce conduce la creşterea costului intervenţiei. Cu toate acestea, soluţia este recomandată atunci când deformaţiile produse prin voalare au valori foarte mari şi aplicarea soluţiei anterioare nu este posibilă.

Soluţia de înlocuire a zonei afectate a grinzilor (fig. F.4.23) se aplică astfel: i. grinda se descarcă prin sprijiniri aplicate de ambele părţi ale zonei defecte; ii. se marchează liniile de tăiere de jur împrejurul zonei voalate; iii. la intersecţia liniilor se execută cu burghiul găuri de stopare cu diametrul de minim 20 mm; iv. se taie şi se îndepărtează zona avariată.

v. se prelucrează marginile tăiate prin polizare şi se aplică plăcuţe suport pe tot conturul ce urmează a fi sudat;

vi. se execută în atelier un subansamblu sudat, alcătuit din talpă şi inimă, cu aceleaşi dimensiuni şi din acelaşi material ca şi porţiunea îndepărtată;

vii. se amplasează acesta la poziţie şi se sudează pe contur cu sudură în adâncime, executată în straturi succesive, funcţie de grosimea elementelor;

viii. pentru grinzi solicitate dinamic, sudura de joantare se polizează.

F.4.3.4.3 Repararea nodurilor de cadru

Figura F.4.23 Reparare prin înlocuirea zonei afectate

a) fisuri în tălpile grinzii b) fisuri în tălpi şi inima c) voalare inima

Figura F.4.24 Defecte ale nodurilor de cadru

a1 a2


4-18

Defectele curent întâlnite la nodurile de cadru sunt arătate în figura F.4.24, adică:

• fisuri în sudura dintre talpa grinzii şi stâlp (fig. F.4.24a1); • fisuri în ZIT în talpa grinzii, de obicei la baza decupajului inimii grinzii în

rigidizarea orizontală a stâlpului, în afara acestuia (în cazul stâlpilor cu secţiune chesonată) - (fig. F.4.24a2);

• fisuri care afectează atât talpa cât şi inima grinzii (fig. F.4.24b); • voalarea inimii nodului de cadru (fig. F.4.24c).

(1) Repararea nodului cu fisuri pătrunse în talpa şi inima grinzii Soluţiile de reparare se aleg în funcţie de dimensiunea fisurii, de gradul de distrugere al tălpii, de apariţia sau nu a fenomenului de voalare, etc. (a) Reparare prin înlocuirea zonei afectate Soluţia constă în înlocuirea unei porţiuni relativ reduse din grindă, ceea ce implică costuri mai mici la materialele utilizate. În schimb, înaintea aplicării soluţiei, grinda trebuie scoasă de sub efort prin realizarea de sprijiniri provizorii. Execuţia soluţiei cuprinde următoarele etape (fig. F.4.25):

i. Se marchează liniile de tăiere împrejurul zonei afectate şi la intersecţia lor se execută cu

burghiul găuri de stopare cu diametrul minim de 20 mm; ii. Se taie şi se îndepărtează zona avariată, după care marginile se prelucrează prin polizare; iii. Pe tot conturul ce urmează a fi sudat se aplică plăcuţe suport pentru sudură; iv. Se execută în atelier un subansamblu sudat, alcătuit din talpă şi inimă, cu aceleaşi

dimensiuni şi din acelaşi material ca şi porţiunea îndepărtată; v. Se amplasează la poziţie subansamblul şi se sudează pe contur cu sudură în adâncime

executată în straturi succesive, funcţie de grosimea elementelor. Inima subansamblului se sudează de talpa stâlpului cu sudură în relief.

(b) Reparare prin înlocuirea ramurii stâlpului Soluţia este recomandată numai în cazul în care ramura stâlpului este foarte afectată şi nu poate fi reparată prin înlocuire parţială sau eclisare. Execuţia soluţiei cuprinde următoarele etape (fig. F.4.26):

Figura F.4.25 Etapele de realizare a soluţiei de reparare prin înlocuirea zonei afectate


4-19

Figura F.4.26 Soluţie de reparare a nodului prin înlocuirea în întregime a ramuriii. se execută sprijiniri pentru grindă; ii. se îndepărtează platelajul metalic, sau placa de beton armat pe o lungime de cel puţin 0,20 l ; iii. se suflă sudurile grinzii de pe stâlp prin procedeul arc-aer sau se desfac şuruburile, dupa caz; iv. se taie prin procedee mecanice grinda la distanta de ≅0,2 l de faţa stâlpului; v. se execută în atelier zona de grinda ce urmează a fi înlocuită; vi. se aşează la poziţie şi se refac sudurile de prindere de stâlp; vii. se reface prinderea de grindă. (c) Repararea nodului prin eclisare

Figura F.4.27 Reparare prin sudură şi eclisare În cazul în care ramura stâlpului este numai fisurată şi nu a suferit deformaţii plastice, repararea acesteia se poate realiza numai prin sudarea fisurilor şi aplicarea unor eclise peste zonele reparate (fig. F.4.27). Eclisele trebuie să depăşească zona avariată cu minim 300 mm de fiecare parte. (2) Repararea nodului de cadru cu inima voalată

Soluţiile de reparare constau fie în rigidizarea nodurilor, fie în înlocuirea zonei afectate similar celor prezentate la pct. F.4.3.4.1 (4) Repararea stâlpilor cu pereţii voalaţi. O soluţie de prevenire/consolidare a nodului constă în aplicarea pe inima nodului a unor rigidizări diagonale (fig. F.4.28).

1- rigidizare suplimentară; 2-rigidizare existentă

Figura F.4.28 Rigidizarea nodurilor de cadru împotriva voalării


4-20

F.4.3.4.4 Repararea contravântuirilor

(1) Repararea barelor

Figura F.4.29 Avarii produse la barele contravântuirilor

Defectele sau avariile întâlnite în mod uzual la barele contravantuirii, în care eforturile

sunt predominant axiale, sunt fie pierderea stabilităţii generale a barelor solicitate la compresiune, fie plastificarea secţiunilor barelor întinse (fig. F.4.29) De asemenea, independent de starea de eforturi din barele contravântuirilor, pot fi constatate ocazional defecte produse acestora în timpul montajului sau exploatării. Acestea sunt îndoiri pronunţate, în unghi, ale barelor, cauzate de loviri accidentale sau de folosirea lor ca reazem pentru ridicarea unor greutăţi, sau lipsa unor bare din ansamblul structural al contravântuirii provocată prin tăierea acestora pentru trecerea unor utilaje sau conducte amplasate ulterior proiectării.

În cazul barelor flambate, nu este permisă îndreptarea la rece sau la cald, pe de o parte din cauza eforturilor remanente introduse în secţiuni şi pe de altă parte din cauză că nu se poate reveni la forma iniţială a barei. Barele întinse cu secţiuni plastificate, apar la elementele slăbite prin fabricaţie, montaj sau din solicitări seismice majore. Întotdeauna barele ce şi-au pierdut stabilitatea generală sau a avut incursiuni în domeniul elasto - plastic trebuie înlocuite. Mărirea capacităţii de rezistenta a barelor comprimate ale contravântuirilor se poate realiza prin micşorarea lungimi de flambaj introducând o diagonala suplimentara (fig. F.4.30).

Figura F.4.30 Introducerea unor bare suplimentare, pentru micşorarea lungimii de flambaj


4-21

(2) Repararea prinderilor barelor la noduri

Defectele prinderilor barelor contravântuirilor, pot fi localizate în şuruburile sau sudurile de prindere (fig. F.4.31) sau pot afecta guseele aferente acestora (fig. F.4.32).

Defectele apărute la guseele de prindere ale barelor constau în ruperea guseului, ruperea sudurii de prindere a acestuia, sau voalarea guseului.

În cazul în care şuruburile de prindere sunt rupte sau lipsesc, soluţia de intervenţie constă în înlocuirea acestora cu şuruburi noi, strânse corespunzător. În cazul în care defectul s-a produs sub încărcări care au fost considerate la proiectare este necesară fie mărirea diametrelor şuruburilor, dacă distanţele dintre ele permit acest lucru, fie în caz contrar, întărirea prinderii cu sudură (fig. F.4.33).

Figura F.4.33 Soluţie de consolidare în cazul ruperii prinderii

În cazul ruperii guseului, soluţia de reparare constă în înlocuirea acestuia cu unul nou,

realizat dintr-un material cu caracteristici superioare (fig. F.4.34a). Dacă defectul constă în ruperea sudurii, acestea se repara prin crăiţuire şi resudare (fig. F.4.34b). Ca măsură suplimentară de siguranţă se poate întări guseul prin aplicarea pe ambele părţi ale guseului a câte unei rigidizări sudate, perpendicular pe sudură. Guseele voalate se consolidează prin aplicarea unor rigidizări capabile să asigure rigiditatea laterala a acestuia (fig. F.4.34c).

Figura F.4.31 Defecte ale elementelor de prindere

Figura F.4.32 Defecte ale guseelor


4-22

F.4.4 CONSOLIDĂRI F.4.4.1 Aspecte generale

(1) Consolidările sunt intervenţii care se aplică elementelor, prinderilor acestora şi structurilor de rezistenţă, care necesită sporirea capacităţii de rezistenţă, cerute în general de condiţii noi, de exploatare mai severe decât cele avute în vedere la proiectarea şi executarea structurii, dar şi din motive de întreţinere defectuoasă care au condus la pierderi de material (ex. ruginire). (2) Tipul de reparaţie este funcţie de natura solicitării din bare sau îmbinări sau de natura defectului depistat. (3) La alegerea soluţiei de intervenţie se vor avea în vedere următoarele: - stabilirea cauzei care a produs defectul; - descărcarea parţială de eforturi a elementului înainte de a se face intervenţia (îndepărtarea

încărcărilor variabile şi cvasipermanente, introducerea de reazeme intermediare active); - menţinerea poziţiei centrului de greutate şi a axialităţii barei; - stabilirea proprietăţilor fizico-mecanice şi sudabilităţii oţelului (materialului de bază). F.4.4.2 Mijloace de consolidare a elementelor (1) Consolidarea elementelor din oţel şi a prinderilor acestora se poate efectua prin sudare (a se vedea F.4.3.2.1) sau prinderea cu şuruburi (a se vedea F.4.3.2.2), potrivit celor prezentate la F.4.3.2.

F.4.4.3 Metode de consolidare a elementelor F.4.4.3.1 Consolidarea secţiunilor prin adăugare de material Metoda constă în adăugarea de platbande, profile sau subansamble aplicate pe toată lungimea sau pe o porţiune a elementului care trebuie consolidat. Mărirea secţiunii prin adăugarea de material este o metodă simplă, care poate fi aplicată majorităţii elementelor structurale, însă din considerente economice este recomandabilă doar dacă este necesară aplicarea pe porţiuni restrânse, la un număr redus de elemente. La aplicarea metodei trebuie respectate anumite condiţii tehnice generale: − distribuirea materialului adăugat secţiunii originare se face în funcţie de natura şi

mărimea eforturilor, astfel încât elementul consolidat să se comporte optim sub încărcările aferente, atât din punct de vedere al tensiunilor, cât şi al stabilităţii generale şi locale:

a. la elementele încovoiate, materialul se adaugă la tălpi pentru a creşte momentul de inerţie al secţiunii;

b. la elementele comprimate, materialul trebuie adăugat cât mai departe de centrul de greutate, astfel încât să se mărească raza de inerţie a secţiunii consolidate;

c. în cazul secţiunilor supuse la forţă tăietoare mare, materialul se orientează în direcţia acesteia.

− materialul adăugat se dispune în mod simetric faţă de secţiunea existentă pentru a se evita apariţia eforturilor suplimentare datorate excentricităţilor;

− între materialul adăugat şi cel existent trebuie asigurată o conlucrare perfectă prin utilizarea sudurii sau şuruburilor. Prinderea cu sudură este preferabilă, întrucât nu micşorează secţiunea elementului;

− distribuirea materialului nu trebuie să creeze variaţii bruşte de secţiune sau o schimbare a raportului de rigidităţi între elementele componentele ale structurii;

− la confecţionarea şi punerea în operă a materialului de adaos, se respectă aceleaşi reguli ca şi pentru construcţiile noi. Elementele de adaos trebuie ca să fie confecţionate în


4-23

ateliere, în strânsă concordanţă cu releveele efectuate la faţa locului, astfel încât să se obţină un contact perfect al pieselor de adaos pe conturul elementelor existente;

− înainte de aplicarea pieselor de adaos, este obligatorie curăţarea suprafeţelor pana la luciu metalic, în special a elementelor existente, care sunt acoperite cu straturi succesive de vopsea sau pot fi corodate;

− după consolidarea elementelor prin această metodă trebuie să fie refăcută protecţia anticorozivă. Dimensionarea secţiunii de material adaugat capata forme specifice, dupa cum secţiunea

consolidată urmează să lucreze în funcţie de domeniul elastic sau plastic. Pentru elementele consolidate sub sarcină şi la care se urmareste ca secţiunea consolidată să lucreaze în domeniul elastic, se vor lua masuri ca elementul structural la care se intervine să fie descărcat de sarcinile pe care le suportă într-o măsură cât mai mare posibilă, astfel încât materialul adăugat să preia o fractiune cât mai mare din încărcările aferente elementului.

(1) Consolidarea stâlpilor

Dacă este depăşită capacitatea de rezistenţă a stâlpilor, metoda utilizată de regulă, este mărirea secţiunii acestora prin adăugare de material. De obicei această soluţie se aplică stâlpilor aflaţi sub sarcină, din cauza dificultăţilor de a realiza descărcarea lor. Pentru utilizarea eficientă a materialului de consolidare este recomandabila descărcarea parţială a acestora, prin indepartarea unor incarcari de exploatare.

Sudurile aplicate la marginile tălpilor profilelor dublu T schimbă distribuţia tensiunilor remanente de la extremităţile tălpilor din compresiune în întindere, sporind capacitate portantă superioară a secţiunii comprimate a stâlpului astfel consolidat. În fig. F.4.35 sunt arătate soluţii de consolidare prin adaos de material a stâlpilor din profile laminate. Aceste soluţii se pot utiliza şi pentru consolidarea stâlpilor realizaţi din table tăiate cu flacără şi sudate.

a) Soluţii recomandate b) Soluţii nerecomandate

Figura F.4.35 Soluţii pentru consolidarea stâlpilor realizaţi din laminate

Tehnologia de sudare trebuie să asigure păstrarea parametrilor de siguranţă pe timpul consolidării. Din acest motiv se interzice realizarea sudurilor transversale pe talpa stâlpului fără sprijinire, deoarece prin încălzire la temperatura de sudare capacitatea portantă a tălpii respective se diminuează semnificativ.


4-24

Figura F.4.36 Soluţie pentru repararea tălpilor voalate ale stâlpilor În cazul stâlpilor cu tălpi voalate se poate utiliza soluţia de consolidare care constă în

aplicarea pe tălpi a unor table sudate în relief (fig. F.4.36), aplicate simetric pe toate tălpile. Consolidarea trebuie aplicată de la baza stâlpului până cel puţin la 500 mm deasupra defectului, după care secţiunea tablelor de consolidare se va micşora treptat astfel încât să se realizeze o trecere lina de la secţiunea consolidată la secţiunea iniţială.

(2) Consolidarea grinzilor cu zabrele

Defectele grinzilor cu zabrele constau, de regulă, în deformaţii plastice ale barelor, produse în timpul montajului, mişcării seismice sau în corodarea elementelor componente şi îmbinărilor. Comportarea fermelor poate fi influentata de incararea suplimentară prin agăţarea de acestea a unor echipamente tehnologice, care nu au fost considerate la proiectare.

Consolidarea barelor fermelor trebuie realizată după descărcarea acestora în cea mai mare măsură posibilă, pentru a da posibilitatea materialului de adaos să preia o parte mai mare din efortul total aferent barei.

Alegerea soluţiei de consolidare în cazul fermelor trebuie să se facă diferenţiat în funcţie de efortul existent în bara asupra căreia se intervine.

(a) Consolidarea barelor întinse

Consolidarea barelor întinse trebuie să se realizeze pe întreaga lungime a acestora prevazand lungimea necesară de sudura pentru a transmite la nod efortul din secţiunile de adaos.

Soluţia de consolidare pentru tălpile întinse ale fermelor consta în aplicarea simetrică faţă de inima tălpii a unor profile laminate (fig. F.4.37).

a) cu bare pătrate b) cu bare rotunde c) cu platbande

Figura F.4.37 Soluţii de consolidare pentru talpa întinsă a grinzilor cu zăbrele


4-25

Consolidarea acestor secţiuni se poate realiza prin ataşarea prin sudură în relief a unor bare cu secţiune pătrată ori circulară sau a unor platbande.

În cazul în care diagonalele sau montanţii sunt apropiaţi de talpa grinzii, încât nu este posibilă aplicarea uneia dintre soluţiile descrise, se poate ataşa la partea inferioară liberă a tălpii, o platbandă sudată. Dezavantajul faţă de folosirea profilelor este, în acest caz, imposibilitatea menţinerii axei neutre a tălpii la poziţia iniţială sau cât mai aproape de aceasta. Pentru diagonalele întinse, executate de regulă, din câte două corniere, soluţiile prezentate nu permit sudarea profilelor de adaos de gusee, astfel încât este recomandabilă rezolvarea din fig. F.4.38, care permite echilibrarea secţiunii, astfel încât poziţia axei neutre să rămână neschimbată. Platbandele adăugate se pot introduce în „furculiţă” pe guseu şi suda, transmiţându-şi direct eforturile la acesta.

Figura F.4.38 Soluţie de consolidare a diagonalelor întinse

(b) Consolidarea barelor comprimate

În cazul barelor comprimate cedarea poate intervenii prin pierderea stabilităţii generale. Consolidarea se aplică în zona centrală a barei pe cca. 75% din lungimea sa, urmărindu-se ca, prin modul de amplasare a noilor elemente în secţiune, să se mărească raza de giraţie a secţiunii, fără modificarea pozitiei axei neutre.

În cazul tălpilor comprimate ale grinzilor cu zăbrele, soluţiile de consolidare recomandate sunt arătate în fig. F.4.39, iar în cazul diagonalelor şi montanţilor comprimaţi în figura F.4.40.

a) cu profile b) cu platbande

Figura F.4.39 Soluţii pentru consolidarea tălpilor comprimate

3- zona consolidată a) cu profile b) cu platbande

Figura F.4.40 Soluţii pentru consolidarea diagonalelor şi montanţilor comprimaţi

(c) Consolidarea prinderilor la noduri Necesitatea consolidării prinderilor la noduri apare, de obicei, la barele întinse consolidate. Soluţia constă în completări ale guseelor din nodurile adiacente barei şi sudarea barei de acestea (fig. F.4.41).


4-26

1- plăci suplimentare; 2-suduri în adâncime 3- suduri în relief

Figura F.4.41 Soluţii pentru consolidarea prinderilor la noduri F.4.4.3.2 Schimbarea schemei statice (de lucru) a elementelor Prin schimbarea schemei statice se urmăreşte redistribuirea favorabile a eforturilor în elementele structurale existente. Aplicarea metodei poate consta în schimbarea gradului de nedeterminare al structurilor existente, prin transformarea celor static determinate în structuri static nedeterminate sau prin mărirea gradului de nedeterminare a structurilor static nedeterminate prin introducerea unor reazeme suplimentare, crearea de legături suplimentare, (de exemplu introducerea unor bare noi în structurile triangulate).

Având în vedere că acest tip de consolidare se execută asupra elementelor aflate sub sarcină, la executia metodei trebuie respectate câteva condiţii care să-i asigure calitatea şi eficienţa: ─ structura sau elementul structural supuse schimbării schemei statice trebuie să fie

descărcate în cea mai mare măsură posibilă, pentru ca elementele nou introduse să se încarce într-o măsură cât mai mare;

─ calculul static se efectuează în două etape: în etapa 1, pe schema initiala se calculează eforturile în elementele existente din încărcările aplicate la momentul interventiei, iar în etapa a II-a, pe schema statică modificate se calculează ,pe de o parte, suplimentul de efort în barele existente, iar ,pe de altă parte, efortul din barele noi, ambele provenind din încărcările suplimentare celor existente în momentul aplicării consolidării;

─ detaliile constructive trebuie să corespundă schemei statice nou adoptate; ─ prin schimbarea schemei statice nu trebuie să fie induse în nici un element structural, în

nici o fază a procesului de consolidare, tensiuni pe care acestea să nu le poată prelua; ─ se vor luate toate masurile pentru împiedicarea pierderii stabilităţii în timpul consolidării

sau al exploatării. Consolidarea elementelor prin modificarea schemei statice se pretează grinzilor indiferent de alcătuire.

Procedeele uzuale de consolidare a grinzilor cu secţiune dublu T prin modificarea schemei statice sunt:

- introducerea unor reazeme suplimentare în deschiderile grinzilor; - tasarea controlată a reazemelor, pentru uniformizarea eforturilor; - transformarea grinzilor simplu rezemate în grinzi continui; - introducerea unor tiranţi nepretensionaţi în schema statică a elementelor; - introducerea unor tiranţi pretensionaţi în schema statică a elementelor.

(1) Introducerea de reazeme suplimentare în deschiderile grinzilor Metoda constă în utilizarea unor contrafise sau stâlpi, amplasaţi sub grinda care trebuie

consolidată astfel încât să-i micşoreze acesteia deschiderea de calcul. Prin micsorarea deschiderii de calcul, eforturile în elementul astfel consolidat se reduce

substantial astfel încât pot fi preluate de element fără alte intervenţii. Un alt avantaj constă în


4-27

mărirea gradului de nedeterminare al grinzilor, ceea ce oferă rezerve superioare de rezistenţă în cazul solicitării acestora în domeniul elasto - plastic.

Dezavantajele metodei constau în condiţiile pe care structura trebuie să le îndeplinească:

Figura F.4.42 Elemente de rezemare

- metoda se poate aplica numai atunci când elementele suplimentare de reazem nu stânjenesc activitatea;

- este necesar să se asigure intrarea în lucru a reazemelor noi pentru a controla cu certitudine starea de eforturi din grindă (fig. F.4.42);

- trebuie asigurată descarcarea noilor reazeme la teren sau elemente ale structurii.

(2) Transformarea grinzilor simplu rezemate în grinzi continue

Metoda se poate aplica numai grinzilor simplu rezemate solicitate static. Prin aplicarea acestei metode se obţine atât micşorarea eforturilor din câmpul grinzilor cât şi mărirea rezervelor de rezistenţă consecinţă a creşterii gradului de nedeterminare statică al acestor grinzi.

Pentru realizarea continuităţii grinzilor cu inimă plină se pot utiliza eclise aplicate secţiunilor de reazem. Pentru grinzile cu zăbrele este necesară pe lângă eclisarea tălpii superioare şi introducerea unor bare pentru asigurarea continuităţii tălpii inferioare (fig. F.4.43).

a) grinzi cu zabrele

b) grinzi cu macaz

Figura F.4.43 Soluţii pentru realizarea continuităţii grinzilor


4-28

(3) Introducerea unor tiranţi nepretensionaţi pe deschiderea grinzilor Micşorarea eforturilor în grinzile existente prin introducerea unor tiranţi se poate realiza prin transformarea grinzilor în grinzi cu macaz. Prin introducerea tiranţilor se schimbă în sens favorabil şi schema statică a elementului la care se intervine, prin creşterea gradului de nedeterminare.

În cazul grinzilor cu zăbrele (fig. F.4.44), schimbarea schemei statice în grindă cu macaz introduce în toate barele grinzii existente un efort de compresiune, astfel încât barele solicitate la întindere se descarcă, în funcţie de valorile iniţiale ale eforturilor existente. Dacă barele initial întinse ale grinzii se transformă în bare comprimate este obligatorie asigurarea lor împotriva pierderii stabilităţii generale. De aceea, pe cât posibil tirantul va fi astfel dimensionat încât să nu modifice sensul eforturilor din barele grinzii cu zăbrele.

a) grinda simplu rezemată b) grinda continuă

Figura F.4.44 Transformarea grinzilor cu zăbrele în grinzi cu macaz La aplicarea acestei metode se va actiona impotriva tendinţei macazului de a-şi pierde

stabilitatea în sens perpendicular axului său, prin contravântuiri verticale amplasate în dreptul montanţilor grinzii macaz.

(4) Suplimentarea barelor din alcătuirea grinzilor cu zăbrele

Sistemele cu zăbrele sunt des întâlnite în alcătuirea elementelor clădirilor, în special sub formă de ferme, contravântuiri orizontale şi verticale. Metoda de consolidare prin suplimentarea barelor se poate realiza în două moduri (fig. F.4.45):

- suplimentarea barelor se realizează păstrând gabaritul iniţial al grinzii (fig. F.4.45a) - grinda se consolidează prin mărirea înălţimii sale realizată prin adăugarea unor tălpi noi

şi prelungirea sistemului de zăbrele până la acestea (fig. F.4.45b).

a) consolidare păstrând gabaritul grinzii iniţiale

b) consolidare cu mărirea gabaritului iniţial

Figura F.4.45 Suplimentarea barelor ce alcătuiesc sisteme triangulate


4-29

F.4.4.3.3 Consolidarea elementelor metalice cu beton Metoda de consolidare constă în umplerea cu beton sau înglobarea în beton a elementelor verticale sau uşor înclinate, aplicându-se în special stâlpilor (fig. F.4.46).

Prin aplicarea metodei se obţine mărirea capacităţii de rezistenţă şi rigidităţii elementului consolidat.

Cămăşuirea stâlpilor metalici se realizează prin îmbrăcarea acestora în beton armat.

a) stâlpi înglobaţi în beton b) stâlpi umpluţi cu beton

Figura F.4.46 Protejarea şi consolidarea stâlpilor metalici

Dacă între metal şi beton se realizează conlucrarea prin intermediul conectorilor, atunci

sistemul constructiv devine de tip B.A.R. În cazul în care consolidarea stâlpului se realizează sub sarcină, secţiunea elementului consolidat va prelua doar incarcarile care intervin după intrarea în lucru a betonului, adică încărcări suplimentare celor existente în momentul consolidării. Un dezavantaj al metodei îl reprezintă greutatea foarte mare adusă de beton ceea ce conduce la creşterea acţiunii seismice.

Dacă grosimea stratului de beton armat este mică în raport cu secţiunea stâlpului se poate conta numai pe îmbunătăţirea comportării la stabilitate locala a elementelor componente a secţiuni stâlpului.

Consolidarea prin umplerea cu beton a elementelor metalice se foloseşte numai pentru secţiuni închise, pentru secţiuni alcătuite din elemente depărtate la care solidarizarea ramurilor este făcută cu plăcuţe sau zabrele şi pentru secţiuni „Cruce de Malta”. F.4.4.3.4 Îmbunătăţirea comportării elementelor la pierderea stabilităţii generale

Metoda constă fie în prevederea de legături care reduc lungimile de flambaj ale elementelor, fie prin modificarea secţiunii elementelor comprimate, încovoiate sau comprimate şi încovoiate.

Metoda se utilizează numai dacă sunt îndeplinite două condiţii: pe de o parte elementele care şi-au pierdut stabilitatea trebuie să fie solicitate în domeniul elastic, iar pe de altă parte, prevederea de legături sau modificarea secţiunilor trebuie să se realizeze după descărcarea elementului afectat de pierderea stabilităţii şi revenirea lui la poziţia iniţială. Dacă elementele au fost deformate în domeniul plastic, acestea se înlocuiesc. În fig. F.4.47 este arătat modul în care pot fi consolidaţi stâlpii unei hale industriale, care aveau tendinţa de flambaj, prin introducerea de legături suplimentare.


4-30

Figura F.4.47 Consolidarea stâlpilor unei hale prin introducerea de legaturi

suplimentare F.4.4.3.5 Îmbunătăţirea comportării elementelor la pierderea stabilităţii locale prin rigidizarea pereţilor sectiunilor

Metoda este utilizată pentru îmbunătăţirea comportării la stabilitate locală a pereţilor elementelor metalice.

Dacă stabilitatea generală este asigurată, atunci voalarea nu este periculoasă, însă afectează capacitatea de rezistenţă a elementului. Pentru consolidarea acestor elemente se rigidizează pereţii voalaţi.

Dacă după descărcare se constată că deformaţia nu este permanentă, tablele voalate se pot consolida fie prin prevederea unor rigidizări care reprezintă reazeme pentru tabla respectivă, fie prin adăugare de material în zona centrală a panoului de tablă (fig. F.4.48).

Dacă deformaţia este permanentă, se va aplica refacerea geometriei elementelor deformate în domeniul plastic prin prevederea de rigidizării.

Aceasta constă în îndreptarea deformaţiilor pereţilor prin intermediul unor rigidizări diagonale prevăzute cu şuruburi sau cu bride în care se introduc pene. După îndreptarea pereţilor rigidizările diagonale se sudează pe perete pe întreaga lungime, devenind astfel reazem pentru acesta şi prevenind o voalare ulterioară (vezi cap F.4.3.4.2(3)). F.4.4.4 Metode de consolidare a ansamblurilor structurale

Structurile clădirilor necesită consolidări în următoarele situaţii: - au apărut avarii în urma unui seism - s-au schimbat condiţiile de solicitare avute în vedere la proiectare; - construcţia nu îndeplineşte condiţiile de exploatare.

1- rigidizare

Figura F.4.48 Rigidizarea inimii unui cadru


4-31

F.4.4.4.1 Consolidarea structurilor avariate din încărcări seismice (1) Avarii frecvente:

a) ruperea îmbinărilor grindă – stâlp realizate cu sudură b) ruperea îmbinărilor de continuitate a grinzilor de cadru realizate cu eclise şi şuruburi de

înaltă rezistenţă c) pierderea stabilităţii locale a tălpilor şi/sau a inimii grinzilor în vecinătatea îmbinării

grindă - stâlp d) pierderea stabilităţii locale a elementelor componente ale secţiunii stâlpilor în vecinătatea

prinderii în infrastructură a acestora e) pierderea stabilităţii locale a inimii nodului de cadru f) pierderea stabilităţii generale a diagonalelor contravântuirilor verticale g) ruperea diagonalelor întinse ale contravântuirilor verticale şi/sau a prinderii acestora de

cadru h) pierderea stabilităţii generale a grinzilor cadrelor i) deformarea remanentă a structurii (2) Soluţii de consolidare: a) Refacerea continuităţii îmbinării grindă – stâlp şi mărirea capacităţii de rezistenţă a acesteia se realizează prin prevederea unei vute la talpa inferioară a grinzii şi a unor rigidizări verticale amplasate în lungul grinzii la talpa superioară (fig. F.4.49). Se vor prevedea rigidizări transversale pe stâlp, sudate în adâncime de tălpi, la nivelul vutei. De asemenea se vor prevedea rigidizări transversale pe stâlp, în zona nodului de cadru mărindu-se rigiditatea acestuia. b) Îmbinările de continuitate a grinzilor, amplasate în zonele potenţial plastice, realizate cu eclise şi şuruburi se consolidează prin:

• Înlocuirea ecliselor şi a şuruburilor de prindere; • Îndepărtarea zonelor cu deformaţii plastice şi înlocuirea acestora cu elemente noi care

au caracteristici mecanice superioare, astfel încât fenomenul să nu se mai repete; • Adăugarea la partea inferioară a unei secţiuni „T” (cu talpa în jos) pe o lungime care să

depăşească îmbinarea deteriorată cu cel puţin jumătate din înălţimea grinzii. Eclisele existente se vor suda de grindă cu cordoane de sudură în relief. Se va mări capacitatea de rezistenţă a stâlpului funcţie de noua capacitate plastică de rezistenţă a grinzii consolidate pe înălţimea etajelor adiacente grinzii consolidate. Consolidarea stâlpului se face prin mărirea secţiunii tălpilor prin adaos de material sudat (fig. F.4.50);


4-32

Figura F.4.49 Fisuri în îmbinarea grindă – stâlp


4-33

a) îmbinare cu şuruburi fisurată b) consolidare prin adăugarea unei secţiuni T

c) consolidare stâlpi

Figura F.4.50 Sisteme de consolidare a stâlpilor de la etajul superior/inferior îmbinării consolidate.

c) Zonele de grindă care sunt afectate de pierderea stabilităţii locale a tălpilor şi/sau inimii

vor fi consolidate în conformitate cu soluţiile din fig. F.4.18 şi fig. F.4.21; d) Zonele voalate din vecinătatea prinderii stâlpilor în infrastructură se vor consolida

conform principiilor prezentate în fig. F.4.15 şi fig. F.4.16; e) Nodurile de cadru care au inima voalată se consolidează prin prevederea a două plăci de

dublare a inimii, sudate de tălpile stâlpului, care să depăşească înălţimea nodului sus şi jos pe o distanţă egală cu cel puţin lăţimea tălpii stâlpului (fig. F.4.51);


4-34

a) nod de cadru cu inima voalată

b) consolidare cu inimi de dublare

Figura F.4.51 Consolidarea nodului de cadru prin plăci de dublare a inimii

f) Diagonalele contravântuirilor verticale care şi-au pierdut stabilitatea generală prezentând deformaţii remanente precum şi diagonalele care prezintă fisuri / ruperi se consolidează prin înlocuirea acestora cu altele care au o capacitate de rezistenţă mai mare. Prinderile vor fi redimensionate la noua capacitate de rezistenţă a diagonalei (fig. F.4.29);

g) Grinzile cadrelor care şi-au pierdut stabilitatea generală în zona îmbinării grindă – stâlp (talpa inferioară fiind comprimată) se consolidează prin transformarea secţiunii dublu T a grinzii într-o secţiune cheson, prin sudarea a două inimi laterale şi o talpă inferioară suplimentară, care să depăşească cu cel puţin hgrindă/2 zona afectată. Lungimea efectivă a consolidării va fi stabilită astfel încât cordoanele de sudura a inimilor suplimentare de talpa inferioară a grinzii existente nedeformată să aibă capacitatea de rezistenţă necesară transmiterii forţei tăietoare. Se va mări capacitatea de rezistenţă a stâlpului funcţie de noua capacitate plastică de rezistenţă a grinzii consolidate pe înălţimea etajului inferior şi superior faţă de grinda consolidată. Consolidarea stâlpului se face prin mărirea secţiunii tălpilor prin adaos de material sudat (fig. F.4.52);


4-35

a) grinda ce şi-a pierdut stabilitatea generală

b) consolidare prin transformarea în secţiune cheson

Figura F.4.52 Consolidarea grinzilor ce şi-au pierdut stabilitatea generală h) Structurile cu elemente care au avut incursiuni în domeniul elasto – plastic în urma acţiunii seismice prezintă o deformaţie remanentă. Consolidarea acestor structuri nu îşi propune anularea acestei deformaţii, ci mărirea ductilităţii şi a capacităţii de rezistenţă a elementelor în această poziţie deformată a structurii. Se recomandă ca starea de eforturi şi deformaţii în elementele structurale să se calculeze pe structura deformată.


4-36

F.4.4.4.2 Măsuri pentru ridicarea siguranţei seismice a structurilor

a) Introducerea de elemente structurale noi pentru mărirea ductilităţii de ansamblu a structurii şi a rigidităţii locale:

• Contravântuiri verticale pe toată înălţimea structurii, dispuse în plan astfel încât să fie evitată nesimetria geometrică şi torsiunea de ansamblu a structurii. Este eficient ca aceste contravântuiri să fie amplasate pe axele perimetrale ale construcţiei;

• Panouri de forfecare metalice amplasate perimetral nodurilor de circulaţie pe verticală. Elementele structurale existente (grinzi şi stâlpi) care vor face parte din noile

subansambluri de preluare a forţelor seismice vor fi recalculate în conformitate cu starea de eforturi corespunzătoare noii scheme statice. De regulă apare necesitatea măririi capacităţii de rezistenţă a stâlpilor la eforturi axiale.

b) Asigurarea conlucrării spaţiale a cadrelor prin planşee. Planşeele trebuie să aibă

rigiditatea şi capacitatea de rezistenţă în planul lor pentru a asigura efectul de diafragmă rigidă şi rezistentă la nivelul fiecărui etaj. Prin mărirea grosimii planşeului (suprabetonarea) se poate obţine sporirea rezistenţei la forţă tăietoare în planul planşeului şi micşorarea perioadei proprii de vibraţii pentru asigurarea confortului ocupanţilor (a se vedea cap. F.3.7).


5-1

F.5 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DIN ZIDĂRIE

F.5.1 Obiect şi domeniu de aplicare Obiectul prezentului capitol este stabilirea cerinţelor şi a principiilor generale pentru proiectarea lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al construcţiilor din zidărie existente. Lucrările de reducere a riscului seismic, prevăzute în acest capitol se aplică următoarelor categorii de clădiri existente din zidărie:

- clădiri care au suferit avarii cu diferite niveluri de severitate din acţiunea cutremurului; - clădiri care nu satisfac nivelurile de performanţă corespunzătoare obiectivelor de

performanţă stabilite de investitor / utilizator. Măsura în care sunt satisfăcute nivelurile de performanţă corespunzătoare diferitelor obiective de performanţă se determină prin evaluarea seismică conform P 100-3/2008, anexa D. Soluţiile de principiu şi rezolvările constructive de reducere a riscului seismic pentru clădirile din zidărie date în acest capitol nu pot fi aplicate pentru clădirile monument istoric fără acordul autorităţilor competente. F.5.2 Categoriile şi scopul lucrǎrilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al clǎdirilor din zidǎrie F.5.2.1 Categorii de lucrări pentru reducerea riscului seismic Lucrările pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie se grupează în două categorii, conceptual diferite:

- lucrări de reparaţie - lucrări de consolidare

La rândul lor, în funcţie de amploare şi de complexitate, lucrările de consolidare se clasifică după cum urmează:

- consolidare individuală, care implică intervenţii asupra unui număr redus de elemente structurale care au avarii grave şi foarte grave sau care au capacitate de rezistenţă insuficientă în raport cu nivelul de performanţă propus;

- consolidare de ansamblu a structurii care implică intervenţii asupra unui număr mare/totalitatea elementelor structurale şi poate fi făcută: - cu menţinerea sistemului structural existent; - cu modificarea sistemului structural existent.

F.5.2.2.Scopul lucrărilor pentru reducerea riscului seismic Lucrările de intervenţie asupra clădirilor din zidărie vulnerabile seismic au ca scop reducerea următoarelor categorii de risc:

- afectarea siguranţei vieţii; - pierderi importante, directe şi indirecte, de valori materiale şi culturale.

Amploarea şi complexitatea lucrărilor necesare pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie depinde de:

- starea de deteriorare a structurii din cauze seismice şi neseismice; - nivelul de vulnerabilitate seismică al structurii (nivelul de siguranţă disponibil în momentul expertizării), identificat conform P 100-3/2008, anexa D; - obiectivele de performanţă stabilite pentru clădire după reabilitare; - severitatea acţiunii seismice de proiectare la amplasament.


5-2

Având în vedere variabilitatea aleatoare a caracteristicilor geometrice, ale materialelor şi a manoperei precum şi efectele unor solicitări repetate dincolo de limita elastică a materialului, lucrările de intervenţie prevăzute în acest capitol nu pot evita, în unele cazuri, producerea unor avarii majore sau ireparabile dar trebuie să elimine situaţiile de risc pentru siguranţa vieţii cum sunt cele generate de prăbuşirea pereţilor sau căderea de pe reazeme a planşeelor. F.5.2.2.1 Scopul intervenţiilor de reparaţie Prin lucrările de reparaţii se urmăreşte ridicarea nivelului disponibil de siguranţă structurală al clădirii la acţiunea seismică, în raport cu un obiectiv/nivel de performanţă cerut de investitor/utilizator, fără ca prin aceasta să poată fi depăşit nivelul de siguranţă iniţial (NPI). Pentru reducerea riscului seismic pot fi avute în vedere două niveluri de lucrări de reparaţie :

A. Pentru revenirea la nivelul de siguranţă disponibil (NPD) în momentul producerii ultimului cutremur (curba 1 din fig. F.5.1). Nivelul de siguranţă disponibil are în vedere şi scăderea în timp a nivelului de siguranţă din cauze neseismice;

B. Pentru realizarea unui nivel de siguranţă apropiat sau egal cu cel iniţial (NPI) (curba 2 din fig. F.5.2).

În cazul B se obţine şi prelungirea duratei de exploatare a clădirii peste "durata proiectată - Tpr.

Figura F.5.1 Efectul lucrărilor de reparaţie Lucrările de intervenţie de reparaţie se recomandă, de regulă, pentru:

• clădirile din zidărie puţin afectate (cu degradări limitate la un număr redus de elemente) şi, mai ales, pentru afectări din cauze neseismice (acţiuni fizice, chimice şi biologice);

• structurile clădirilor situate în zone de seismicitate redusă - zonele cu ag≤ 0,12g. NOTĂ Lucrările de reparaţii se recomandă şi în cazul monumentelor istorice, pentru situaţiile în care intervenţia de consolidare nu este posibilă fără alterarea/pierderea semnificativă a valorii culturale.

Lucrări de reparaţie se execută şi la clădirile cu avarii grave, ca măsuri pregătitoare pentru lucrările de consolidare sau complementare acestora. F.5.2.2.2 Scopul intervenţiilor de consolidare Lucrările de intervenţie de consolidare urmăresc eliminarea totală sau, după caz, parţială, a deficienţelor care conduc la un nivel de siguranţă structurală insuficient în raport cu obiectivele de performanţă stabilite de investitor / utilizator. Aceste deficienţe pot proveni din: - defecte de alcătuire a ansamblului structurii;


5-3

- dimensionarea insuficientă şi/sau alcătuirea necorespunzătoare a subansamblurilor structurale/ elementelor de structură;

- degradarea proprietăţilor de rezistenţă şi deformabilitate ale materialelor de construcţie provocată de acţiunile agenţilor fizici, chimici şi biologici;

- lipsa/insuficienţa lucrărilor de întreţinere, reparaţie şi/sau consolidare. Intervenţiile de consolidare individuală au ca scop eliminarea uneia sau mai multor dintre deficienţele de dimensionare/alcătuire identificate la F.5.3.1.2.3 pentru un număr redus de ansambluri/elemente structurale. Intervenţia de consolidare individuală a unui element structural este precedată, în toate cazurile, de o intervenţie de tip reparaţie pentru restabilirea continuităţii aparente a zidăriei. Intervenţiile de consolidare de ansamblu au ca scop eliminarea uneia sau mai multor deficienţe de alcătuire de ansamblu identificate conform art. F.5.3.1.2.2 şi includ şi consolidarea individuală a unui număr important de elemente structurale. Consolidarea clădirii la un nivel superior nivelului de performanţă seismică iniţial (NPI) are, de regulă, următoarele efecte favorabile:

• eliminarea/reducerea probabilităţii producerii unor avarii semnificative la un cutremur ulterior;

• prelungirea duratei de exploatare a clădirii până la atingerea nivelului minim admisibil de siguranţă

Figura F.5.2 Efectul lucrărilor de consolidare

F.5.3 Alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie F.5.3.1 Criterii pentru alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie F.5.3.1.1 Starea de deteriorare a structurii Starea de deteriorare a zidăriei din acţiunea seismică poate fi încadrată în următoarele clase:

I. Deteriorare nesemnificativă II. Deteriorare moderată III. Deteriorare gravă IV. Deteriorare foarte gravă

Descrierea stărilor de deteriorare este dată în continuare. Deteriorarea zidăriei din cauza acţiunii seismice este favorizată, în foarte multe cazuri de existenţa unor deteriorări preexistente provenite din acţiunea cutremurelor anterioare după care nu s-au luat măsuri de remediere sau din acţiunea unor cauze neseismice. Starea de deteriorare nesemnificativă a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează: - pereţi structurali (fig. F.5.3a):

- fisuri orizontale foarte subţiri în rosturile de la bază (1); - posibile fisuri diagonale şi desprinderi minore la bază (2);

- spaleţi între goluri (fig. F.5.3b şi F.5.3c):


5-4

- fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi (pentru efect dominant: încovoiere cu forţă axială) (3); - fisuri cu traseu discontinuu, foarte subţiri /mortar sfărâmat în rosturile orizontale şi verticale (fără deplasări); nu sunt fisuri în cărămizi (pentru efect dominant: forţă tăietoare-lunecare în rosturi) (4); - fisuri diagonale subţiri în cărămizi în < 5% din asize (pentru efect dominant: forţă tăietoare-eforturi principale de întindere) (4).

(a) (b) (c)

Figura F.5.3 Starea de deteriorare nesemnificativă a pereţilor şi şpaleţilor

Starea de deteriorare moderată a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează: - pereţi structurali (fig. F.5.4a):

- fisuri orizontale/mortar desprins la bază şi în apropierea acesteia; deplasări < 5÷6 mm în planul de fisurare (1); - posibile fisuri înclinate care pornesc de la bază şi se extind pe câteva rânduri de cărămidă (2); - posibile fisuri înclinate în zonele superioare (inclusiv prin cărămizi) (3);

- spaleţi între goluri (fig. F.5.4b şi F.5.4c) - fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi şi, uneori şi în alte rosturi apropiate de extremităţi (pentru efect dominant: încovoiere cu forţă axială) (4); - fisuri orizontale şi sfărâmarea mortarului cu deplasarea în plan în lungul fisurii şi deschiderea rosturilor verticale (< 5÷6 mm); rupere în scară cu <5% din asize cu crăpături în cărămizi (pentru efect dominant forţă tăietoare - lunecare în rosturi) (5); - fisuri diagonale (<5÷6 mm), cele mai multe prin cărămizi care ajung la colţuri sau în apropierea acestora, dar fără să se producă zdrobirea zidăriei (pentru efect dominant: forţă tăietoare-eforturi principale de întindere) (6) (7). -

(a) (b) (c)

Figura F.5.4 Starea de deteriorare moderată a pereţilor şi şpaleţilor

Starea de deteriorare gravă a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează:

A. Capacitatea de rezistenţă însumată a pereţilor cu avarii grave reprezintă mai mult de 20÷25% din capacitatea de rezistenţă totală a structurii pe una dintre direcţiile principale de la un etaj

sau


5-5

B. Numărul şpaleţilor cu avarii grave reprezintă mai mult de 20÷25% din numărul total al şpaleţilor pe una dintre direcţiile principale de la un etaj.

Avariile caracteristice pentru această starea de avariere/deteriorare sunt următoarele: - pereţi structurali (fig. F.5.5a):

- fisuri în rostul orizontal, la bază, < 10÷12 mm (1); - fisuri înclinate extinse pe mai multe asize (2); - posibile fisuri înclinate cu deschideri < 10÷12 mm în partea superioară (3); - şpaleţi între goluri (fig. F.5.5b şi F.5.5c): - fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi (4)

plus una/mai multe dintre - uneori fisuri foarte subţiri / mortar sfărâmat şi în alte rosturi orizontale apropiate de

extremităţi; - posibil, ieşirea din plan sau deplasări în plan (sus/jos); - cărămizi zdrobite la colţuri (efect dominant: încovoiere cu forţă axială),

- fisuri orizontale şi sfărâmarea mortarului cu deplasarea în plan în lungul fisurii şi deschiderea rosturilor verticale (< 10÷12mm); rupere în scară cu >5% din asize cu crăpături în cărămizi (efect dominant forţă tăietoare - lunecare în rosturi) (5) (6);

- fisuri diagonale (>6mm), majoritatea prin cărămizi; câteva zone zdrobite la colţuri şi/sau deplasări mici în lungul sau perpendicular pe planul de fisurare (efect dominant: forţă tăietoare-eforturi principale de întindere) (7) (8).

(a) (b) (c)

Figura F.5.5 Starea de deteriorare gravă a pereţilor şi spaleţilor

Starea de deteriorare foarte gravă a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează:

A. Capacitatea de rezistenţă însumată a pereţilor cu avarii foarte grave reprezintă mai mult de 10÷15% din capacitatea de rezistenţă totală a structurii pe una dintre direcţiile principale de la un etaj,

sau B. Numărul şpaleţilor cu avarii foarte grave reprezintă mai mult de 10÷15% din numărul

total al şpaleţilor pe una dintre direcţiile principale de la un etaj, Avariile caracteristice pentru această stare de deteriorare sunt următoarele: - pereţi structurali:

- risc de pierdere a capacităţii portante pentru încărcări verticale; - deplasări în scară importante, unele cărămizi au lunecat de pe cele pe care erau zidite; - secţiunea de la baza peretelui a început să se dezintegreze la extremităţi; - deplasări laterale mari (în unele zone de margine zidăria a început să cadă).

- şpaleţi între goluri: - risc de pierdere a capacităţii portante pentru încărcări verticale

plus una sau mai multe dintre - deplasări semnificative în plan şi/sau perpendicular pe plan; - zdrobirea extinsă a cărămizilor la colţuri (efect dominant: încovoiere cu forţă axială); - deplasări în scară mari (unele cărămizi au căzut de pe cele inferioare);


5-6

- ruperea verticală a cărămizilor în majoritatea asizelor; - deplasări laterale mari, în zonele de margine zidăria a început să cadă; (efect dominat

forţa tăietoare-lunecare în rosturi); - deplasări şi rotiri importante în lungul planului de fisurare. - (efect dominat forţa tăietoare-eforturi principale de întindere).

Deteriorarea buiandrugilor din zidărie, care este funcţie de mecanismul de cedare, se caracterizează prin următoarele niveluri de severitate,

- buiandrugi ductili (fig. F.5.6) - deteriorare nesemnificativă: cel mai adesea se produc fisuri verticale şi sfărâmarea

mortarului dar este afectat cel mult un element de la fiecare extremitate (1); - deteriorare gravă: se produc fisuri verticale şi sfărâmarea mortarului, pe toată

grosimea buiandrugului, la fiecare extremitate; în peste 1/3 din asize fisurile străbat elementele pentru zidărie (2); sunt posibile deteriorări ale elementelor pentru zidărie de la faţa inferioară a buiandrugului dar nu se produc deplasări pe verticală (3).

-

(a) Deteriorare nesemnificativă (b) Deteriorare gravă

Figura F.5.6 Starea de deteriorare a buiandrugilor ductili

• buiandrugi fără ductilitate (fig. F.5.7) - deteriorare moderată: fisuri diagonale cu deschideri mai mici de 5÷6 mm; fisurile

pornesc de lângă colţuri şi, în cele mai multe cazuri traversează şi elementele; nu se produce zdrobirea elementelor la colţuri (1);

- deteriorare gravă: fisuri diagonale cu deschideri peste 6 mm care pornesc de lângă colţuri şi traversează, de multe ori, şi elementele (1); fisurile sunt însoţite de zdrobirea locală a elementelor la colţuri (2) şi de deplasări pe traseul fisurii în lung sau transversal (3).

(a) Deteriorare moderată (b) Deteriorare gravă

Figura F.5.7 Starea de deteriorare a buiandrugilor fără ductilitate Deteriorarea zidăriei, cu forme de manifestare specifice şi cu niveluri de severitate asemănătoare celor de mai sus, se poate produce şi din cauze neseismice prin: - acţiuni mecanice (cedarea fundaţiilor/terenului de fundare); - acţiuni fizice, chimice şi biologice asupra materialelor de construcţie.


5-7

Identificarea acestor situaţii este absolut necesară pentru aplicarea unei soluţii de intervenţie adecvate. În acest scop sunt necesare studii geotehnice dar şi analize fizice, chimice sau biologice întocmite de specialişti care sunt competenţi să recomande/aleagă cele mai bune soluţii (expertul structurist nu se poate substitui acestora). La evaluarea siguranţei seismice a clădirii conform procedurilor indicate în P 100-3/2008 în vederea stabilirii deciziilor de intervenţie, expertul trebuie să identifice în detaliu cauzele principale ale deteriorării elementelor structurale (cauze seismice sau neseismice). Între cauzele neseismice posibile de avariere/deteriorare a clădirilor din zidărie expertul trebuie să includă şi cele provenite:

- din exploatare necorespunzătoare (încărcări de exploatare peste valorile normale) - din intervenţii necontrolate (suprimarea unor elemente de structură) - din evenimente cu caracter excepţional (explozii, impactul vehiculelor).

Avarierea/deteriorarea clădirilor din zidărie datorată acţiunilor mecanice neseismice provine, în cele mai multe cazuri, din una sau din mai multe din următoarele cauze: a. Cauze datorate naturii terenului de fundare:

- teren de fundare necorespunzător (teren macroporic sensibil la umezire, teren cu umflări şi contracţii mari etc.);

- variaţia nivelului apelor subterane (inclusiv efectul apelor de infiltraţie, sau al pierderilor din reţele);

- modificări ale terenului în vecinătatea construcţiei. -

(a) Cedare în zona centrală (b) Cedare în zona de capăt

Figura F.5.8 Alura fisurilor în faţadele de zidărie în cazul cedării terenului de fundare

b. Cauze datorate interacţiunii sol-structură:

- alcătuirea necorespunzătoare a fundaţiilor; - amenajarea necorespunzătoare a spaţiului exterior care nu asigură îndepărtarea apelor

din precipitaţii de construcţie; - acţiuni dinamice asupra terenului de fundare.

Deteriorarea clădirilor din zidărie ca urmare a acţiunii seismice poate fi cauzată nemijlocit sau facilitată şi de acţiunile fizice, chimice şi biologice asupra materialelor care se manifestă prin:

- reducerea rezistenţei şi/sau proprietăţilor termotehnice ale zidăriei prin: - ascensiunea capilară a apei (igrasie); - cicluri repetate de îngheţ-dezgheţ;


5-8

Figura F.5.9 Zidărie cu elemente GVP expusă fără protecţie la intemperii circa 20 de ani - reducerea secţiunii elementelor metalice prin coroziune (de exemplu, deteriorarea

tiranţilor şi a plăcilor de ancoraj);

Figura F.5.10 Elemente metalice de susţinere a balcoanelor deteriorate prin coroziune - reducerea rezistenţei/secţiunii elementelor din lemn prin degradare biologică (insecte,

ciuperci etc.) sau prin efectul umidităţii (de exemplu, putrezirea capetelor de grindă în pereţii de faţadă).

Figura F.5.11 Planşee din lemn deteriorate prin de putrezire sau de ciuperci F.5.3.1.2 Vulnerabilitatea seismică Pentru stabilirea categoriei lucrărilor de intervenţie, vulnerabilitatea seismică a clădirii se determină ţinând seama de:

- indicatorul de vulnerabilitate R3 sau Rconv determinat conform F.5.3.1.2.1; - influenţele deficienţelor de alcătuire ale:

- ansamblului structurii; - elementelor structurale.


5-9

F.5.3.1.2.1 Stabilirea nivelului de vulnerabilitate prin coeficienţii R3 şi Rconv

Pentru stabilirea nivelului de vulnerabilitate al clădirilor din zidărie se procedează astfel: - Dacă evaluarea cantitativă se face cu procedeul evaluare preliminară de ansamblu, conform

P 100-3/2008, D.3.4.1.2, pentru stabilirea nivelului de vulnerabilitate se foloseşte indicatorul R3 dat de relaţia (D.5).

- Dacă evaluarea cantitativă se face cu procedeele de calcul static liniar elastic (P 100-3/2008, D.3.4.1.5) sau static neliniar elastic (P 100-3/2008, D.3.4.1.6), pentru evaluarea nivelului de vulnerabilitate se utilizează indicatorul Rconv definit după cum urmează: - în cazul structurilor în care domină pereţii cu comportare de tip ductil indicatorul Rconv

se determină împărţind capacitatea de deformare limită la deplasarea calculată cu spectrul de proiectare;

- în cazul structurilor în care domină pereţii cu comportare de tip fragil, indicatorul Rconv se determină împărţind forţa tăietoare de bază la suma forţelor tăietoare capabile ale pereţilor structural.

Pentru stabilirea categoriei lucrărilor de intervenţie nivelurile de vulnerabilitate se clasifică conform tabelului F.5.1. Tabelul F.5.1

Indicatorul R3 sau Rconv <0,4 0,4 ....0,6 0,61....0,8 >0,8 Vulnerabilitate foarte

ridicată ridicată moderată redusă

F.5.3.1.2.2 Influenţa deficienţelor de alcătuire de ansamblu asupra nivelului de vulnerabilitate determinat prin calcul conform F.5.3.1.2.1 Deficienţele de alcătuire de ansamblu ale structurilor cu pereţi din zidărie se referă, în principal, la lipsa de regularitate structurală în plan şi/sau în elevaţie şi, în special, la:

- lipsa continuităţii traseului forţelor verticale/seismice; - lipsa de redundanţă.

Notă. Lipsa continuităţii pe verticală a traseului forţelor verticale conduce implicit şi la formarea etajelor slabe. Deficienţele menţionate mai sus pot proveni din:

- prevederile proiectului iniţial al clădirii/structurii; - intervenţiile efectuate în timpul exploatării.

Influenţa acestor deficienţe asupra nivelului de vulnerabilitate seismică determinat prin calcul poate fi apreciată după cum rezultă din tabelul F.5.2. Tabelul F.5.2

Severitatea efectelor

Discontinuitatea traseului forţelor

Lipsă de redundanţă

Influenţă majoră Da Da Influenţă moderată Da Nu Influenţă redusă Nu Da

F.5.3.1.2.3 Influenţa deficienţelor de dimensionare/alcătuire ale subansamblurilor şi/sau elementelor structurale asupra nivelului de vulnerabilitate determinat prin calcul conform F.5.3.1.2.1 Principalele deficienţe de dimensionare/alcătuire constructivă ale elementelor structurale verticale (pereţi plini, pereţi cu goluri, stâlpi) sunt următoarele:


5-10

- rezistenţă insuficientă; - ductilitate insuficientă.

NOTĂ În cazul pereţilor cu secţiune compusă (T, L, I), lipsa conlucrării pereţilor structurali de pe cele două direcţii, contribuie la rezistenţă şi ductilitate insuficiente.

Aceste deficienţe pot proveni de asemenea din:

- prevederile proiectului iniţial al clădirii/structurii; - intervenţiile efectuate în timpul exploatării.

Influenţa deficienţelor de dimensionare/alcătuire constructivă ale elementelor structurale verticale asupra nivelului de vulnerabilitate seismică determinat prin calcul poate fi apreciată după cum rezultă din tabelul F.5.3. Tabelul F.5.3

Severitatea efectelor Rezistenţă Ductilitate

Influenţă majoră insuficientă insuficientă Influenţă moderată suficientă insuficientă Influenţă redusă insuficientă suficientă

Principalele deficienţe de alcătuire ale subansamblurilor/elementelor structurale orizontale din punct de vedere al comportării ansamblului clădirii la cutremur sunt:

- rigiditate şi/sau rezistenţă insuficiente în plan orizontal; - lipsa legăturii cu pereţii structurali; - existenţa elementelor care dau împingeri laterale.

NOTĂ Lipsa legăturii subansamblurilor orizontale cu pereţii structurali este, de regulă, cauza lipsei de stabilitate a pereţilor sub efectul acţiunii seismice perpendiculară pe planul peretelui sau al împingerilor laterale.

Deficienţele legate de rezistenţa şi/sau rigiditatea insuficiente în plan vertical (pentru efectul forţelor verticale) vor fi luate în considerare în cadrul proiectului lucrărilor de intervenţie în corelare cu lucrările pentru reducerea riscului seismic. F.5.3.2 Categorii de lucrări de intervenţie recomandate

Prevederile referitoare la alegerea categoriei de lucrări de intervenţie în funcţie de criteriile descrise la F.5.3.1. au caracter de recomandare. Evident, în condiţiile concrete ale fiecărei clădiri expertul trebuie să aibă în vedere şi oportunitatea adoptării unor alte măsuri.

A. Lucrările de intervenţie asupra structurii nu sunt necesare, de regulă, dacă sunt îndeplinite următoarele două condiţii:

- deteriorarea zidăriei, determinată conform F.5.3.1.1 este nesemnificativă sau vulnerabilitatea calculată conform F.5.3.1.2.1 este redusă;

- deficienţele de alcătuire de ansamblu şi ale subansamblurilor / elementelor structurale identificate conform F.5.3.1.2.2 şi F.5.3.1.2.3 au efecte reduse.

De regulă, în aceste cazuri este necesară numai refacerea finisajelor. B. Pentru cazurile în care:

- deteriorarea pereţilor structurali determinată conform F.5.3.1.1 este moderată sau vulnerabilitatea calculată conform F.5.3.1.2.1 este moderată

şi - deficienţele de alcătuire de ansamblu şi ale subansamblurilor / elementelor structurale

identificate conform F.5.3.1.2.2 şi F.5.3.1.2.3 au efecte reduse


5-11

pentru satisfacerea obiectivelor de performanţă de bază (OPB) sunt necesare, de regulă, numai lucrări de intervenţie de reparaţie.

C. În condiţiile de la "B" dacă efectele deficienţelor de alcătuire au efecte moderate sau dacă investitorul / utilizatorul solicită ca prin efectuarea lucrărilor de intervenţie structura să satisfacă obiective de performanţă superioare (OPS), expertul va analiza şi oportunitatea unor lucrări de intervenţie de consolidare individuală a unor elemente structurale.

D. În cazurile în care zidăria este avariată grav, în condiţiile descrise la F.5.3.1.1 sau dacă vulnerabilitatea este ridicată, pentru satisfacerea obiectivelor de performanţă de bază (OPB) pot fi necesare:

- lucrări de intervenţie de consolidare de ansamblu a structurii dacă deficienţele de alcătuire de ansamblu sunt moderate sau majore;

- numai lucrări de consolidare individuală a unor elemente, dacă deficienţele de alcătuire de ansamblu sunt reduse

E. Pentru clădirile la care numărul elementelor cu avarii grave este mai mic, aproximativ ⅓÷½ din cel menţionat la punctele A şi B de la F.5.3.1.1 expertul poate examina şi adoptarea unor lucrări de intervenţie de consolidare/reparare numai pentru elementele avariate cu obligaţia verificării prin calcul a eficienţei acestora pentru siguranţa ansamblului structurii.

F. În condiţiile de la "D" dacă investitorul / utilizatorul solicită ca, prin efectuarea lucrărilor de intervenţie, structura să satisfacă obiective de performanţă superioare (OPS), expertul va analiza şi eficienţa economică a lucrărilor prin care se asigură această cerinţă, în raport cu costurile înlocuirii clădirii.

În cazurile în care zidăria este avariată foarte grav, în condiţiile descrise la F.5.3.1.1 sau dacă vulnerabilitatea calculată este foarte ridicată, indiferent de severitatea deficienţelor de alcătuire, sunt necesare lucrări de consolidare de ansamblu. Şi în acest caz se recomandă compararea costurilor directe şi indirecte ale lucrărilor de intervenţie cu costurile de înlocuire. F.5.4 Calculul şi verificarea lucrărilor pentru reducerea riscului seismic F.5.4.1 Bazele calculului lucrărilor de intervenţie Calculul elementelor structurale consolidate cu măsuri individuale şi al structurilor consolidate cu măsuri de ansamblu se va baza pe următoarele principii:

A. Elementele structurale noi, introduse pentru corectarea deficienţelor de alcătuire de ansamblu (a se vedea F.5.6.2.2) se calculează conform prevederilor din CR6-2006 pentru solicitările respective. În acest caz, legăturile dintre pereţii existenţi şi cei care se adaugă se dimensionează pentru preluarea eforturilor de lunecare verticale astfel încât să fie asigurată conlucrarea lor în toate stadiile de solicitare.

B. În cazul zidăriilor placate cu tencuială armată sau cu beton armat (turnat sau torcretat) determinarea eforturilor unitare în cele două materiale se face în ipoteza conlucrării celor două materiale până în stadiul ultim de solicitare al celui mai slab dintre ele; dincolo de această limită aportul materialului cel mai slab se neglijează. În acest caz eforturile în zidărie şi în materialul de placare pot fi determinate:

- considerând separat modulii de elasticitate ai zidăriei şi betonului/mortarului de placare; - neglijând aportul zidăriei şi dimensionând straturile de placare pentru a prelua în totalitate

eforturi secţionale; soluţia este recomandată în cazul zidăriilor din materiale slabe (de exemplu, cu mortare de argilă sau cu mortare de var cu conţinut foarte mic de liant) sau în cazul zidăriilor cu elemente lipsite de robusteţe (orientativ, zidăriile care au deformaţia


5-12

specifică ultimă mai mică de 2‰, astfel încât cedează înainte ca betonul să atingă rezistenţa maximă).

În cazul în care se ia în considerare aportul zidăriei existente, caracteristicile mecanice de rezistenţă şi de rigiditate ale acesteia se introduc în calcul cu valorile determinate conform P100-3/2008, anexa D (D.3.4.1.7), ţinând seama şi de "factorii de încredere CF" stabiliţi în funcţie de "nivelul de cunoaştere". În toate cazurile caracteristicile mecanice ale mortarului/betonului de placare şi ale armăturilor se introduc cu valorile corespunzătoare construcţiilor noi În cazul în care legătura/conlucrarea între zidăria existentă şi elementele existente sau noi se realizează prin ancore pentru zidărie, acestea se verifică pentru rezistenţele de proiectare la smulgere şi la forfecare precum şi pentru efectul combinat al acestor solicitări. Rezistenţele de proiectare ale zidăriei se determină prin împărţirea rezistenţelor medii ale zidăriei existente la coeficientul de siguranţă pentru material (γM) şi la factorul de încredere (CF). F.5.4.2 Modele şi metode de calcul Modelele şi metodele de calcul pentru structurile din zidărie consolidate sunt cele date în P100-3/2008, anexa D (D.3.4.1.3÷ D.3.4.1.6). Factorii de comportare "q" se iau în considerare în funcţie de neregularităţile în plan şi în elevaţie, care rămân necorectate după efectuarea lucrărilor de consolidare, conform prevederilor din P 100-1/2006, cap.8, 8.3.4 considerând următoarele valori ale factorilor de suprarezistenţă: - αu/α1 = 1,0 dacă forţele seismice sunt preluate prin conlucrarea elementelor de

consolidare cu zidăria existentă; - αu/α1 = 1,25 dacă forţele seismice sunt preluate numai prin elementele de consolidare. În cazul calculului liniar elastic, modelul şi metoda de calcul se aleg conform prevederilor din tabelul 4.1 din P 100-1/2006, în funcţie de neregularităţile în plan şi în elevaţie care rămân după efectuarea lucrărilor de consolidare. Pentru verificarea pereţilor structurali la acţiunea seismică normală pe planul peretelui, forţa static echivalentă se determină conform P 100-3/2008, anexa D (D.3.4.2). F.5.4.3 Criterii de verificare Criteriile de verificare a siguranţei seismice a elementelor din zidărie după consolidare sunt cele date în P 100-3/2008, anexa D (D.3.4.1.10). F.5.5.1 Lucrări de reparaţie Lucrările de reparaţii au ca scop principal refacerea continuităţii aparente a zidăriei. Alegerea unuia dintre procedeele prezentate în continuare se face de către expert în funcţie de:

• tipul zidăriei (elemente/mortare/ţesere); • starea de degradare din cauze seismice şi/sau neseismice; • disponibilitatea procedeelor tehnologice.

Lucrările de reparaţie prezentate în continuare preced, după caz, toate categoriile de lucrări de consolidare. F.5.5.1 Refacerea mortarului din rosturi Refacerea mortarului din rosturi este recomandată în cazul în care mortarul este degradat din acţiunea unor factori de mediu (precipitaţii cu sau fără îngheţ/dezgheţ, agenţi agresivi din


5-13

atmosferă etc.) şi, de asemenea în cazul mortarelor foarte slabe (mortare de argilă sau mortare cu dozaj de var mic - orientativ mai mic decât 1:5). Înlocuirea mortarului are ca rezultat sporirea rezistenţei la compresiune a zidăriei în cazul pereţilor de grosimi moderate (până la două cărămizi). Pentru grosimi mai mari, sporul de rezistenţă care rezultă nu mai este semnificativ deoarece adâncimea zonei în care se poate interveni este limitată. Operaţia implică scoaterea mortarului existent din rosturi pe o adâncime de 60÷80 mm şi înlocuirea acestuia cu un mortar cu proprietăţi mecanice superioare. Orientativ, rezistenţa mortarului de înlocuire va fi minimum M5 (5 N/mm2) şi va fi de tip ciment - var pentru asigurarea unei comportări mai puţin fragile decât cea a mortarelor care conţin numai ciment.). În toate cazurile rezistenţa mortarului nou trebuie să fie inferioară rezistenţei cărămizilor existente pentru a se evita concentrarea eforturilor şi ruperea zidăriei prin cedarea cărămizilor în zona de parament unde s-a introdus mortarul nou. Compoziţia mortarului, în volum, în ordinea descrescătoare a rezistenţei, poate fi aleasă dintre următoarele:

• 1 parte ciment Portland: 1 parte pastă de var: 6 părţi nisip • 1 parte ciment Portland: 2 părţi pastă de var: 9 părţi nisip • 1 parte ciment Portland: 4 părţi pastă de var: 15 părţi nisip

Dacă în rosturi se introduc bare rotunde/platbande din oţel sau din polimeri armaţi cu fibre (FRP) se poate obţine şi creşterea rezistenţei peretelui la forţă tăietoare. În cazul utilizării FRP acestea au forma unor fâşii plate cu grosime de 1,0 ÷ 2,0 mm şi lăţimi între 4,0÷6,0 mm.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f) (c) Armarea rostului cu platbandă metalică (d) Armarea rostului cu bară din oţel rotund (e) Armarea rostului cu

bară rotundă din FRP (f) Produse FRP care se folosesc pentru armarea zidăriei în rosturi

Figura F.5.12 Bare/platbande metalice şi din FRP introduse în rosturile orizontale ale zidăriei


5-14

F.5.5.2 Reţeserea zidăriei Reţeserea/rezidirea zonelor cu fisuri/crăpături constă în înlocuirea elementelor pentru zidărie care prezintă fisuri cu deschideri mari/crăpături sau care sunt rupte/zdrobite. Reţeserea se face utilizând elemente pentru zidărie şi mortar cu proprietăţi cât mai apropiate de cele din zidăria originară din punct de vedere al formei, al dimensiunilor şi al proprietăţilor mecanice de rezistenţă şi de deformabilitate. Se obţine astfel refacerea continuităţii zidăriei pe traseul fisurii/crăpăturii. Reţeserea elementelor se face prin legături/ştrepi atât în planul peretelui cât şi perpendicular pe acesta în cazul pereţilor cu grosime mare (de exemplu în cazul zidurilor din monumentele istorice). În unele cazuri în rosturile orizontale pot fi introduse şi bare din oţel (a se vedea F.5.1).

1- Traseul fisurii 2 - Cărămizi care se înlocuiesc

Figura F.5.13 Înlocuirea cărămizilor rupte

În mod analog trebuie făcută reţeserea zidăriei în cazul în care prin proiectul de intervenţie se prevede închiderea unor goluri existente (a se vedea F.6.3.1) sau umplerea nişelor din zidăria pereţilor. În toate cazurile, este necesar ca eventualele goluri închise fără ţeserea zidăriei (aşa cum este arătat în fig. F.5.14a) să fie desfăcute şi umplutura să fie refăcută cu legături corespunzătoare aşa cum se arată în acest articol.

(a) (b) (c) 1. Ancore montate în găuri forate umplute cu mortar epoxidic 2 - Strat de mortar fără contracţie (circa 50 mm) 3 - Beton de umplutură 4 - Perete existent (a) Gol pentru care umplutura trebuie refăcută (b) Umplerea golului cu beton (c) Detaliu de ancorare

Figura F.5.14 Umplerea golurilor în pereţi Pentru asigurarea conlucrării cu elementele existente sunt necesare şi măsuri pentru punerea sub efort a elementelor nou introduse. În principal se recomandă:

• sprijinirea provizorie a planşeelor atunci când se desface zidăria existentă;


5-15

• transmiterea progresivă a eforturilor prin pene de lemn; • utilizarea straturilor subţiri de mortar pentru evitarea contracţiei şi a deformaţiilor

verticale diferenţiate.

F.5.5.3 Injectarea fisurilor/crăpăturilor Scopul injectării fisurilor este "refacerea continuităţii aparente a zidăriei". Totodată injectarea permite umplerea golurilor/fisurilor existente provocate de cauze neseismice (fenomene fizice sau chimice). Deşi în mod curent se vorbeşte despre "refacerea integrităţii iniţiale" a zidăriei, procedeul nu poate fi aplicat pentru toate categoriile de fisuri şi ca atare trebuie avut în vedere că integritatea iniţială nu poate fi complet refăcută. Ca atare procedeul trebuie încadrat în categoria "reparaţii" şi nu în grupa procedeelor de "consolidare" aşa cum este considerat de multe ori. Menţionăm şi faptul că această intervenţie nu poate corecta degradarea rezistenţei şi a rigidităţii zidăriei care rezultă din parcurgerea mai multor cicluri de deformaţii inelastice la cutremurele puternice În cazul lucrărilor de consolidare de toate categoriile, injectarea fisurilor este o etapă premergătoare, obligatorie chiar în cazul în care aportul zidăriei existente este neglijat pentru evaluarea capacităţii clădirii după intervenţie. F.5.5.3.1 Injectarea cu amestecuri pe bază de ciment Procedeul de injectare a amestecurilor pe bază de ciment se aplică diferenţiat pentru principalele tipuri de fisuri care pot să apară în pereţii din zidărie nearmată (ZNA) din cauze seismice sau neseismice Indicaţii privind folosirea injecţiilor, preluate din reglementările din California, sunt date în fig. F.5.15.

Figura F.5.15 Fisuri caracteristice în pereţi din ZNA care se tratează prin injectare Pentru fiecare categorie de fisură dintre cele menţionate în desen sunt stabilite condiţiile de reparare prin injectare şi, după caz, unele măsuri suplimentare apreciate ca folositoare: • Fisurile 1 şi 5 pot fi reparate prin injectare.

În plus, se recomandă: - verificarea condiţiilor de rezemare pentru planşeele care descarcă pe zidurile

perpendiculare (la colţuri) care ar putea fi afectate prin deplasarea acestora; - prevederea unor legături pentru preluarea forţei tăietoare adusă de planşee (dacă aceste

legături nu există sau sunt avariate). • Fisura 2 poate fi reparată prin injectare.

Dacă peste golul de uşă/fereastră există un buiandrug de oţel sau de lemn injectarea trebuie făcută de pe ambele feţe pentru a se asigura pătrunderea completă a mortarului.


5-16

• Fisurile 3, 4 şi 6 sunt în general închise sub efectul încărcărilor verticale. Prin injectare pot legate fragmentele de cărămidă şi pot fi umplute numai rosturile verticale longitudinale interioare.

• Fisura 7 nu poate fi reparată prin injectare. Arcele sunt, de regulă executate cu îngrijire astfel încât nu există rosturi neumplute sau goluri interioare; arcele în care cărămizile sunt rupte sau deplasate trebuie rezidite

• Fisura 8 nu poate fi reparată prin injectare Această fisură este, de regulă, înclinată şi a rezultat din forfecarea cărămizilor; refacerea reazemului implică rezidirea locală după eliminarea cărămizilor crăpate/rupte.

• Fisura 9, poate fi reparată prin injectare dacă deschiderea nu depăşeşte 18÷20 mm (~3/4"). Reparaţia se poate executa în următoarele condiţii: - zonele cu fisuri analoage cu 8 se repară aşa cum s-a arătat mai sus; - dacă fisurile sunt într-un şpalet care face parte dintr-un perete solicitat în planul său de

forţe seismice, rosturile orizontale pe care s-a produs lunecarea se desfac pe o adâncime de 35÷40 mm, pe ambele feţe şi vor fi reumplute cu mortar;

- este necesar ca structura să fie reevaluată având în vedere suprasolicitările datorate fisurilor din forţă tăietoare care s-au produs în şpaleţi

• Fisurile 10 pot fi reparate prin injectare. Aceste fisuri sunt datorate unor cauze neseismice (de regulă, cedării fundaţiilor) iar intervenţiile se fac numai după identificarea cauzelor.

Prin injectarea fisurilor cu amestecuri pe bază de ciment se asigură sporirea rezistenţei zidăriei la compresiune şi la forfecare şi a rigidităţii pereţilor avariaţi până la valori apropiate de cele iniţiale, sau chiar peste acestea:

• circa 80% din rezistenţa iniţială la compresiune. • între 0,8 ÷ 1,1 din rigiditatea peretelui în plan şi 0,8 ÷ 1,4 din rezistenţa peretelui în

plan Amestecul care se injectează poate fi: • grout cu următoarea compoziţie (părţile măsurate în volum)

- 3 părţi nisip fin. - 1 parte nisip grosier - 1 parte ciment Portland - ½ parte var tip S - ½ parte cenuşă tip F

Se adaugă circa 2 1/2 părţi de apă astfel încât să fie asigurată fluiditatea necesară; pe parcursul execuţiei se poate adăuga apă pentru menţinerea consistenţei necesare. Durata de folosire a amestecului este de 2 1/2 ore din momentul adăugării apei în amestecul uscat • mortar (tip "N")

- 4,5 ÷ 6 părţi de nisip pentru zidărie - 1 parte de ciment alcalin (tip I sau II) - 1 parte var tip "S"

În Italia se recomandă folosirea unui amestec cu dozaj de 150 ÷ 200 kg ciment/m3, cu raport apă/ciment cuprins între 1,0÷2,0 şi cu adaosuri pentru sporirea lucrabilităţii. F.5.5.3.2 Injectarea cu amestecuri pe bază de răşini epoxidice Injectarea fisurilor cu amestecuri pe bază de răşini epoxidice are ca efect sporirea de 2 ÷ 4 ori a rezistenţei la forţe laterale în planul peretelui dar creşteri mult mai mici (10 ÷ 20%) ale rigidităţii. Din acest motiv, dacă se adoptă procedeul de injectare cu răşini epoxidice este necesar să se verifice efectele asupra întregii structuri a sporului deosebit de rezistenţă care ar putea fi obţinut pe această cale.


5-17

Răşinile epoxidice expansive îşi măresc volumul de până la patru ori pe parcursul perioadei de întărire de şapte zile. Comportarea sub sarcină a acestui produs este de tip ductil ceea ce îmbunătăţeşte răspunsul seismic al pereţilor din zidărie nearmată. Utilizarea răşinilor expansive este eficientă, în raport cu alte tehnici de reabilitare în special în cazul zidăriilor vechi, cu mortare slabe sau deteriorate. Pentru adoptarea soluţiei de injectare a zidăriei cu răşini epoxidice se recomandă să se ţină seama de următoarele caracteristici: A. Avantaje:

• grosimi foarte subţiri; • lipsa de contracţie; • rezistenţă ridicată (100 N/mm2); • domeniul larg de folosire; • uşurinţă de punere în operă; • poate umple fisuri microscopice; • întărire rapidă; • aderenţa foarte bună la zidărie; • rezistenţă la coroziune.

B. Dezavantaje: • cost ridicat; • deformaţie curgere vâscoasă ridicată, mai ales la răşinile pure; • substanţe inflamabile, pierd rezistenţa la temperaturi ridicate; • comportare fragilă; • rezistenţă moderată când este folosită în combinaţie cu materiale inerte; • modul de elasticitate scăzut (Er≅ 1/10 Ec); • necesită manoperă specializată.

Aşa cum s-a arătat mai sus, injectarea nu poate fi realizată pentru toate tipurile de fisuri. Trebuie să se ţină seama de faptul că eficienţa procedeului depinde de mai mulţi factori dintre care cei mai importanţi sunt:

• alcătuirea zidăriei; • compoziţia amestecului care se injectează (compatibilitatea acestuia cu zidăria existentă

din punct de vedere fizico-chimic şi al proprietăţilor mecanice - rezistenţa şi aderenţa); • tehnologia de execuţie: numărul şi dispunerea găurilor de injectare, presiunea şi viteza

de injectare; • eficienţa controlului de calitate asupra materialelor şi a tehnologiei de execuţie.

De regulă, în fisuri cu deschiderea mai mică de 2 mm se injectează răşină epoxidică iar pentru deschideri mai mari se injectează amestecuri pe bază de ciment În condiţii de laborator s-a realizat şi injectarea cu amestecuri pe bază de ciment a unor fisuri cu deschideri chiar sub 1 mm. dar, în mod curent, procedeul utilizat nu este aplicabil pe scară largă în şantiere. Principalele etape ale operaţiei de injectare sunt următoarele:

• forarea golurilor cu diametre 30÷50 mm la distanţe de 300 ÷ 500 mm; se recomandă ca găurile să fie înclinate faţă de corpul zidăriei

• montarea tuburilor de injectare cu diametrul de circa 20 mm şi lungime de circa 100 mm;

• închiderea fisurilor şi a spaţiilor din jurul tuburilor de injectare (se foloseşte, de regulă, pastă de ipsos);

• curăţarea cu apă a fisurilor şi a golurilor prin introducerea apei în tuburi de jos în sus;


5-18

• injectarea amestecului cu o presiune între 0,1÷0,5 MPa în funcţie de starea şi de tipul zidăriei, succesiv în fiecare tub începând cu cel situat la partea inferioară;

• operaţia se repetă, cu un amestec mai fin, pentru fisurile cu deschideri mici (eventual cu răşină epoxidică)

Injectarea zidăriilor mixte alcătuite din două straturi exterioare de cărămizi sau blocuri de piatră şi un strat interior din cloţuri/moloz (întâlnite, în special, la monumentele istorice) se va face cu deosebită grijă pentru a se evita căderea pereţilor exteriori sub presiunea mortarului injectat. Eficienţa injectării cu amestecuri pe bază de ciment a fost verificată experimental. Încercările au arătat că injectarea fisurilor cu mortar (grout) de ciment are următoarele efecte:

• asigură refacerea rezistenţei zidăriei de calitate curentă; • sporeşte rezistenţa zidăriei de calitate slabă; • în cele mai multe cazuri nu influenţează rigiditatea zidăriei

Din acest motiv injectarea trebuie considerată numai ca o operaţie pregătitoare pentru alte tipuri de intervenţii (placarea cu tencuieli/betoane armate sau cu FRP). F.5.5.3.3 Injecţii armate Injecţiile însoţite de introducerea unor elemente metalice (platbande, bare rotunde) - denumite în mod curent în practica din România injecţii armate - sporesc rezistenţa la întindere şi forfecare în zonele importante pentru realizarea conlucrării spaţiale a pereţilor de pe direcţiile principale ale clădirii (colţuri, ramificaţii, intersecţii). Efectul injecţiilor armate este bazat pe confinarea laterală a zidăriei datorată barelor metalice. Intervenţia poate fi asociată cu placarea cu beton armat pe ambele feţe ale peretelui în scopul de a îmbunătăţi confinarea laterală şi de a mări secţiunea rezistentă. În felul acesta, sporesc:

• aderenţa între straturile zidăriei • rezistenţa la forfecare a zidăriei • ductilitatea zidăriei

Intervenţia presupune o zidărie cu proprietăţi mecanice bune; în caz contrar se recomandă o consolidare prealabilă.

F- fisura sau zona neţesută care se tratează

Figura F.5.16 Injecţii armate la colţuri, ramificaţii şi intersecţii

În practica curentă din România repararea zidăriilor prin injectarea fisurilor se face în următoarele condiţii: - fisurile mici (cu deschideri < 2 mm) nu se pot injecta sau injectarea lor implică, în general,

materiale, dispozitive şi utilaje care nu se găsesc în dotarea curentă a întreprinderilor din România;

- fisurile mari (cu deschideri între 2 ÷10 mm) pot fi injectate cu procedee manuale sau mecanice;

- pentru fisurile foarte mari (cu deschideri > 10 mm) injectarea nu este eficientă.


5-19

F.5.5.4 Alte procedee F.5.5.4.1 Plombarea cu beton a crăpăturilor din zidărie Eliminarea cărămizilor rupte şi înlocuirea lor cu beton este o soluţie mai uşor de executat decât reţeserea cu cărămidă. Desfacerea zidăriei deteriorate se face cu grijă pentru a nu se afecta zonele adiacente. Feţele cărămizilor care vor veni în contact cu betonul de umplutură se curăţă de resturile de mortar prin frecare energică cu peria de sârmă. Înainte de turnarea betonului pe aceste feţe se aplică un strat de lapte de ciment cu adaos de aracet sau de răşini epoxidice pentru facilitarea aderenţei. Betonul turnat va avea rezistenţă comparabilă cu a cărămizilor înlocuite (orientativ clasa C8/10) şi o lucrabilitate adecvată pentru a pătrunde în spaţiile dintre cărămizi. Introducerea plaselor de armare cu bare ancorate în rosturile zidăriei existente contribuie şi la preluarea eforturilor din contracţie din beton. Şi în această soluţie se recomandă ca la partea superioara a plombei să se introducă un strat de mortar cu ciment fără contracţie.

Figura F.5.17 Plombarea cu beton a crăpăturilor din zidărie

F.5.5.4.2 Montarea scoabelor în zonele cu crăpături/fracturi extinse Procedeul a fost folosit în România după cutremurul din 1977 dar nu este întâlnit în literatura de specialitate din alte ţări. Scoabele se montează pe traseul fisurii (după injectare) în goluri forate în zidăria neafectată. Câmpul de scoabe se acoperă apoi cu tencuială cu mortar de ciment. Folosirea "coaserii" fisurii cu scoabe fără injectare/matare prealabilă cu mortar de ciment are o eficienţă îndoielnică şi nu este recomandabilă.

Figura F.5.18 Repararea fisurilor prin "coasere" cu scoabe

F.5.5.4.3 Placarea locală, pe traseul fisurii/crăpăturii, cu tencuială armată Procedeul se aplică pentru repararea elementelor de zidărie în cazul existenţei unor fisuri cu deschideri mici sau moderate. Este aplicat de asemenea pe plinurile orizontale de zidărie în


5-20

cazul în care se urmăreşte sporirea capacităţii de rezistenţă la forfecare (în special şpaleţii şi buiandrugii de zidărie - a se vedea şi F.5.6.1.2).

Figura F.5.19 Placarea locală, pe traseul fisurii, cu tencuiala armată

F.5.5.4.4 Repararea panourilor de zidărie de umplutură Panourile de umplutură din zidărie pot fi afectate atât de acţiunea seismică perpendiculară pe plan peretelui cât şi de acţiune seismică în planul peretelui. F.5.5.4.4.1 Repararea deteriorărilor datorate acţiunii seismice în planul peretelui. Deteriorarea panourilor de zidărie înrămate în cadre de beton armat sau din oţel se datorează în principal incompatibilităţii între deformaţiile impuse de structură şi capacitatea de deformare laterală a zidăriei. În funcţie de nivelul/amploarea deteriorării în continuare sunt recomandate soluţiile de intervenţie

(a) (b) (c)

Figura F.5.20 Deteriorarea panourilor de umplutură la colţuri

Desprinderea mortarului pe conturul panoului şi zdrobirea izolată la colţuri (fig. F.5.20a) este o deteriorare nesemnificativă care se poate remedia prin injectarea fisurilor şi refacerea rostului de mortar aşa cum se arată la F.5.5.1. Deteriorarea moderată (fig. F.5.20b) constă în zdrobirea mortarului şi producerea fisurilor/crăpăturilor în element (uneori cu desprinderea feţei exterioare la elementele cu goluri). Pentru remediere se iau următoarele măsuri:

- se înlătură elementele deteriorate şi se înlocuiesc cu elemente de aceleaşi dimensiuni (pentru a se asigura ţeserea);

- se injectează fisurile formate pe perimetrul panoului; - se aplică un strat de FRP pe zona afectată (eventual).

Deteriorarea gravă constă în zdrobirea completă a elementelor din zona colţului, care se manifestă prin expulzarea feţelor laterale la elementele cu goluri, precum şi fisurarea la 45o şi/sau lunecarea în rostul orizontal (fig. F.5.20c).


5-21

În acest caz dacă aportul zidăriei nu influenţează siguranţa seismică a clădirii se recomandă ca măsură de intervenţie înlocuirea peretelui din cărămidă cu un perete uşor, cu schelet din lemn sau metalic, montat astfel încât să nu fie afectat de deformaţiile impuse de structură. Dacă peretele de umplutură contribuie la preluarea forţei seismice sunt necesare măsuri pentru sporirea rezistenţei sale la deformaţiile impuse de structură:

- În cazul panourilor executate cu elemente cu ruperi fragile (cărămizi, blocuri ceramice cu pereţi subţiri, blocuri din BCA) se procedează la refacerea peretelui cu cărămizi pline sau cu procent redus de goluri şi eventual la consolidarea structurii de beton pentru a prelua diferenţa de greutate. La refacerea panoului se recomandă şi armarea acestuia în rosturile orizontale.

- Placarea peretelui cu tencuieli armate cu oţel sau FRP. În toate cazurile se va verifica rigiditatea panoului consolidat astfel încât să nu se producă deteriorarea stâlpilor cadrului prin interacţiunea cu acesta. F.5.5.4.4.2 Repararea deteriorărilor datorate acţiunii seismice perpendiculare pe planul peretelui Panourile de umplutură amplasate în cadre de beton sau de oţel sunt expuse riscului de fisurare, rupere sau răsturnare sub acţiunea forţei seismice care acţionează perpendicular pe planul peretelui. În cele mai multe cazuri acţiunea seismică perpendiculară pe planul peretelui se produce simultan cu acţiunea în planul peretelui ceea ce dă naştere unei stări de eforturi care, practic, nu poate fi evaluată analitic.

(a) (b)

Figura F.5.21 Deteriorarea panourilor de umplutură sub efectul combinat al acţiunii seismice

Deteriorarea moderată este caracterizată prin zdrobirea mortarului şi ieşirea acestuia din rosturi în unul sau mai multe rosturi orizontale (la bază, la mijlocul înălţimii, sub grindă) şi uneori fisuri foarte fine în "X " în zona centrală a panoului (fig. F.5.21a). Pentru remediere se recomandă refacerea mortarului în rosturile orizontale şi placarea peretelui cu beton/mortar/FRP. Deteriorarea arătată în fig. F.5.21b este considerată gravă. Aceasta constă în fisurare diagonală extinsă (din colţ în colţ) completată cu zdrobirea mortarului în rosturile orizontale de la bază, de la mijlocul înălţimii şi de sub grindă. Panoul prezintă deplanare vizibilă. În acest caz remedierea constă în desfacerea şi refacerea zidăriei cu eventuale măsuri asigurare a stabilităţii împotriva răsturnării. În cazul pereţilor de umplutură alcătuiţi dintr-un singur strat trebuie luate, în primul rând, măsuri pentru împiedicarea deplasării perpendicular pe plan. În acest scop se montează la partea superioară, pe fiecare faţă a peretelui, corniere fixate de grinda de beton (cu ancore mecanice sau chimice) sau sudate de grinzile cadrelor metalice. Cutremurele recente au arătat că, în cazul pereţilor alcătuiţi din două straturi de cărămizi cu gol de aer la interior, stratul exterior are riscul cel mai ridicat de răsturnare dacă nu sunt prevăzute legături transversale sau acestea sunt insuficiente.


5-22

Figura F.5.22 Căderea stratului exterior al panoului de zidărie de umplutură în lipsa legăturilor transversale

O astfel de avariere este posibilă la multe clădiri interbelice din România la care panourile exterioare de închidere sunt de acest tip (zidăria "americană"). O soluţie acceptabilă pentru asigurarea stabilităţii este în această situaţie placarea stratului exterior cu plase din FRP ancorate la nivelul planşeului şi refacerea tencuielii. Montarea în pereţii existenţi a ancorelor de legătură prevăzute de standardul SR EN 845-1 pentru acest tip de alcătuire este deosebit de dificilă şi implică durate lungi de execuţie. În cazul panourilor care nu sunt în contact nemijlocit cu cadrul este necesară asigurarea împotriva răsturnării prin profile metalice dispuse de fiecare parte a peretelui şi fixate de cadru (de exemplu, prin ancore chimice/mecanice - în cazul cadrelor din beton armat sau prin sudură - în cazul cadrelor din oţel) aşa cum se procedează cu pereţii nestructurali. F.5.5.4.5 Repararea intervenţiilor necontrolate asupra pereţilor din zidărie În multe clădiri se constată că rezistenţa pereţilor din zidărie, structurali şi/sau nestructurali, a fost slăbită prin practicarea de goluri şi/sau şliţuri pentru trecerea instalaţiilor. În aceste cazuri se recomandă ca măsurile de intervenţie stipulate în proiecte să se refere şi la remedierea acestor defecte. În această categorie se înscriu:

• şliţurile orizontale sau oblice executate prin spargere sau zidire, indiferent de lăţime şi de adâncime, pentru clădirile situate în zone cu acceleraţia seismică de calcul ≥0,16g;

• şliţurile orizontale sau oblice executate prin spargere sau zidire, cu lungime mai mare de 1500 mm şi adâncime mai mare de 25 mm în pereţi structurali cu grosime ≥ 240 mm pentru clădirile situate în zone cu acceleraţia seismică de calcul ≤0,12g;

• şliţurile verticale cu adâncime mai mare de 30 mm şi lăţime mai mare de 200 mm în pereţi structurali cu grosime ≥ 240 m pentru clădirile situate în zone cu acceleraţia seismică de calcul ≥ 0,16g;

• toate şliţurile orizontale şi înclinate în pereţi nestructurali cu grosimea ≤ 150 mm cu excepţia şliţurilor cu adâncimea maximă de 20 mm executate prin frezare, pentru montarea instalaţiilor electrice.

În cazul în care, în urma verificărilor prin calcul rezultă că rezistenţa secţiunii reduse este insuficientă se procedează la consolidarea locală prin: - plombarea golurilor sau şliţurilor cu beton; - umplerea nişelor cu zidărie ţesută sau cu beton - înlocuirea zidăriei degradate; - placarea cu tencuială armată a zonei slăbite sau a întregului perete - consolidarea cu procedee specifice a elementelor din beton armat În cazul buiandrugilor sau arcelor din zidărie perforate pentru trecerea instalaţiilor ca în fig. F.5.23a se modifică instalaţia (schimbarea traseului şi/sau a punctelor de traversare) şi apoi se


5-23

reface elementul deteriorat sau se consolidează elementul pentru compensarea reducerii de rezistenţă. Aceleaşi măsuri se aplică şi în cazul în care instalaţiile perforează elementele planşeelor (fig. F.5.23b).

(a) (b) Figura F.5.23 Perforarea arcelor de zidărie şi a grinzilor de beton armat pentru trecerea

instalaţiilor

F.5.6 Lucrări de consolidare F.5.6.1 Intervenţii de consolidare individuală a elementelor structurale F.5.6.1.1 Consolidarea zidăriei prin placare cu materiale cu proprietăţi superioare Consolidarea pereţilor structurali din zidărie pentru sporirea rezistenţei se face, de regulă, prin placarea peretelui pe una sau pe ambele feţe cu tencuiala armată cu plasă din oţel, grile polimerice de înaltă rezistenţă şi rigiditate. Placarea se poate aplica şi parţial, numai pe unele părţi ale peretelui pentru remedierea unor deficienţe locale, de exemplu, dacă se constată rezistenţa insuficientă la forţă tăietoare a unora dintre şpaleţii între uşi/ferestre. F.5.6.1.1.1 Placare cu beton/mortar armat cu plase legate/sudate din oţel beton Placarea zidăriilor existente cu mortar de ciment sau cu beton este un procedeu de consolidare folosit pe scară largă în România dar şi în multe alte ţări. Placarea se aplică pe una sau pe ambele feţe după pregătirea corespunzătoare a zidăriei asupra căreia se intervine. Pregătirea suprafeţei zidăriei constă în:

• desfacerea tencuielilor şi curăţarea cărămizilor de resturile de mortar (la roşu); • desfacerea rosturilor de mortar pe o adâncime de circa 10÷15 mm; • injectarea fisurilor cu pastă/mortar de ciment sau cu răşini epoxidice; • curăţirea suprafeţei de resturi de praf şi umezirea cărămizilor prin spălare cu jet de apă

sub presiune; • aplicarea unui strat subţire de mortar (tinci) pentru amorsarea tencuielii; • aplicarea unui prim strat de mortar cu grosimea de circa 10÷15 mm; • montarea armăturii şi fixarea acesteia de ancorele montate în găuri forate în perete

(circa 4÷6 ancore / m2, cu diametre Φ6 ÷ Φ8 pe fiecare faţă); • aplicarea celui de al doilea strat de mortar în grosime de circa 15÷20 mm astfel încât

grosimea totală a placării să fie de minimum 30 mm.


5-24

1. Zidăria existentă 2 - Traseul fisurii 3- Ştuţ pentru injectare 4 - Închiderea spaţiului de lângă ştuţ cu ipsos 5- Tencuiala armată

Figura F.5.24 Injectarea şi placarea cu tencuială armată a pereţilor fisuraţi

Materialele folosite sunt, de regulă, următoarele:

- Mortar de ciment cu rezistenţa la compresiune de circa 20÷30 N/mm2; - Plasă din bare de oţel OB 37 /PC 52 cu diametrul între 6 ÷ 10 mm dispuse la circa 100 ÷

150 mm pe orizontală şi pe verticală; în jurul golurilor se pot monta bare mai groase; barele vor fi legate cu sârmă neagră iar pentru asigurarea ancorajului la margini se recomandă ca barele orizontale să fie sudate de două bare verticale cu grosimea de 10 mm dispuse la circa 100 mm distanţă una de alta. Folosirea plaselor sudate din oţel STNB trebuie evitată având în vedere lipsa de ductilitate a acestui material. În mod excepţional, folosirea plaselor sudate se poate face numai în condiţiile prevăzute de CR 6-2006, 7.1.2.4 (6) şi de P 100-1/2006, pentru clădirile noi din zidărie cu inimă armată (ZIA). În plus dificultăţile de introducere a plaselor în interiorul clădirilor existente prin golurile de uşi şi ferestre implică tăierea acestora în fâşii şi, în consecinţă, prevederea unui număr mare de suprapuneri.

Placarea cu beton se face cu grosimi mai mari care pot ajunge la 75÷100 mm în cazul turnării în cofraje şi la 50-60 mm în cazul aplicării prin torcretare. Eficienţa conlucrării între straturile de placare şi zidărie existentă depinde de aderenţa mortarului/betonului la suprafaţa zidăriei şi de condiţiile de ancorare a plaselor de zid. În mai multe lucrări se subliniază că încercările efectuate pe zidării placate cu tencuieli armate cu grosimea de circa 30 mm au arătat că, în cazul unui număr insuficient de ancore (în medie, mai puţin de 6 ancore /m2 de perete), cedarea s-a produs prin desprinderea stratului de placare. Aceleaşi încercări au arătat că în cazul placării pe ambele feţe rezistenţa la forţă tăietoare a pereţilor a fost sporită semnificativ. Efectele placării sunt însă diferite în funcţie de geometria elementului. Mai mult decât atât, din încercări a rezultat că pentru pereţi cu raport înălţime /lungime mai mare decât unitatea, mecanismul de cedare s-a modificat: în loc de cedare prin forfecare, elementele placate au cedat prin încovoiere. Modificarea comportării impune ca efectul placării să nu poată fi exprimat prin valoarea absolută a rezistenţei la forţă tăietoare ci numai prin raportul între rezistenţa la forţe laterale a peretelui înainte şi după placare (a se vedea şi F.5.6.1.1.2). În mod evident placarea are un efect relativ mai important asupra pereţilor cu zidărie de proastă calitate (de exemplu pentru zidăriile cu rezistenţă la forfecare de circa 0,05 N/mm2) pentru care sporul de rezistenţă este foarte important, între 300÷400%, în timp ce pentru pereţii din zidărie de bună calitate sporul care se obţine este numai de circa 30%.


5-25

(a) (b) (c)

(d) (e)

(a) Detaliu în câmp curent (b) Detaliu la intersecţii (c) Detaliu în zona de modificare a grosimii peretelui (d) Detaliu montare ancore la colţuri-vedere (e) Detaliu montare ancore la colţuri-plan

Figura F.5.25 Detalii de placare a zidăriei cu tencuieli armate/beton armat utilizate în

România

Pentru creşterea capacităţii de rezistenţă la încovoiere a peretelui armăturile din straturile de placare trebuie să aibă continuitate la toate nivelurile placate şi să fie ancorate la fundaţie (a se vedea F.5.6.2.1.4). Continuitatea armăturilor de la un nivel la altul se realizează prin traversarea planşeelor cu grupuri de bare la interax de 50÷60 cm care se suprapun pe lungimi de cel puţin 50 diametre cu barele din straturile de placare. Aria barelor din grup este cel puţin egală cu aria armăturilor din stratul de placare pe zona respectivă.

Figura F.5.26 Continuitatea barelor din straturile de placare

F.5.6.1.1.2 Calculul rezistenţei pereţilor placaţi cu tencuială armată sau cu beton armat Calculul rezistenţei pereţilor placaţi cu tencuială armată, cu grosimea ≤ 50 mm, se face considerând că rezistenţa iniţială a peretelui creşte proporţional cu raportul dintre rigiditatea peretelui placat (Rzid, placat) şi rigiditatea peretelui existent (Rzid, existent).


5-26

Rigiditatea laterală a peretelui placat se determină prin însumarea rigidităţii peretelui de zidărie şi a rigidităţii straturilor de placare: Rzid, placat = Rzid,existent + Rplacare Prin urmare dacă rezistenţa de proiectare la forfecare a peretelui existent este Vcap,existent, rezistenţa de proiectare la forfecare a peretelui placat cu tencuială armată este:

existent,zid

placat,zidexistent,capplacat,cap R

RVV =

Pentru cazul pereţilor placaţi cu beton armat, se neglijează capacitatea de rezistenţă a zidăriei existente şi a betonului de placare şi, prin urmare rezistenţa de proiectare la forţa tăietoare a peretelui placat se determină numai în funcţie de rezistenţa la întindere a armăturilor orizontale şi de rezistenţa armăturilor verticale, prin efectul de dorn, cu relaţia:

ydsvshplacatcap, )f0,2A(0,8AV += unde :

- Ash - este aria totală a armăturilor orizontale intersectate de o fisură la 45o - Asv - este aria totală a armăturilor verticale intersectate de o fisură la 45o - fyd - este rezistenţa de proiectare a oţelului din straturile de placare.

Pentru calculul forţei tăietoare capabile a panoului placat (Vcap,placat) s-a luat factorul de reducere a capacităţii armăturilor orizontale egal cu 0,8 şi factorul de reducere a capacităţii armăturilor verticale egal cu 0,2 (a se vedea CR6-2006). F.5.6.1.1.3 Placare cu produse din polimeri armaţi cu fibre (FRP) În prezent nu există în nici o ţară reglementări tehnice detaliate privind utilizarea polimerilor armaţi cu fibre pentru repararea/consolidarea pereţilor din zidărie. Standardul european SR EN 1998-3 prevede, în principiu, posibilitatea consolidării pereţilor existenţi prin placare cu reţele/plase de FRP aplicate pe una sau pe ambele feţe. Standardul face precizarea că acestea trebuie să fie ancorate pe zidurile transversale, dar nu furnizează reguli de aplicare în proiectare. În aceste condiţii majoritatea informaţiilor privind utilizarea FRP (detalii de montare şi elemente de calcul) provin de la furnizori. Placarea se realizează cu plase, benzi sau bare din fibre de sticlă sau de carbon înglobate într-o răşină epoxidică. Placarea cu benzi aşezate numai pe o singură direcţie se foloseşte dacă este necesară sporirea rezistenţei peretelui la acţiunea perpendiculară pe plan pe direcţia respectivă (numai benzi verticale/orizontale sau reţea de benzi).

Figura F.5.27 Placarea pereţilor de zidărie cu benzi din FRP În mod analog se dispun în perete barele din FRP.


5-27

Figura F.5.28 Dispunerea pe perete a barelor din FRP

Figura F.5.29 Montarea barelor din FRP în perete Placarea se aplică pe pereţii din zidărie după pregătirea corespunzătoare a acestora. Peretele se curăţă de resturile de finisaje/tencuială prin frecare cu peria de sârmă fără a fi necesare metode mai puternice (sablare, de exemplu). Placarea zidăriilor cu FRP are următoarele efecte principale:

• sporirea rezistenţei pereţilor la forţele seismice în plan şi perpendiculare pe plan; sporirea rezistenţei la forfecare este în funcţie de eficienţa legăturii dintre panoul de zidărie şi fibre; în cazul mortarelor pe bază de ciment cedarea se produce prin desprinderea stratului de fibre;

• sporirea ductilităţii zidăriei. În ceea ce priveşte efectele placării pereţilor de zidărie cu FPR subliniem că acestea trebuie examinate cu atenţie deoarece pot fi diferite în funcţie de modul de aplicare pe ansamblul peretelui. De exemplu:

• În cazul în care folia/plasa se aplică pe şpaleţi ductili (care cedează din compresiune excentrică - rocking critical wall), fără a fi legată cu plinurile orizontale de zidărie, capacitatea de rezistenţă şi modul de rupere nu se modifică, dar scade degradarea ciclică;

• Dacă placarea leagă şpaletul de plinurile orizontale de zidărie (parapet şi buiandrug), capacitatea de rezistenţă la compresiune excentrică sporeşte ceea ce poate modifica modul de rupere, favorizând ruperea fragilă prin forţă tăietoare.

Placarea pe ambele feţe este indicată în special pentru a spori rezistenţa la acţiunea seismică perpendiculară pe planul peretelui. Eficienţa placării pereţilor cu FRP depinde şi de:

• Asigurarea conlucrării cu zidăria existentă; • Ancorarea plaselor /benzilor la capete.

În general ancorarea plaselor de FRP este dificilă deoarece acestea nu pot fi îndoite la unghi drept pe pereţii transversali. În aceste condiţii ancorarea trebuie să se realizeze cu dispozitive


5-28

speciale capabile să transmită eforturile ridicate din fibre la masa zidăriei. De exemplu se poate folosi un profil "U" din FRP montat într-un şanţ creat prin frezare în zidărie. Ţesătura de FRP se suprapune peste profilul "U" iar legătura dintre acesta şi zidărie se realizează cu răşini compatibile cu matricea armăturii.

(a) În câmp curent (b) La colţuri

Figura F.5.30 Ancorarea ţesăturii FRP la capete.

Dacă placarea urmăreşte sporirea rezistenţei la încovoiere perpendicular pe plan este necesar ca plasa/banda sau barele să fie ancorate corespunzător în planşeu. Şi în acest caz sunt necesare detalii speciale din cauza dificultăţilor de a realiza îndoirea la unghi drept fără a se asigura o anumită rază de curbură. În cazul în care placarea urmăreşte sporirea rezistenţei peretelui pentru acţiunea seismică în plan este necesar să se asigure continuitatea placării de la un nivel la altul şi la bază, prin legare cu fundaţiile. Rezultate similare se obţin şi prin placarea zidăriei grile polimerice.

Forarea găurilor şi montarea

ancorelor

(b) Montarea şi fixarea plasei

(c) Aplicarea tencuielii

Figura F.5.31 Placarea pereţilor de zidărie cu grile polimerice

Principalele avantaje ale placării cu tencuieli armate cu grile polimerice sunt următoarele:


5-29

- grosimea stratului de tencuială poate fi mai mică decât în cazul folosirii plaselor sudate din oţel;

- tencuiala se poate executa folosind mortar de var (sau cu foarte puţin adaos de ciment);

- nu există riscul apariţiei petelor de rugină dacă acoperirea este redusă. F.5.6.1.2 Consolidarea locală a plinurilor orizontale de zidărie de peste goluri Consolidarea plinurilor orizontale de zidărie de peste goluri (uşi/ferestre) are următoarele efecte: - sporirea rezistenţei la încovoiere, prin introducerea imediat deasupra golului a unor profile

laminate asociate cu zidăria şi ancorate în pereţii alăturaţi; - sporirea rezistenţei la forţă tăietoare prin placare cu tencuială armată cu plase de oţel sau

cu alte materiale cu rezistenţă ridicată la întindere;

Figura F.5.32 Placarea parţială pentru consolidarea buiandrugilor şi a şpaleţilor între ferestre

- sporirea simultană a rezistenţei la încovoiere şi la forţă tăietoare prin următoarele

elemente: - buiandrug metalic peste gol, prins în zidărie cu şuruburi/ancore sau înglobat în beton;

buiandrugul plasat peste arc elimină încărcarea verticală a acestuia; - centură tirant la planşeu din oţel rotund/ profile sau beton armat; - injecţii armate în zidărie şi placare cu tencuială armată.

Figura F.5.33 Buiandrug metalic peste gol

F.5.6.1.3 Consolidarea zidăriei cu centuri şi stâlpişori din beton armat Consolidarea zidăriei prin introducerea de centuri şi stâlpişori din beton armat aduce următoarele avantaje - crearea unei stări de eforturi multiaxiale prin introducerea unei forţe de compresiune în

direcţie perpendiculară pe sarcina aplicată; - sporeşte rezistenţa în faza elastică;


5-30

- sporeşte capacitatea portantă ultimă la compresiune excentrică; - sporeşte ductilitatea la rupere. Totodată introducerea centurilor şi stâlpişorilor din beton armat contribuie la asigurarea conlucrării pereţilor de pe cele două direcţii ale clădirii pentru preluarea forţelor date de cutremur.

Figura F.5.34 Amplasarea stâlpişorilor în pereţii clădirilor existente La alegerea acestei soluţii trebuie să se ţină seama şi de următoarele implicaţii:

- prin creşterea capacităţii de rezistenţă la compresiune excentrică sporeşte forţa tăietoare asociată astfel încât, de cele mai multe ori, sunt necesare şi măsuri pentru sporirea capacităţii de rezistenţă la forţă tăietoare pentru evitarea ruperilor fragile;

- sunt necesare intervenţii la fundaţii pentru ancorarea armăturilor sau pentru asigurarea capacităţii de rezistenţă corespunzătoare sporului de moment capabil ultim obţinut prin confinare.

Din punct de vedere al execuţiei soluţia este relativ dificilă deoarece pentru introducerea stâlpişorilor este necesar să se spargă un volum important de zidărie; spargerea trebuie efectuată cu grijă pentru a nu se afecta zidăria adiacentă ceea ce implică o cantitate mare de manoperă. În situaţiile în care nu există condiţii speciale din punct de vedere al funcţiunilor şi al aspectului, stâlpişorul poate fi turnat la faţa zidăriei (fig. F.5.35a). În pereţii groşi stâlpişorii. ca şi centurile, pot fi turnaţi în şanţuri săpate numai pe o parte din grosimea peretelui (fig. F.5.35b).

(a) Stâlpişor exterior (b) Stâlpişor cu grosime mai mică decât cea a peretelui

Figura F.5.35 Posibilităţi de introducere a stâlpişorilor în pereţii de zidărie

O altă variantă este amplasarea unor lamele din beton armat (stâlpi lamelari) la colţuri, intersecţii şi ramificaţii legate între ele cu centuri din beton armat. Grosimea lamelelor variază între 12 ÷ 15 cm fiind determinată în primul rând de necesitatea turnării corecte a betonului. Pentru asigurarea conlucrării cu peretele se prevăd ancore de legătură între lamele care străpung zidul iar suprafeţele de contact se pregătesc aşa cum s-a arătat în cazul placării cu beton armat. Aplicarea acestui procedeu implică intervenţii corespunzătoare la nivelul fundaţiilor.


5-31

Figura F.5.36 Consolidarea zidăriei cu stâlpi lamelari F.5.6.1.4 Consolidarea pereţilor cu profile metalice aparente Consolidarea pereţilor cu profile metalice aparente poate fi aplicată în încăperile sau în spaţiile în care această rezolvare este acceptabilă din punct de vedere funcţional şi al aspectului (de exemplu în spaţii de producţie sau de depozitare). Montarea profilelor la exterior implică asigurarea unei protecţii anticorozive eficiente (sau întreţinerea frecventă). Intervenţia are ca scop consolidarea pereţilor cu înălţime mare (orientativ cu raport h/t ≥ 20) care nu pot prelua în siguranţă acţiunea seismică perpendiculară pe planul peretelui. Distanţele între profile şi dimensiunile acestora se stabilesc, de regulă, prin calcul în funcţie de dimensiunile peretelui şi de acceleraţia seismică de proiectare. Profilele se aplică, ori de câte ori este posibil pe ambele feţe ale peretelui şi se solidarizează cu buloane strânse la un efort iniţial de circa 0,5 limita de elasticitate a oţelului. Montarea profilelor se face după curăţirea peretelui de tencuială şi asigurarea unei suprafeţe plane care să permită contactul între perete şi profil pe toată lungimea acestuia.

(a) Elevaţie (b) Secţiune verticală (c) Secţiune orizontală

Figura F.5.37 Consolidarea pereţilor cu profile metalice

F.5.6.1.5 Consolidarea elementelor nestructurale majore de zidărie ale faţadelor Calcanele şi frontoanele înalte prezintă risc de răsturnare sub efectul acţiunii seismice perpendiculare pe plan. Reducerea riscului seismic al acestor elemente se poate obţine pe una din următoarele căi: 1. Modificarea formei acoperişului astfel încât să se reducă înălţimea calcanelor şi

frontoanelor. Soluţia poate fi aplicată numai clădirilor pentru care se poate accepta


5-32

modificarea formei/volumului (în nici un caz nu se aplică la monumente istorice) sau pentru care proprietarul poate renunţa la folosirea unei părţi din spaţiul din pod.

Figura F.5.38 Reducerea înălţimii calcanelor prin modificarea formei acoperişului

2. Refacerea calcanelor şi frontoanelor cu zidărie consolidată cu pilaştri 3. Refacerea calcanelor şi frontoanelor din materiale uşoare (schelet metalic, placat cu

cărămidă sau tencuit). 4. Ancorarea calcanelor şi frontoanelor de şarpanta existentă. Această soluţie este cea mai des folosită dar implică, aproape în toate cazurile, consolidarea şarpantei existente iar uneori şi consolidarea zidăriei (de exemplu prin placare). Măsurile pentru consolidarea şarpantei depind de alcătuirea acesteia şi de starea de conservare în care se află şi constau, de regulă, în:

- eliminarea elementelor deteriorate (cu crăpături puternice, afectate de microorganisme, etc);

- introducerea unor elemente suplimentare pentru sporirea rigidităţii (diagonale, cleşti, etc); - refacerea / consolidarea prinderilor între elementele şarpantei (se recomandă introducerea

plăcilor metalice în locul prinderilor cu cuie sau scoabe); - ancorarea zidăriei cu ancore metalice prevăzute cu placă de ancorare dimensionată ca în

cazul tiranţilor (a se vedea F.5.43); eforturilor de proiectare pentru dimensionarea ancorelor se face pe o schemă analoagă cu cea din fig. F.5.41.

Calcan/fronton triunghiular

Calcan/fronton dreptunghiular

1- Ancore metalice 2 - Calcanul existent 3 - Element suplimentar pentru sporirea rezistenţei/rigidităţii şarpantei 4 - Elementele şarpantei existente 5 - Pilaştri din zidărie (în cazul refacerii calcanului/frontonului existent)

Figura F.5.39 Ancorarea calcanelor/frontoanelor


5-33

F.5.6.2 Intervenţii de consolidare de ansamblu fără modificarea alcătuirii structurale existente

F.5.6.2.1 Realizarea conlucrării subansamblurilor structurale verticale şi orizontale Comportarea spaţială a clădirii se realizează prin:

- conlucrarea pereţilor de pe direcţiile principale ale clădirii, ceea ce implică existenţa unor legături sigure între aceştia la colţuri, ramificaţii şi intersecţii;

- conlucrarea pereţilor de pe direcţiile principale cu planşeele intermediare şi cu structura acoperişului ceea ce implică existenţa unor legături capabile să transmită forţele tăietoare produse de acţiunea seismică de la planşee la pereţii structurali.

În condiţiile în care prin măsuri adecvate se realizează aceste legături se poate efectua un calcul de ansamblu al clădiri, de exemplu cu modele plane care introduc şi efectul torsiunii de ansamblu. Asigurarea legăturilor pereţilor în plan şi pe verticală elimină sau reduce la minimum efectele acţiunii seismice perpendiculare pe planul peretelui solicitarea dominantă rămânând compresiunea excentrică cu forţă tăietoare în planul pereţilor F.5.6.2.1.1 Lucrări pentru realizarea conlucrării între pereţii de pe direcţiile principale ale structurii Această categorie de lucrări este necesară în cazurile în care legăturile între pereţi, la colţuri, ramificaţii şi intersecţii lipsesc sau sunt insuficiente pentru a asigura transmiterea forţei de lunecare verticală corespunzătoare comportării ca secţiune compusă (cu forma în plan I, L, T). Situaţia menţionată mai sus poate proveni din: - deficienţe de execuţie: de exemplu, ziduri neţesute ca urmare a folosirii elementelor

pentru zidărie cu înălţimi diferite în pereţii respectivi; - intervenţii ulterioare: de exemplu, pereţi structurali adăugaţi fără ţesere cu cei existenţi. F.5.6.2.1.1.1 Inserţia barelor/platbandelor în rosturile zidăriei Pentru realizarea/refacerea/consolidarea legăturilor se utilizează de regulă următoarele procedee: - inserţia de bare de oţel rotund în găuri forate înclinat în zidărie şi umplute ulterior cu

mortar (injecţii armate - a se vedea 5.5.3.3); - inserţia de bare de oţel rotund/platbande în rosturile de aşezare ale elementelor - inserţia profilelor metalice la colţuri, ramificaţii şi intersecţii

(a) Inserţia platbandelor în rosturile orizontale (b) Inserţia profilelor laminate

Figura F.5.40 Legarea pereţilor perpendiculari la colţuri şi intersecţii


5-34

F.5.6.2.1.1.2 Introducerea tiranţilor Introducerea tiranţilor metalici are ca rezultat, în primul rând, asigurarea stabilităţii pereţilor structurali sub efectul acţiunii seismice perpendiculare pe plan, în cazurile în care aceştia nu sunt legaţi eficient cu pereţi transversali sau la nivelul planşeelor. Totodată introducerea tiranţilor îmbunătăţeşte conlucrarea pereţilor cu cei ortogonali asigurând astfel formarea unor profile compuse (cu secţiune I, L sau T) care au rezistenţă şi rigiditate sporite pentru acţiunea seismică în planul lor. Tiranţii se montează la nivelul planşeelor intermediare şi la nivelul ultimului planşeu în dreptul colţurilor, ramificaţiilor şi intersecţiilor de ziduri. La extremităţi tiranţii se fixează cu plăci sau profile. Întinderea tiranţilor se face prin strângerea piuliţelor la capete sau, în cazul unor tiranţi mai lungi cu dispozitive de întindere cu şuruburi inverse. Deoarece eforturilor de întindere din tirant le corespund eforturi de compresiune locală importante asupra zidăriei este necesar să se verifice starea zidăriei din zona în care se montează plăcile de ancorare. Dacă se constată deficienţe de alcătuire (ţesere, de exemplu) sau existenţa unor materiale slabe (de exemplu mortar cu liant puţin/cu argilă) este necesar ca înainte de montarea tirantului să se facă o reparaţie/consolidare locală a zidăriei ( refacerea mortarului din rosturi, înlocuirea cărămizilor rupte, injecţii etc.). Prin utilizarea tiranţilor se obţine şi: - îmbunătăţirea legăturii între structura orizontală (planşee sau bolţi) şi structura verticală; - reducerea sau eliminarea împingerilor arcelor şi bolţilor; - sporirea forţelor de compresiune în zidărie pentru creşterea rezistenţei la forţă tăietoare. Pentru proiectarea tiranţilor se parcurg următoarele etape:

A. Determinarea forţei seismice de proiectare B. Dimensionarea tirantului: stabilirea diametrului şi calităţii oţelului C. Dimensionarea piesei de ancoraj: C.1. Alegerea formei: placă sau profil laminat C.2. Stabilirea dimensiunilor (lungime/lăţime) în funcţie de rezistenţa zidăriei * la compresiune locală * la forfecare

C3. Stabilirea grosimii plăcii sau alegerea profilului laminat din condiţia de rezistenţă la încovoiere şi forfecare. Dimensionarea tiranţilor se face astfel încât aceştia să aibă rezistenţa necesară pentru a împiedica răsturnarea pereţilor de zidărie datorită acţiunii seismice perpendiculară pe planul acestora. Forţa seismică perpendiculară pe planul peretelui (fperete) se determină conform P 100-1/2006 cap. 10, cu parametrii de calcul βCNS şi qCNS stabiliţi conform P 100-3/2008, anexa D.


5-35

Figura F.5.41 Schema mecanismului de răsturnare

În fig. F.5.41 notaţiile sunt următoarele:

Hacop - împingerea dată de şarpantă (dacă există) Ssup - forţa seismică aferentă planşeului superior (dacă acesta reazemă pe perete) Gacop greutatea acoperişului (dacă reazemă pe perete) Gsup - greutatea planşeului superior (dacă reazemă pe perete) fperete forţa seismică aferentă peretelui

Forţa (T) pentru care se dimensionează tirantul rezultă din condiţia Thtirant ≥ Mrăsturnare în care - htirant este cota tirantului în raport cu axul de rotire. Secţiunea tirantului rezultă din relaţia T = Atirfyd unde - Atir este aria secţiunii transversale a tirantului

- M

yyd

ff

γ= în care

- fy este limita de curgere a oţelului; - γM este coeficientul parţial de siguranţă pentru oţel (se ia valoarea γM = 1,15).

Dimensionarea piesei de ancoraj implică, în primul rând, alegerea formei pentru se ţine seama de următoarele considerente:

- aspectul exterior (în cazul plăcilor montate pe faţade); - condiţiile de expunere şi de întreţinere: se evită formele care pot favoriza acumularea apei

din precipitaţii; - intensitatea forţelor din tiranţii care se ancorează: pentru forţe ridicate sunt mai indicate

profilele laminate deoarece au rigiditate mai mare şi asigura astfel distribuţia uniformă a eforturilor de compresiune pe zidărie.

Există o mare diversitate de forme ale pieselor de ancoraj din clădirile existente. În cazul clădirilor care se supun lucrărilor de intervenţie se recomandă adoptarea unor soluţii/forme similare celor existente (dacă este cazul).


5-36

Figura F.5.42 Piese de ancorare cu caracter decorativ pe faţade La clădirile la care exigenţele arhitecturale nu sunt importante şi de asemenea în cazul tiranţilor cu capetele acoperite se folosesc profile laminate din sortimentul curent (de regulă profile tip "U"). Dimensiunile piesei de ancorare se stabilesc în funcţie de rezistenţa zidăriei pe "zona angajată" de efectul tirantului, definită ca în fig. F.5.43.

Vedere laterală Secţiune

Figura F.5.43 Zona de zidărie angajată pentru preluarea eforturilor din tirant

Se consideră că zona de zidărie angajată pentru preluarea eforturilor din tirant depăşeşte laturile l1 şi l2 ale plăcii de ancorare cu jumătate din grosimea peretelui (0,5 tz) de fiecare parte, astfel încât avem : L1 = l1 + tz şi L2 = l2 + tz Verificarea zidăriei la compresiune locală sub placa de ancorare se face considerând o presiune convenţională egală cu:

CFf2

llLL

CFf k

21

21kloc ≤=σ

unde: - fk este rezistenţa caracteristică a zidăriei la compresiune; - CF este factorul de încredere care depinde de nivelul de cunoaştere a proprietăţilor

mecanice ale zidăriei existente. În cazurile în care tirantul/tiranţii se montează în câmpul peretelui (la o distanţă mai mare de 2tz de un perete transversal suficient de rezistent pentru a prelua compresiunile) zona de zidărie angajată pentru preluarea eforturilor tiranţilor se verifică la străpungere (forfecare pe conturul zonei angajate). F.5.6.2.1.1.3 Inserţia stâlpişorilor din beton armat la intersecţia pereţilor Introducerea stâlpişorilor şi centurilor din beton armat pentru confinarea zidăriei contribuie şi la realizarea unor legături eficiente între pereţii de pe cele două direcţii ale clădirii. Soluţia


5-37

este indicată mai ales în cazurile în care pereţii sunt executaţi în etape diferite, fără ţesere şi cu cărămizi cu dimensiuni diferite.

F.5.6.2.1.2 Lucrări pentru realizarea legăturilor între pereţi şi planşee/şarpantă Lucrările pentru legarea pereţilor de planşee sunt necesare, în primul rând, în cazul clădirilor cu planşee alcătuite din elemente care descarcă pe o singură direcţie (cu grinzi din lemn sau metalice) astfel încât pereţii paraleli cu grinzile rămân, de regulă, fără legături laterale pe mai multe niveluri, fiind expuşi astfel unui risc ridicat de răsturnare (a se vedea şi fig. F.5.41). Legarea pereţilor de planşeele cu grinzi din lemn sau profile din oţel se face, de regulă, prin ancore metalice fixate la exteriorul peretelui şi de mai multe grinzi ale planşeului. În toate situaţiile în care se procedează la consolidarea planşeelor pentru sporirea rezistenţei şi a rigidităţii în plan orizontal se introduc în pereţii existenţi ancore capabile să preia forţele tăietoare corespunzătoare conlucrării spaţiale a pereţilor (inclusiv cele rezultate din efectul de răsucire de ansamblu a clădirii).

(a) (b)

Figura F.5.44 Legarea pereţilor cu planşeul cu ancore În unele cazuri pentru a nu modifica aspectul exterior al clădirii (în special în cazul monumentelor isorice) piesele de ancorare se montează în interiorul peretelui (fig. F.5.44b). Această soluţie se poate adopta numai dacă grosimea zidului este mai mare sau cel puţin egală cu 1½ cărămizi. Se desface zidăria existentă pe zona aferentă, se montează piesa de ancorare şi apoi paramentul zidăriei se reface cu cărămizile originare. În afara centurilor din beton armat, sporirea rigidităţii perpendiculare pe plan a pereţilor cu deformabilitate mare (orientativ cu distanţe între pereţii transversali ≥ 2h) se pot folosi centuri metalice amplasate la mijlocul înălţimii nivelului realizate din platbande sau profile laminate montate pe ambele feţe ale peretelui şi legate între ele prin conectori care traversează peretele. Această soluţie poate fi folosită şi pentru bordarea golurilor de uşi şi ferestre. În cazul pereţilor de contur se evită montarea profilului exterior şi centura se realizează numai cu un profil aşezat la interior şi fixat în zidărie cu ancore. Se preferă ancore blocate la exterior asemănător capetelor de tirant care sunt mai sigure decât ancorele fixate prin aderenţă. Forţele de calcul pentru dimensionarea legăturilor dintre planşeele fără rigiditate (în particular planşeele din lemn) şi pereţii structurali trebuie să fie mai mari cu circa 20÷25% decât forţele rezultate din calculul static cu forţe seismice echivalente. Costurile acestei dimensionări suplimentare sunt reduse în comparaţie cu costurile avariilor care sunt evitate/limitate prin aceste măsuri. F.5.6.2.1.3 Lucrări pentru sporirea rigidităţii în plan orizontal a planşeelor. În majoritatea clădirilor din zidărie nearmată planşeele sunt executate din grinzi şi podină din lemn şi/sau din profile metalice laminate şi boltişoare de cărămidă astfel încât au rigiditate


5-38

nesemnificativă în plan orizontal. În plus acest tip de planşee nu asigură, de regulă, o rezemare laterală eficientă pentru pereţii paraleli cu grinzile astfel încât aceste clădiri sunt expuse, în foarte mare măsură riscului de prăbuşire totală sau cel puţin parţială prin răsturnarea pereţilor sub acţiunea forţelor seismice perpendiculare pe plan. În multe cazuri, clădirile relativ noi, din anii 1950÷1960, cu pereţi din zidărie confinată au, de asemenea, planşee cu rigiditate nesemnificativă executate din grinzi din beton şi corpuri de umplutură de beton sau din fâşii cu goluri cu lăţimi mici (la interax de 40÷60 cm), fără suprabetonare.

(a) (b)

Figura F.5.45 Planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal

Consolidarea planşeelor cu rigiditate nesemnificativă în plan orizontal are ca scop:

- sporirea rigidităţii şi a rezistenţei planşeului în plan orizontal pentru a putea realiza: - conlucrarea tuturor pereţilor de pe direcţiile principale ale clădirii pentru preluarea

forţelor seismice, inclusiv a celor rezultate din efectele de torsiune, chiar în lipsa unor legături directe, prin ţesere, între aceştia;

- compatibilizarea / egalizarea deplasărilor elementelor structurale verticale la nivelul planşeului respectiv;

- transferul forţelor seismice între elementele verticale astfel încât forţele aferente elementelor care au cedat să poată fi preluate de elementele care au încă rezerve de rezistenţă

- asigurarea legăturilor necesare între pereţii structurali şi planşee pentru realizarea efectului de "cutie spaţială"

Sporirea rigidităţii planşeelor impune totodată verificarea de ansamblu a structurii clădirii pentru a ţine seama de efectele distribuţiei forţelor laterale care rezultă din compatibilizarea deplasărilor de nivel. În particular, este necesară verificarea siguranţei pereţilor de contur, mai ales în clădirile cu neregularităţi semnificative în plan. F.5.6.2.1.3.1 Planşee din lemn Planşeele din lemn calculate şi detaliate numai pentru a prelua încărcările verticale se întâlnesc în majoritatea clădirilor vechi din zidărie nearmată. La adoptarea soluţiilor de intervenţie asupra planşeelor din lemn se va urmări în primul rând menţinea acestora. Înlocuirea planşeelor din lemn cu planşee din beton armat trebuie să reprezinte o soluţie limită atunci când diferitele variante de îmbunătăţire a comportării planşeelor existente nu sunt aplicabile. Un prim argument care trebuie avut în vedere este legat de sporul important de încărcare permanentă care rezultă prin această înlocuire. Pentru planşeele din lemn, procedeele pentru sporirea rigidităţii în plan orizontal sunt, în principal, următoarele:


5-39

• realizarea unei suprabetonări armate, legată corespunzător cu grinzile din lemn şi cu pereţii de contur;

• prinderea de grinzile de lemn, sus şi jos sau numai pe o singură parte, a unui sistem de zăbrele din platbande din oţel care se ancorează în pereţii de contur;

• prinderea la faţa inferioară a grinzilor a unui sistem de tiranţi din oţel; • adăugarea, pe grinzile existente, sus şi jos sau numai pe o singură parte, a unui strat de

scânduri/dulapi (perpendicular sau înclinat la 45o faţă de direcţia grinzilor).

a. Consolidarea prin suprabetonare Consolidarea planşeelor din lemn prin suprabetonare armată este o soluţie care poate fi folosită pentru:

• sporirea capacităţii portante a planşeului pentru încărcări verticale de exploatare; • sporirea rigidităţii planşeului în plan vertical (reducerea deformaţiilor şi a vibraţiilor); • sporirea rigidităţii planşeului în plan orizontal şi legarea acestuia cu pereţii structurali.

În structura mixtă betonul preia eforturile de compresiune iar lemnul grinzilor originare preia eforturile de întindere. Pentru asigurarea conlucrării între cele două componente este necesară prevederea unor conectori capabili să preia eforturile de lunecare. Suprabetonarea va fi prevăzută cu o armătură minimă (de exemplu, reţea 5Φ6) pentru preluarea eforturilor din contracţia betonului. Pentru legarea suprabetonării de pereţii de contur se folosesc ancore montate în zidărie aşa cum se arată în fig. F.5.52. Betonul se toarnă pe un strat impermeabil (folie) pentru a se evita pierderea apei şi umezirea scândurilor. Pentru reducerea greutăţii proprii suprabetonarea poate fi turnată pe un strat de termoizolaţie rigidă, ca în fig. F.5.46(c).

(a) Secţiune prin planşeu (b) Suprabetonarea turnată direct pe podină (c) Suprabetonarea turnată pe un strat de izolaţie termică)

Figura F.5.46 Suprabetonarea planşeelor din lemn

b. Consolidare cu platbande metalice Sporirea rigidităţii planşeelor din grinzi şi podină de lemn se poate obţine şi prin aplicarea unor platbande de oţel fixate cu cuie/şuruburi de elementele podinei (scânduri/dulapi). În acest fel se blochează în parte deplasările diferite ale componentelor planşeului în timpul mişcării seismice. În prealabil este necesar să se verifice legătura dintre podină şi grinzi; dacă prinderile respective sunt insuficiente se va suplimenta numărul cuielor sau se vor introduce şuruburi capabile să preia lunecările în plan orizontal. Pentru preluarea diferenţei de nivel care se creează în acest mod între platbande se aşează un material uşor (tip polistiren rigid).


5-40

Figura F.5.47 Consolidarea planşeelor din lemn cu platbande metalice

c. Consolidarea cu tiranţi metalici dispuşi la intrados

Indeformabilitatea în plan orizontal a planşeelor din lemn se poate obţine prin crearea unei grinzi cu zăbrele având diagonale din metalici dispuşi în "X". Tiranţii, de regulă bare din oţel rotund, se fixează de grinzile planşeului, la partea inferioară, cu piese metalice (platbande sau profile) şi cu şuruburi. Elementele comprimate sunt grinzile planşeului existent.

Figura F.5.48 Consolidarea planşeelor din grinzi şi podină de lemn cu tiranţi de oţel

d. Consolidarea prin adăugarea de dulapi/panouri din lemn la una sau la ambele feţe.

Procedeul este recomandat în special de experienţa practică şi ce cercetările efectuate în USA. În varianta clasică sporirea rigidităţii şi a rezistenţei la forţă tăietoare în planul planşeului se realizează prin adăugarea de scânduri/dulapi din lemn la una sau la ambele feţe ale grinzilor planşeului. Experienţele au arătat că efectul cel mai important se obţine prin fixarea scândurilor/dulapilor înclinat faţă de direcţia grinzilor (de regulă la 45o) deoarece în acest fel se creează un sistem de zăbrelire cu deformabilitate redusă. Aplicarea a două straturi de scânduri/dulapi măreşte rigiditatea planşeului şi valoarea forţei tăietoare capabile astfel încât, în cele mai multe cazuri se poate conta pe conlucrarea spaţială completă a pereţilor de pe cele două direcţii. Secţiunea compusă are şi rigiditate mai mare în plan vertical şi din acest motiv procedeul poate fi aplicat şi în cazul planşeelor cu flexibilitate ridicată (mai ales atunci când se manifestă vibraţii supărătoare din încărcările de exploatare) Scândurile/dulapii se prind de grinzi cu un număr suficient de cuie pentru preluarea lunecărilor.


5-41

1 - Grinzile existente 2 - Primul strat de scânduri/dulapi aşezat la 45o faţă de direcţia grinzilor 3 - Al doilea strat de scânduri / dulapi (dacă este cazul) aşezat perpendicular pe primul strat. 4 - Pardoseala

Figura F.5.49 Consolidarea planşeelor din lemn prin scânduri / dulapi aşezaţi la 45o faţă

de grinzile existente

Sporirea rigidităţii planşeelor se poate face şi prin fixarea pe grinzi a panourilor din lemn de tip OSB, soluţie care reduce considerabil manopera. În general sporul de rezistenţă şi de rigiditate obţinut prin adăugarea unui panou de 20÷25 mm grosime este satisfăcător. În comparaţie cu soluţiile de suprabetonare/înlocuire cu planşeu de beton armat monolit, placarea cu lemn a grinzilor are două avantaje majore:

- sporul de greutate este nesemnificativ, raportat la greutatea proprie a pereţilor; - întervenţia este mai simplă şi durate de execuţie este mai scurtă (în cazul fixării

scândurilor/panourilor numai pe o faţă a grinzilor activitatea poate continua în încăperile celelalte).

F.5.6.2.1.3.2 Planşee din profile metalice laminate şi bolţişoare de cărămidă Planşeele alcătuite din profile metalice laminate şi bolţişoare de cărămidă sunt considerate conform CR 6-2006 ca "planşee fără rigiditate semnificativă în plan orizontal". În construcţiile existente din România au fost utilizate la sfârşitul secolului XIX şi începutul secolului XX pentru planşeele peste subsol (de regulă) dar pot fi întâlnite şi la planşeele etajelor supraterane în clădiri cu 4 ÷ 5 niveluri cu structural din zidărie. În varianta iniţială folosită, de exemplu, în Germania, profilele erau solidarizate cu tiranţi dispuşi la talpa inferioară, care aveau şi rolul de a împiedica deplasările laterale date de împingerile bolţilor plate de zidărie.

Figura F.5.50 Planşeu din profile laminate şi bolţi plate de cărămidă cu tiranţi din oţel rotund

Acest tip de planşeu aduce încărcări verticale cu valori mari din cauza umpluturii aşezată la extradosul bolţişoarelor, şi pe această cale, conduce la forţe seismice ridicate. În cadrul lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic se au în vedere următoarele măsuri:

• sporirea rigidităţii în plan orizontal prin legarea profilelor cu platbande / bare rotunde din oţel sudate la talpa inferioară (soluţia curentă, care nu necesită desfacerea pardoselii)


5-42

sau la talpa superioară; pentru clădirile din secolul XIX se recomandă verificarea sudabilităţii oţelului din grinzi; • introducerea tiranţilor transversali pentru a evita ruperile locale ale bolţişoarelor • introducerea tiranţilor longitudinali pentru a prelua eforturile de întindere din încovoierea diafragmei orizontale

1. Perete de zidărie 2. Grinzi metalice (de regulă profile I) 3. Bolţişoare de cărămidă 4. Platbande de oţel sudate la talpa inferioară a grinzilor 5. Tirant longitudinal 6. Tirant transversal 7. Ancore montate în găuri forate în zidărie

Figura F.5.51 Consolidarea planşeelor cu grinzi metalice şi bolţişoare de cărămidă (după FEMA 547)

- legarea diafragmei de pereţii de zidărie prin ancore montate în găuri forate - în cazul planşeelor cu deschidere mare se recomandă ancorarea suplimentară a pereţilor

cu profile (corniere) de margine

(a) Grinzile metalice paralele cu peretele (b) Grinzile metalice perpendiculare pe perete

Figura F.5.52 Legarea planşeului cu pereţii

- eliminarea umpluturii (de regulă, moloz/cloţuri) de sub pardoseală sau înlocuirea acesteia cu materiale mai uşoare.

În unele cazuri se poate realiza sporirea rigidităţii în plan orizontal prin turnarea unei plăci din beton armat monolit cu grosimea de 5÷6 cm peste stratul de umplutură; soluţia este posibilă numai dacă profilele pot prelua încărcarea suplimentară şi, evident sporeşte greutatea supusă acţiunii seismice. Legătura între stratul de beton şi grinzile metalice se asigură prin conectori sudaţi. Legătura dintre stratul de suprabetonare şi pereţii de zidărie se realizează cu ancore înglobate în perete ca în fig. F.5.52.


5-43

Figura F.5.53 Suprabetonarea planşeelor cu grinzi metalice şi bolţişoare de cărămidă

F.5.6.2.1.3.3 Planşee din elemente prefabricate din beton armat fără suprabetonare Pentru planşeele din elemente prefabricate de tip "fâşie" cu bucle sau cu bare de legătură la extremităţi, fără suprabetonare armată se adaugă o suprabetonare cu grosime ≥ 60 mm armată cu plasă de oţel beton cu aria ≥ 250 mm2/ m; dacă planşeul are numai şapă nearmată aceasta se îndepărtează (pentru a evita supraîncărcarea) şi se adaugă şapa armată menţionată. Realizarea conlucrării dintre prefabricatele existente şi stratul de suprabetonare este favorizată dacă se montează conectori între acestea.

Figura F.5.54 Suprabetonarea fâşiilor cu goluri F.5.6.2.1.3.4 Eliminarea/preluarea împingerilor orizontale O primă cale pentru reducerea mărimii împingerilor date de arce şi bolţi este reducerea încărcărilor aplicate la extradosul acestora. În cazul planşeelor realizate din bolţi de zidărie reducerea se poate obţine prin eliminarea umpluturilor grele aşezate la extrados (de regulă moloz/cloţuri de cărămidă) şi înlocuirea lor cu materiale uşoare. Această operaţie reduce şi masa totală a construcţiei şi, prin urmare forţa seismică. Pentru eliminarea împingerilor orizontale date de arce/bolţi sau de unele tipuri de şarpante, soluţia cea mai des folosită este introducerea tiranţilor metalici la nivelul reazemelor. Dimensionarea tiranţilor se face astfel încât aceştia să preia împingerile date de arc/boltă împiedicând astfel transmiterea acestora la zidăriile de sprijin. De regulă, la montarea tiranţilor se introduce şi un efort de preîntindere calibrat pentru a compensa o parte din împingeri. Calculul trebuie să ţină seama de caracteristicile de deformaţie ale zidăriei şi ale tirantului, de efortul iniţial de preîntindere, precum şi de condiţiile în care se realizează ancorarea tirantului în zidărie. Un efect asemănător se obţine prin introducerea unui sistem de centuri din beton armat în zona de rezemare a şarpantei. Centurile se ancorează în zidul existent cu ancore din oţel rotund care trebuie să fie dimensionate la întindere (smulgere) şi la forfecare. La rândul său şarpanta se leagă cu piese metalice şi ancore de centura de beton armat.


5-44

Figura F.5.55 Centură la nivelul de rezemare a şarpantei

În cazuri mai rare, pentru preluarea împingerilor se prevăd pilaştri (contraforţi) din zidărie sau pereţi interiori suplimentari pentru consolidarea zidurilor respective. Eficienţa pilaştrilor depinde de rezistenţa legăturilor dintre zidăria acestora şi zidăria existentă. Legăturile se realizează prin ţesere (operaţie mai dificilă) sau prin turnarea unui stâlpişor de beton armat. În ambele cazuri se prevăd şi ancore metalice. Este necesar ca fundaţia contrafortului să fie legată cu fundaţia peretelui existent şi dimensionată pentru întreaga forţă orizontală (care include şi forţa aferentă masei peretelui).

F1 - fundaţia zidului (existentă) F2 - fundaţia pilastrului

Figura F.5.56 Contraforţi pentru preluarea împingerilor acoperişului

În toate cazurile, arcele şi bolţile avariate se repară prin injectare sau prin placare la extrados cu tencuieli armate cu plase din oţel sau din polimeri armaţi cu fibre În cazul şarpantelor care dau împingeri asupra pereţilor de la ultimul nivel intervenţia poate consta în

- modificarea schemei statice a şarpantei prin introducerea unor elemente suplimentare din lemn sau din oţel, recomandabil la nivelul tălpilor inferioare, destinate să preia împingerile;

- refacerea şarpantei după o schemă statică fără împingeri. Totodată se recomandă examinarea îmbinărilor între elementele şarpantei pentru a se limita deformabilitatea acestora. În acest scop, la noduri se pot introduce platbande metalice sau buloane suplimentare Lucrări pentru consolidarea fundaţiilor Lucrările pentru consolidarea fundaţiilor pot fi necesare în următoarele situaţii: - pentru fundaţiile din materiale slabe: piatră, cărămidă sau beton simplu;


5-45

- pentru fundaţiile care nu pot prelua solicitările capabile (N, M,V) ale pereţilor structurali din secţiunea de la bază;

- pentru clădirile la care soluţia de intervenţie implică adăugarea unor încărcări permanente importante prin: placarea cu beton armat a pereţilor, înlocuirea planşeelor din lemn cu planşee din beton armat, supraetajarea clădirii;

- clădirea a suferit avarii din cauze neseismice legate de natura terenului şi/sau interacţiunea sol/structură.

Procedeele de consolidare a fundaţiilor pentru eliminarea acestor deficienţe sunt următoarele: • Pentru sporirea reducerea presiunii pe teren:

- lărgirea fundaţiilor prin placare cu beton armat turnat sau torcretat; - subzidirea fundaţiilor existente pentru atingerea adâncimii de îngheţ sau a

straturilor cu rezistenţă suficientă; - introducerea micropiloţilor

Figura F.5.57 Fundaţie pentru stratul de placare

- Pentru sporirea capacităţii de rezistenţă: - injectarea mortarului în fundaţiile de zidărie din piatră fără mortar; - armarea în rosturi a fundaţiilor din zidărie nearmată - placarea cu beton armat; în acest caz se recomandă ca placarea să fie realizată ca

grindă Vierendel pentru a nu favoriza ascensiunea umidităţii în zidăria parterului F.5.6.3 Intervenţii de consolidare de ansamblu cu modificarea alcătuirii structurale existente F.5.6.3.1 Eliminarea excentricităţii centrului de rigiditate faţă de centrul de masă

Această categorie de lucrări este necesară în cazul structurilor cu planşee rigide în plan orizontal dacă dispunerea pereţilor cu rigiditate mare este nesimetrică, sau a devenit nesimetrică prin intervenţii în timpul exploatării (prin suprimarea totală/parţială a unor pereţi), astfel încât rezultă efecte de răsucire de ansamblu importante. Pentru remedierea acestei deficienţe se adaugă pereţi structurali cu rigiditate suficientă pentru a se reduce torsiunea de ansamblu. Pentru sporirea eficienţei acestei intervenţii se recomandă: - introducerea pereţilor noi în poziţii cât mai depărtate de centrul de rigiditate al planşeului; - examinarea posibilităţilor de creştere a rigidităţii pereţilor de contur prin închiderea unor

goluri; soluţia este recomandată în special în cazul în care golurile au fost create prin intervenţii ulterioare.

În cazurile în care măsurile preconizate mai sus nu pot fi realizate din diferite considerente, expertul va examina, printr-o metodă de calcul spaţial, care ia în considerare toate neregularităţilor structurale, starea de eforturi din structură şi va stabili soluţiile necesare de


5-46

consolidare locală a elementelor ale căror solicitări totale depăşesc capacităţile de rezistenţă respective cu mai mult de 10÷15%. Consolidarea locală are în vedere sporirea rezistenţei şi a ductilităţii elementelor respective. Eficienţa acestor intervenţii este condiţionată de : - gradul de afectare a funcţiunilor clădirii (adăugarea unor pereţi structurali poate modifica

defavorabil distribuţia funcţiunilor în clădire, iar închiderea golurilor de pe faţade modifică aspectul clădirii);

- asigurarea conlucrării cu elementele şi ansamblul structurii existente pentru toate tipurile de încărcări şi pentru toate nivelurile de solicitare (până în stadiul ultim);

- integrarea fundaţiilor elementelor noi în ansamblul fundaţiilor clădirii, luând măsuri pentru evitarea tasărilor diferenţiate.

Lucrările constau, de regulă, în: - adăugarea unor elemente structurale noi (pereţi, stâlpi din zidărie) având

caracteristicile geometrice şi poziţiile stabilite în funcţie de categoria deficienţelor pe care trebuie să le corecteze;

- închiderea unor goluri în pereţii interiori sau în cei de faţadă; pentru pereţii respectivi este necesară verificarea fundaţiilor şi eventual consolidarea acestora.

-

(a) Închiderea golurilor în pereţi

Figura F.5.58 Corectarea deficienţelor de alcătuire de ansamblu

În cazul clădirilor cu planşee rigide care au forme complexe în plan astfel încât acţiunea seismică poate genera efecte de torsiune importante se poate examina şi oportunitatea introducerii rosturilor de separaţie. Operaţia este complicată şi constă în

- separarea completă a pereţilor şi planşeelor pentru realizarea unui rost de circa 20÷30 mm; se atrage atenţia că prin această operaţie se întrerupe continuitatea armăturilor din planşeu în zona rostului astfel încât rezistenţa acestuia poate diminuată;

- introducerea unor pereţi structurali suplimentari, legaţi cu cei existenţi (prin ţesere sau cu stâlpişori din beton armat) pentru închiderea "cutiei spaţiale"; pentru pereţii suplimentari sunt necesare şi lucrări de intervenţie la fundaţii.

Pentru clădirile cu planşee flexibile colţurile intrânde constituie zone de concentrare pentru eforturile din forţa tăietoare. Transferul forţelor se face cu ajutorul elementelor capabile să antreneze pereţi cu rigiditate şi rezistenţă suficiente pentru a echilibra forţa seismică.


5-47

(a) Introducerea unui rost de separaţie (b) Introducerea colectorilor

Figura F.5.59 Corectarea deficienţelor de alcătuire de ansamblu

F.5.6.3.2 Asigurarea continuităţii traseului forţelor verticale şi seismice până la fundaţii Această categorie de lucrări este necesară în cazurile în care: - unii pereţi structurali nu continuă până la fundaţii; - legătura între planşeu şi unii pereţi este întreruptă pe lungimi mari (de exemplu, golul

scării lângă perete); - centurile perimetrale nu sunt continue (de exemplu, lipseşte centura de la nivelul

planşeului la casa scării). Pentru corectarea acestei deficienţe se poate proceda după cum urmează: a. Se adaugă pereţi structurali, pentru completarea discontinuităţilor din sistemul iniţial de

scurgere a eforturilor sau pentru refacerea sistemului structural iniţial dacă discontinuitatea se datorează unei intervenţii ulterioare;

b. Se adăugă elemente verticale noi, eventual numai stâlpi, pentru preluarea directă a forţelor verticale în cazul planşeelor cu rezemări de ordin superior;

c. Se completează sistemul de centuri.

(a) (b) (c)

(a) Discontinuitate rezultată prin desfiinţarea şpaletului central la parter pentru realizarea unei vitrine (b) Asigurarea continuităţii prin refacerea peretelui demolat (c) Asigurarea continuităţii prin introducerea unor stâlpi de beton armat

Figura F.5.60 Asigurarea continuităţii traseului forţelor verticale

În cazurile în care măsurile preconizate nu pot fi realizate din diferite considerente, este necesar ca expertul să examineze traseele "deviate" pe care se scurg forţele, pentru a identifica


5-48

punctele slabe susceptibile de avariere/deteriorare prematură şi a stabili soluţiile necesare de consolidare locală. F.5.6.3.3 Sporirea redundanţei Aceste lucrări sunt necesare când structura existentă nu îndeplineşte cerinţele de redundanţă structurală precizate în P 100-1/2006, 4.4.1.2. Sporirea redundanţei se realizează prin: - adăugarea unor elemente structurale noi, pereţi sau stâlpi din zidărie/din beton sau

metalici în zonele în care ruperea unui singur element poate provoca pierderea stabilităţii întregii clădiri (de exemplu, în cazul şpaleţilor/stâlpilor cu dimensiuni mici de la colţurile clădirilor sau când zidăria este rezemată numai pe rama ferestrei);

Figura F.5.61 Consolidarea colţului dacă zidăria reazemă pe rama ferestrei

- înzestrarea altor elemente structurale cu ductilitate sporită prin lucrări adecvate de

consolidare prin care se realizează sporirea capacităţii de rezistenţă la forţă tăietoare fără a spori capacitatea de rezistenţă la compresiune excentrică.

Elementele adăugate trebuie să aibă rezistenţa şi rigiditatea de acelaşi ordin de mărime cu cea a elementelor cu care vor conlucra la preluarea forţelor orizontale. În cazul în care se recurge la consolidarea elementelor a căror rupere pune în pericol stabilitatea clădirii, această opţiune poate fi acceptată numai dacă prin procedeul folosit se asigură şi o ductilitate finală suficientă. Această soluţie de intervenţie poate fi aplicată numai dacă prin măsurile preconizate nu sunt afectate funcţiunile clădirii sau aspectul exterior al acesteia în cazul clădirilor protejate prin lege.


6-1

F.6. PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU CLĂDIRI CU STRUCTURA DIN LEMN F.6.1 Criterii pentru alegerea soluţiei de intervenţie (1) Decizia de intervenţie, strategia şi tehnicile de intervenţie se bazează pe criteriile date la F.2.1. (2) Soluţiile de intervenţie se bazează pe evaluarea efectuată în cadrul raportului de expertiză şi a propunerilor de consolidare din acest raport. F.6.2 Principii de bază pentru stabilirea soluţiilor de intervenţie (1) La stabilirea soluţiilor de intervenţie în scopul asigurării unui răspuns seismic favorabil se va avea în vedere că:

(i) Lemnul nu prezintă proprietăţi de deformare plastică, astfel încât prin proiectare trebuie să se asigure nedepăşirea rezistenţei materialului.

(ii) Comportarea neliniară şi disiparea de energie este realizată numai prin deformarea îmbinărilor lemn-oţel, care permit curgerea oţelului şi strivirea lemnului. F.6.3 Tipuri de intervenţie (1) Intervenţiile la construcţiilor de lemn se clasifică în:

(i) Reparaţii, care se aplică elementelor individual cu scopul refacerii proprietăţilor iniţiale ale acestora.

(ii) Lucrări de consolidare, aplicate elementelor structurale individual sau structurii în ansamblu constând în întărirea elementelor sau desfacerea şi înlocuirea părţilor avariate ale acestora. Prin acest tip de intervenţie se sporesc performanţele structurale (rezistenţă, rigiditate, deformabilitate) peste nivelul iniţial. (2) În cazul prezentului capitol se tratează succint conceperea şi detalierea intervenţiilor asupra:

(i) planşeelor de lemn

(ii) şarpantelor de lemn

(iii) elementelor verticale, stâlpi şi pereţi de lemn. F.6.4 Evaluarea degradărilor înregistrate pe durata exploatării (1) Exploatarea timp îndelungat a construcţiilor de lemn poate duce la degradări ale elementelor structurale, care trebuie identificate înainte de efectuarea măsurilor de consolidare. Odată cu aceste lucrări de intervenţie se vor lua şi măsuri pentru eliminarea sau diminuarea în cât mai mare măsură a cauzelor care au produs aceste degradări. (2) Degradările pot proveni ca efect al încărcărilor orizontale (vânt, cutremur) sau verticale. Degradările din ultima categorie se manifestă prin:

- deformaţii excesive, rezultat al subdimensionării sau unor supraîncărcări neprevăzute;


6-2

- curgerii lente a materialului lemnos; - slăbirea elementelor de îmbinare.

(3) Comportarea elementelor planşeelor şi şarpantelor de lemn este evidenţiată de deformaţiile elastice sau remanente, sub încărcările verticale. Depăşirea valorilor admisibile ale săgeţilor relative (raportul între săgeţi şi deschideri) relevă dimensionări insuficiente, care trebuie corectate prin măsurile de intervenţie. (4) Degradările care nu sunt produse de acţiunea încărcărilor sunt:

- crăpăturile în elementele produse de contracţia şi umflarea lemnului, funcţie de umiditatea mediului;

- putrezirea lemnului produsă de câmpurile lignifore; - îmbătrânirea materialului lemnos; - consumul lemnului produs de insectele xilofage; - degradările produse de temperaturile ridicate (de exemplu, la elementele şarpantelor

din vecinătatea coşurilor); - degradările produse de eventualii agenţi chimici din mediul ambiant.

F.6.5 Intervenţii asupra planşeelor de lemn F.6.5.1 Consolidarea elementelor degradate sau slabe ale planşeelor (1) Consolidarea grinzilor slabe sau degradate ale planşeelor de lemn se realizează prin una sau mai multe din următoarele tipuri de intervenţie:

- desfacerea părţilor degradate şi înlocuirea cu material sănătos conectat adecvat la elementul structural, de regulă prin eclise de lemn sau oţel;

- consolidarea elementelor prin adăugarea de piese de lemn, prinse cu cuie, lipite, după caz, sau piese de oţel prinse cu buloane. Piesele suplimentare de oţel vor fi suficient de lungi astfel încât găurile necesare montării buloanelor să nu slăbească zonele cu eforturile cele mai mari. În fig. F.6.1a şi b se prezintă exemplificativ două soluţii de întărire a grinzilor de lemn cu piese metalice;

Figura F.6.1 Consolidarea grinzilor de lemn cu piese de oţel


6-3

Figura F.6.2 Consolidarea grinzilor planşeelor din lemn

- modificarea mecanismului de preluare a încărcărilor a grinzilor (transformarea în grinzi cu zăbrele, grinzi macaz etc.) prin introducerea unor bare din oţel beton sau profil de oţel pentru preluarea întinderilor din sistemul astfel constituit. Două soluţii de acest tip sunt prezentate în fig. F.6.2a şi b;

transferul forţei prin frecare transferul forţei prin frecare şi conectori

Figura F.6.3 Legătura între grinzi şi pereţi

- înlocuirea completă a elementelor degradate sau slabe şi înlocuirea lor cu elemente noi, suficient de rezistente şi rigide. La limită, în cazul unor planşee complet degradate sau foarte slabe în raport cu încărcările aferente, soluţia poate fi înlocuirea completă a planşeului.

a b


6-4

(2) Pentru asigurarea stabilităţii planşeului pe durata lucrărilor de consolidare se vor prevedea sprijiniri adecvate. F.6.5.2 Măsuri pentru îmbunătăţirea legăturilor dintre planşeul de lemn şi pereţii de

zidărie (1) Alcătuirea planşeului trebuie să permită transmiterea încărcărilor masice orizontale la structura verticală a construcţiei. Când acest rol nu poate fi îndeplinit în condiţii de siguranţă (rezemări insuficiente ale grinzilor, forţe verticale insuficiente pe zidărie care să asigure o frecare eficientă, mortarul zidăriei este degradat etc.) sunt necesare măsuri speciale de legare a elementelor planşeului de pereţii structurali de zidărie. (2) În vederea realizării acestei cerinţe se introduc dornuri de prindere care lucrează la forfecare (fig. F.6.3) sau/şi se montează tiranţi de oţel, de preferat pretensionaţi, prevăzuţi cu ancoraje adecvate la legătura cu peretele. Tiranţii care pot îndeplini şi suplimentar rolul de solidarizare a pereţilor de pe cele două direcţii se vor dispune cu precădere în lungul pereţilor paraleli cu direcţia de atac seismic pentru care se prevăd tiranţii.

Figura F.6.4 Planşeu de lemn alcătuit din grinzi (pe direcţia y), antretoaze şi toroane de oţel (pe direcţia x) şi acoperite de elemente de placaj fixate cu cuie de grinzi şi

antretoaze

F.6.5.3 Măsuri pentru sporirea rigidităţii planşeelor în planul lor (1) Sporirea rigidităţii în planul planşeelor este necesară pentru multe din construcţiile de zidărie cu planşee de lemn, la care aceste elemente nu au fost concepute ca diafragme orizontale.


6-5

(2) Cu caracter exemplificativ în fig. F.6.4, F.6.5 şi F.6.6 se prezintă câteva soluţii de rigidizare a planşeelor de lemn:

(i) Soluţia din fig. F.6.4 constă în introducerea unor tiranţi de oţel, de o parte şi de alta a grinzilor secundare şi a unei podine rigide din plăci de placaj gros de lemn prinsă cu cuie de grinzile de pe cele două direcţii.

Figura F.6.5 Diafragma parţială. Cazul unui planşeu de lemn cu grinzi şi antretoaze

(fără panouri fixate cu cuie), rigidizate prin contrafise de rigidizare alcătuite din elemente de lemn şi toroane de oţel

(ii) Soluţia prezentată principial în fig. F.6.5 constă în introducerea de contravântuiri metalice, pentru a realiza împreună cu elementele de lemn ale planşeului grinzi cu zăbrele pe ambele direcţii. Aceste elemente rigide sunt în măsură să transmită forţele de inerţie orizontale la pereţii structurali.

Figura F.6.6 Rigidizarea planşelor din lemn cu grinzi rezemate pe direcţii diferite

în cadrul aceluiaşi nivel


6-6

(iii) Turnarea unui strat de beton (mortar) armat peste podina planşeului de lemn, conectat de pereţii de zidărie. Această soluţie este aplicabilă dacă fundaţiile şi terenul de fundare sunt în măsură să preia suplimentul de încărcare dat de greutatea plăcii de beton. Dacă se contează pe grinzile de lemn ca grinzi de planşeu (când placa de beton este subţire), trebuie realizată conectarea între cele două elemente. Dacă grinzile de lemn nu au capacitatea de a susţine placa de beton armat pe durata turnării şi întăririi betonului (în situaţia în care placa de beton armată este concepută să preia singură încărcarea verticală a planşeului) se vor prevedea susţineri provizorii pe durata execuţiei. (3) În situaţia în care grinzile de lemn din panouri de planşeu situate de o prte şi de lta a pereţilor structurali au orientări diferite, pentru solidarizarea celor două zone de planşeu şi rigidizarea planşeului în ansamblu se pot aplica contravântuiri locale în X, ca în fig. F.6.6.

Figura F.6.7 Legătura între grinzile de acoperiş şi perete


6-7

6.6 Consolidarea şarpantelor (1) Măsurile de consolidare ale şarpantelor de lemn au în vedere de regulă, unul sau mai multe din următoarele obiective:

(i) îmbunătăţirea legăturii între baza şarpantei şi pereţii structurali de zidărie pentru realizarea unui transfer eficient al forţelor orizontale de la nivelul şarpantei la pereţi.

(ii) sporirea rigidităţii în planul acoperişului pentru realizarea în cât mai mare măsură a unei acţiuni solidare a pereţilor de zidărie, în preluarea forţelor orizontale.

(iii) sporirea rigidităţii elementelor principale ale structurii acoperişului (arcelor, fermelor) în planul acestora. (2) Legăturile dintre şarpanta de lemn şi pereţii structurali de zidărie se pot îmbunătăţi prin măsuri ca în fig. F.6.7, constând în introducerea unor conectori metalici, piese cornier sau plăci de oţel sudate prinse ca buloane şi pene de nodul inferior al şarpantei şi cosoroabă.

Figura F.6.8 Rigidizarea ansamblului acoperişului şarpantelor cu ferme

(3) Rigidizarea şarpantei se poate realiza prin (fig. F.6.8): - prevederea unor contravântuiri în planul căpriorilor; - introducerea unor grinzi la nivelul tălpii (corzii) inferioare, perpendicular pe aceasta,

suspendată de căpriori, la coama şarpantei.


6-8

Figura F.6.9 Rigidizarea acoperişurilor din arce sau ferme cu deschideri mari

(4) Creşeterea rigidităţii arcelor la acoperişuri cu deschidere mare se poate obţine prin introducerea unor zăbrele (montanţi şi diagonale, între arc şi tirant) (fig. F.6.9a). În cazul fermelor de lemn, sporirea rigidităţii în planul lor se poate obţine prin îndesirea zăbrelelor (fig. F.6.9b).

a) cu montanţi amplasaţi la distanţe reduse b) cu diagonale de contravântuire continue pe un nivel

Figura F.6.10 Structuri de rezistenţă cu schelet portant

6.7 Consolidarea elementelor structurii verticale a construcţiilor de lemn (stâlpi, pereţi) (1) Lucrările de reparaţii a elementelor degradate sau defomate se realizează prin înlocuirea părţilor degradate sau/şi întărirea lor cu piese de lemn sau oţel prinse cu cuie sau buloane, direct sau prin intermediul ecliselor. Îndepărtarea părţilor degradate se face prin tăieturi transversale la 90°, care să asigure un contact cât mai complet, pe toate suprafaţa între piesele înnădite.


6-9

(2) Consolidarea pereţilor structurali de lemn are drept scop sporirea rigidităţii şi/sau rezistenţei structurii la forţe orizontale. (3) Obiectivele consolidării precizate la (2) se realizează prin măsuri cum sunt: - pevederea unor montanţi la distanţe mici cu legături transversale sau diagonale de contravântuiri din lemn; - aplicarea unei închideri din plăci de placaj, PAL (plăci aglomerate din lemn), fixate cu cuie sau buloane de structura verticală (stâlpi şi rigle); - introducerea unor contravântuiri din oţel-beton sau din profile metalice.


7-1

F.7 PROCEDEE DE INTERVENŢIE PENTRU COMPONENTELE NESTRUCTURALE DIN CLĂDIRI (CNS)

F.7.1 Obiect şi domeniu de aplicare

În condiţiile în care, până în prezent în România nu există documentaţia şi experienţa necesară pentru proiectarea lucrărilor de reducere a riscului seismic pentru componentele nestructurale (CNS) ale clădirilor, prezentul capitol are ca scop:

- stabilirea principiilor pentru fundamentarea lucrărilor de reducere a riscului seismic al CNS din clădirile existente;

- formularea criteriilor generale pentru alegerea soluţiilor de intervenţie;

- prezentarea unor soluţii tehnice de intervenţie utilizate curent în practică pe plan mondial.

Ansamblul lucrărilor şi procedurilor de intervenţie folosite pentru reducerea riscului seismic al CNS va fi denumit generic în cele ce urmează reabilitare seismică a CNS.

Diferitele categorii de lucrări de intervenţie prezentate în acest capitol au ca scop general aducerea CNS din clădirile existente cât mai aproape de nivelul de asigurare preconizat pentru CNS din clădirile noi. Este evident că, din cauza diversităţii practic nelimitate a CNS şi, în particular, a condiţiilor în care acestea sunt ataşate de elementele de construcţie structurale şi/sau nestructurale procedeele de reducerea riscului seismic date în continuare nu pot decât să rămână la nivelul principiilor şi al recomandărilor generale şi nu pot fi aplicate în toate situaţiile fără o analiză inginerească prealabilă. În cele mai multe cazuri, în special în cazul echipamentelor şi mobilierului, dar şi în cazul altor categorii de CNS (pereţi despărţitori uşori, de exemplu) măsurile de asigurare la acţiunea seismică a CNS trebuie să fie stabilite de producător pe baza studiilor şi experimentărilor proprii. Acestea trebuie să se refere la definirea regimului seismic în care produsele respective pot fi utilizate (prin studiile de calificare seismică) şi la condiţiile de prindere de elementele de construcţie.

Lucrările de intervenţie pentru reabilitare seismică prezentate în acest capitol se aplică tuturor CNS din clădiri definite în P 100-1/2006, 10.1.2(2), dacă acestea nu satisfac nivelurile de performanţă corespunzătoare cerinţelor de performanţă stabilite de beneficiar.

Pentru componentele care prezintă risc seismic redus, prevăzute în P 100-1/2006, lucrările de reabilitare se execută numai în situaţiile în care s-a produs deteriorarea componentei şi/sau a prinderilor respective astfel încât aceasta prezintă pericol pentru siguranţa vieţii sau nu îşi mai poate îndeplini funcţiunea în clădire. În această categorie se încadrează:

I. Componentele arhitecturale, în afara celor din grupa A1 care sunt aşezate pe faţadele către spaţii publice sau cu aglomerări de persoane, pentru:

- clădirile din clasa de importanţă I, din zonele seismice cu ag ≤ 0,12g, - clădirile din clasa de importanţă II, pentru zona seismică cu ag = 0,08g;

II. Echipamentele electromecanice şi mobilierul, pentru: - clădirile din clasele de importanţă I şi II, din zonele seismice cu ag ≤ 0,12g, - clădirile din clasa de importanţă III, pentru zona seismică cu ag = 0,08g;

III. Componentele de instalaţii, în afara celor din grupa B4, se exceptează de la aplicarea măsurilor sistematice de reabilitare seismică pentru:

- clădirile din clasele de importanţă I şi II, din zonele seismice cu ag ≤ 0,12g,


7-2

- clădirile din clasa de importanţă III, pentru zona seismică cu ag = 0,08g;

IV. Componentele din categoriile B (cu excepţia B4), C şi D, pentru care factorul de importanţă stabilit conform P 100-1/2006 este γCNS ≤1, indiferent de zona seismică şi de clasa de importanţă a construcţiei, dacă îndeplinesc următoarele două condiţii:

- sunt montate la înălţime mai mică de 1,50 m peste nivelul planşeului; - au greutate totală maximă în exploatare mai mică de 0,20 kN.

Lista detaliată a CNS pentru care se aplică lucrările sistematice de intervenţie din acest Capitol este următoarea:

A. Componente arhitecturale (elemente de construcţie)

A.1.Elemente ataşate anvelopei construcţiei:

- finisaje, elemente de protecţie termică sau decoraţii din cărămidă, beton, piatră, materiale ceramice, sticlă sau similare care au ca suport elementele de închidere, structurale sau nestructurale;

- copertine, balustrade, atice, marchize, profile ornamentale, statui; - firme, reclame, antene de televiziune.

A.2.Elemente ale anvelopei:

- elementele nestructurale ale anvelopei - panouri de închidere din zidărie sau din beton armat, pline sau vitrate, montanţi, rigle, buiandrugi, centuri şi alte elemente care nu fac parte din structura principală a construcţiei;

- faţade cortină, vitrate sau opace, luminatoare; - placajele pe faţade (din zidărie, ceramice, piatră, lemn etc.); - tâmplăriile înglobate, inclusiv geamurile/sticla.

A.3.Elemente de compartimentare interioară fixe sau amovibile, indiferent de materialul din care sunt făcute, inclusiv finisajele, tâmplăriile înglobate şi geamurile/sticla:

- între încăperile curente sau între încăperi şi spaţii comune (coridoare, atriumuri); - la scări şi cajele ascensoarelor; - la ieşirile din clădire; - compartimentări anti-incendiu.

A.4.Tavane aderente sau suspendate, indiferent de material.

A.5.Pardoseli înălţate (planşee tehnice)

B. Instalaţii:

B.1.Instalaţii sanitare

B.2.Instalaţii electrice/iluminat: - canale de cabluri; - dulapuri şi panouri electrice; - corpuri de iluminat, curente şi de siguranţă

B.3.Instalaţii de încălzire, de condiţionare şi de ventilaţie

B.4.Instalaţii speciale cu utilaje care operează cu abur sau cu apă la temperaturi ridicate (bucătării, spălătorii etc.)

B.5. Instalaţii de siguranţă: - alimentare cu energie electrică; - detectoare de fum/incendiu;


7-3

- sisteme automate de stingere a incendiilor (sprinklere); - instalaţii de evacuare a fumului; - instalaţii de semnalizare.

C. Echipamente electromecanice:

C.1.Ascensoare

C.2. Scări rulante

D. Mobilier şi alte dotări:

D.1.Mobilier profesional: de birou (rafturi, dulapuri), din unităţi medicale, de cercetare, inclusiv sistemele de computere, mobilier şi exponate din muzee de importanţă naţională.

D.2.Mobilier şi dotări speciale din construcţii din clasa de importanţă I: panouri de control şi comandă ale dispeceratelor din servicii de urgenţă, din unităţi de pompieri, poliţie, centrale telefonice, echipamente din staţii de radiodifuziune, televiziune şi similare.

D.3.Rafturi din magazine şi din depozite accesibile publicului.

Soluţiile de reabilitare seismică a CNS date în acest capitol nu pot fi utilizate pentru reabilitarea seismică a CNS din clădirile monument istoric fără acordul autorităţilor competente.

F.7.2 Scopul reducerii riscului seismic al CNS

Lucrările de reabilitare seismică a CNS au ca scop reducerea următoarelor categorii de risc seismic:

- afectarea siguranţei vieţii (SV); - pierderi importante de valori materiale şi culturale (PV); - întreruperea funcţionării normale a clădirii (IF).

F.7.3 Criterii generale pentru alegerea şi verificarea soluţiei de intervenţie

Alegerea soluţiei de reducere a riscului seismic al CNS care determină, în cele din urmă, amploarea şi complexitatea lucrărilor necesare, se face având în vedere:

A. Răspunsul seismic al structurii principale (ductil/fragil).

Structurile cu răspuns ductil impun deplasări relative de nivel mari componentelor nestructurale pentru cerinţa de siguranţa vieţii. Există premizele ca pentru acest nivel de solicitare deteriorarea CNS să fie mult mai extinsă şi ca un număr mare de CNS să se desprindă de structură.

Figura F.7.1 Curbele "Forţă seismică - deplasare laterală" pentru structuri ductile/neductile


7-4

B. Efectul dominant pentru răspunsul CNS: efectul seismic direct şi/sau indirect (conform tabelului F.7.1).

Componentele sensibile la efectul indirect sunt mai vulnerabile în cazul structurilor ductile. De asemenea trebuie să remarcat şi faptul că, în cazul unei grupe de CNS, preponderenţa efectului direct/indirect, arătată în tabelul F.7.1 se poate inversa. De exemplu, pentru elementele ataşate anvelopei, efectul direct poate deveni predominant sau cel puţin echivalent cu efectul indirect atunci când greutatea proprie a CNS este excesivă (elemente decorative cu dimensiuni/ grosimi mari din piatră sau din beton).

Tabelul F.7.1 Categoria componentei nestructurale Tipul verificării

Efect direct

Efect indirect A Componente arhitecturale

A1

Elemente ataşate anvelopei: finisaje, elemente de protecţie termică sau decoraţii din cărămidă, beton, piatră, materiale ceramice, sticlă sau similare, care au ca suport elementele de închidere, structurale sau nestructurale (elemente lipite de faţadă sau ancorate de faţadă)

V2

V1

Copertine, balustrade, atice, profile ornamentale, marchize, statui, firme/reclame rezemate în consolă, antene V1 ----

A2

Elementele structurii proprii a anvelopei - panouri de perete pline sau vitrate, montanţi, rigle, buiandrugi, centuri şi alte elemente care nu fac parte din structura principală a construcţiei; tâmplăriile înglobate, inclusiv geamurile/sticla

V2

V1

A3 Elemente de compartimentare interioară fixe sau amovibile (inclusiv finisajele şi tâmplăriile înglobate): grele şi uşoare V2 V1

A4 Tavane suspendate: - aplicate direct pe structură - suspendate

V1 V2

...... V1

B1÷B4 Echipamente, utilaje V1 ----- Conducte şi ţevi V1 V2

C1÷C2 Echipamente electromecanice V1 V2 D1÷D3 Mobilier şi alte dotări V1 ----

În tabelul F.7.1 notaţiile sunt:

- V1 - verificare principală - V2 verificare suplimentară

C. Nivelul de vulnerabilitate seismică al CNS, identificat conform P 100-3/2008, anexa E.

D. Categoria de risc seismic, dintre cele menţionate mai sus, care decurge din diferitele tipuri de deteriorare probabile.

E. Cerinţele de performanţă stabilite pentru clădire după reabilitare.

F. Severitatea acţiunii seismice de proiectare la amplasament.

Aşa cum s-a arătat anterior, în zonele seismice cu intensitate scăzută/moderată a acţiunii seismice preocupările privitoare la reducerea riscului seismic al CNS se restrâng numai la acele componente care prezintă risc pentru siguranţa vieţii persoanelor din exteriorul clădirii şi la cele care asigură funcţionarea clădirilor din clasa de importanţă I. Dimpotrivă, în zonele seismice cu acceleraţii aşteptate mari/foarte mari (orientativ ≥ 0,20g) reducerea riscului seismic al CNS poate fi necesară şi pentru satisfacerea cerinţei de limitare a degradărilor (mai ales în clădirile în care valoarea CNS reprezintă un procent ridicat din valoarea totală a clădirii).


7-5

G. Costurile estimate

Acest parametru este adesea neglijat sau interpretat în mod eronat. Pentru analiza oportunităţii lucrărilor de intervenţie trebuie să se ţină seama de cele trei componente ale costului lucrărilor:

i. Costul reabilitării structurale.

Depinde de nivelul de avarii produs de cutremur sau prognozat printr-o expertiză tehnică şi de nivelul de performanţă seismică propus după intervenţie;

ii. Costurile reabilitării componentelor nestructurale.

Raportul între costurile reabilitării elementelor structurale şi cele aferente componentelor nestructurale este variabil în limite largi. Acest raport depinde de:

- raportul valoric intre subsistemul structură şi subsistemul CNS al clădirii;

- nivelul de protecţie seismică iniţială al CNS;

- efecte conexe ale intervenţiilor (de exemplu necesitatea modificării traseelor de instalaţii ca urmare a consolidării unor elemente structurale/nestructurale).

iii. Costurile refacerii finisajelor (care, în general depind indirect de severitatea cutremurului, prin amploarea intervenţiilor la structură şi la elementele nestructurale).

Valoarea costurilor reabilitării componentelor nestructurale şi a refacerii finisajelor este în cele mai multe cazuri superioară costurilor reabilitării structurale propriu zise. Sporurile cele mai mari se regăsesc în cazul clădirilor pentru care ponderea elementelor nestructurale şi a mobilierului în costul total este mare.

Figura F.7.2 Ponderea relativă a costurilor CNS pentru clădiri cu diferite funcţiuni

Ca şi în cazul costurilor unei investiţii noi, costurile reabilitării trebuie să fie analizate având în vedere:

- Costurile iniţiale ale reabilitării - care sunt mai mari atunci când intervenţia este mai amplă (adică pe măsură ce probabilitatea de deteriorare Pf scade, respectiv probabilitatea lipsei de avarii (1-Pf) scade.

- Costurile avarierii seismice ulterioare reabilitării - provenite din pierderile care se produc după alte cutremure şi costurile lucrărilor de intervenţie care pot deveni necesare după acestea în restul perioadei de exploatare. Este evident că în măsura în care lucrările de intervenţie sunt mai importante - şi deci mai costisitoare - probabilitatea apariţie unor avarii ulterioare scade şi prin urmare, cheltuielile ulterioare vor fi mai reduse.


7-6

Figura F.7.3 Variaţia costurilor reabilitării seismice în funcţie de nivelul de siguranţă obţinut

Eficienţa măsurilor constructive şi a detaliilor de execuţie prevăzute în soluţia tehnică de reabilitare cu nivelurile de performanţă seismică cerute după reabilitare, se verifică după cum urmează:

a. calitativ, în raport cu măsurile constructive prevăzute pentru CNS din clădirile noi, conform P 100-1/2006, cap.10;

b. prin calcul, folosind prevederile şi parametrii de proiectare din P 100-1/2006, 10.3. pentru:

- componenta reabilitată; - prinderile acesteia de structură sau, după caz, de o altă CNS; - elementul structural sau CNS de care este prinsă componenta reabilitată (verificarea

locală a capacităţii de rezistenţă a acestora).

F.7.4 Definirea cerinţelor de performanţă seismică ale clădirii după reabilitarea seismică

Proiectarea lucrărilor de intervenţie pentru reabilitarea seismică a CNS se face pe baza Cerinţelor de Performanţă (CP) pentru clădirea în ansamblu care sunt stabilite de investitor / utilizator. Cerinţele de Performanţă definesc modul de comportare/nivelul de deteriorare acceptat de investitor/utilizator, după reabilitare, în cazul producerii unui cutremur de o anumită severitate (cu un anumit Interval Mediu de Recurenţă).

Se definesc două categorii de cerinţe de performanţă seismică:

A. Cerinţe de performanţă de bază (CPB) - a se vedea P 100-1/2006:

- Limitarea degradărilor

- Siguranţa vieţii

B. Cerinţe de performanţă superioare (CPS), care derivă din cerinţa de performanţă de bază limitarea degradărilor, în funcţie de facilităţile de utilizare/funcţionare disponibile după cutremurul cu intensitatea corespunzătoare acestui cerinţă de performanţă:

- Clădire complet funcţională: dacă s-au produs numai deteriorări foarte uşoare ale CNS astfel încât toate categoriile de CNS din clădire sunt capabile să satisfacă funcţiunile pe care le îndeplineau înainte de cutremur;

- Clădire care poate fi ocupată imediat: dacă s-au produs deteriorări uşoare ale CNS dar este asigurată integritatea şi funcţionarea căilor de acces şi a sistemelor vitale. Celelalte categorii de instalaţii pot fi întrerupte sau pot funcţiona sub parametrii normali. Riscul pentru siguranţa vieţii din cauza avariilor nestructurale este foarte scăzut.


7-7

Cerinţa de performanţă a investitorului/utilizatorului, se stabileşte prin tema de proiectare astfel încât:

- nu este, în nici un caz, inferioară prevederilor din reglementările tehnice în ceea ce priveşte cerinţa de siguranţa vieţii (cerinţă de performanţă de bază);

- poate fi inferioară prevederilor din reglementările tehnice în ceea ce priveşte cerinţa de limitare a degradărilor, dacă adoptarea acestei soluţii este justificată de un calcul economic; o cerinţă de performanţă redusă, poate fi acceptată/adoptată, dacă perioada de exploatare prevăzută după intervenţie este mai scurtă decât intervalul mediu de recurenţă pentru seismul corespunzător cerinţei de limitare a degradărilor.

În cazul clădirilor existente din clasele de importanţă şi de expunere I şi II, datorită diversităţii şi complexităţii funcţiunilor, stabilirea cerinţelor de performanţă se poate face diferenţiat. Astfel pentru unele părţi ale clădirii/zone funcţionale se poate stabili o cerinţă superioară în timp ce pentru restul clădirii se poate stabili numai una dintre cerinţele de bază. Observaţie. În unele coduri de proiectare şi în literatura de specialitate, pentru noţiunea "cerinţă de performanţă" se foloseşte termenul "cerinţă de performanţă". Cerinţele de "siguranţă a vieţii" şi de "limitare a degradărilor" sunt denumite "cerinţă de bază"

F.7.5 Stabilirea nivelurilor de performanţă ale CNS în concordanţă cu cerinţele de performanţă ale clădirii

Nivelul de performanţă seismică a unei componente nestructurale este definit prin gradul de afectare/deteriorare/deteriorare după un cutremur de severitate dată.

Pentru fiecare categorie de CNS se pot defini mai multe niveluri de /deteriorare/deteriorare mergând de la nivelul definit convenţional "0" - nici un efect negativ - până la nivelul maxim definit convenţional "1" - ieşire din funcţiune/ distrugere totală. Ieşirea din funcţiune a unei CNS într-o clădire cu cerinţă de performanţă clădire complet funcţională constituie un eveniment de nivel "1". Ruperea / prăbuşirea unei CNS constituie eveniment de nivel "1" pentru toate cerinţele de performanţă.

Pentru atingerea cerinţelor de performanţă seismică a clădirii după efectuarea lucrărilor de reabilitare seismică, sunt necesare următoarele condiţii:

- realizarea nivelurilor de performanţă corespunzătoare pentru structura clădirii;

- realizarea nivelurilor de performanţă specifice pentru fiecare categorie de CNS

Nivelurile de performanţă seismică ale CNS după reabilitare, asociate cerinţei de performanţă siguranţa vieţii, se stabilesc, de regulă, diferenţiat, în funcţie de riscul potenţial care decurge, în primul rând, din poziţia în clădire a componentelor care sunt susceptibile de cădere parţială/totală, în următoarea ordine descrescătoare:

- în/către spaţii unde sunt posibile aglomerări de persoane;

- către/pe căile de evacuare (în interiorul/exteriorul clădirii);

- în interiorul încăperilor cu funcţiuni esenţiale, în cazul clădirilor din clasa de importanţă I;

- în spaţiile/încăperile cu funcţiuni curente.

CNS a căror deteriorare poate conduce la întreruperea funcţionării normale (IF) şi nivelul de performanţă seismică al acestora după reabilitare, se stabilesc de personalul de specialitate al unităţilor respective, în funcţie de cerinţele de performanţă fixate.


7-8

Nivelul de performanţă al CNS corespunzător cerinţei clădire complet funcţională este identic cu nivelul de performanţă al CNS pentru clădire care poate fi ocupată imediat în ceea ce priveşte componentele arhitecturale (elementele de construcţie) dar impune cerinţe suplimentare pentru instalaţii, echipamente electromecanice, mobilier şi alte dotări. Definirea celor două niveluri de performanţă şi descrierea stărilor de deteriorare corespunzătoare ale CNS este dată în P 100-3/2008, anexa E, E.1.3.

F.7.6 Inventarierea CNS

Inventarierea CNS din clădire este o operaţie care precede stabilirea lucrările de intervenţie şi permite aprecierea volumului general al acestora. Inventarierea se face pe categorii/tipuri de componente, pe grupe diferenţiate având în vedere riscul pentru siguranţa vieţii care ar putea fi generat de deteriorarea CNS. În principal acest risc depinde de poziţia CNS în clădire:

- către/pe căile de acces/evacuare (în interiorul/exteriorul clădirii);

- în interiorul încăperilor cu funcţiuni esenţiale, în cazul clădirilor din clasa de importanţă I; - în spaţiile/încăperile cu funcţiuni curente/secundare.

Pentru fiecare dintre acestea se consemnează numărul elementelor şi poziţia lor în clădire. Tabelul de inventariere prezentat în continuare poate conţine şi o rubrică destinată aprecierilor privind necesitatea intervenţiei (în principal în funcţie de riscul pe care îl prezintă componenta respectivă).

Nr. camera + localizare Descrierea CNS Cant U.M. Descrierea prinderilor Starea generală Interv.

Parter-1/Acces Tavan suspendat 50 m2 numai verticale bună Da Parter-2/Depozit Tavan suspendat 100 m2 numai verticale bună Nu …… ……. … … …… …. …

Inventarierea se referă la componentele nestructurale enumerate la F.7.1. Separat se face inventarierea componentele nestructurale exceptate de la lucrările de reabilitare, numai dacă acestea prezintă deficienţe sau avarii care pun în pericol siguranţa vieţii sau împiedică funcţionarea normală a clădirii.

F.7.7 Evaluarea vulnerabilităţii şi a riscului seismic ale CNS

Evaluarea vulnerabilităţii seismice şi a riscului seismic se face pentru toate grupele de componente incluse în documentele de inventariere.

F.7.7.1 Evaluarea vulnerabilităţi seismice a CNS

Evaluarea vulnerabilităţii seismice a fiecărei categorii/tip de CNS se face în raport cu criteriile de acceptare, calitative şi cantitative, date în P 100-3/2008, anexa E. Criteriile calitative se referă la alcătuirea şi starea de conservare a legăturilor şi a CNS, iar criteriile cantitative la capacitatea de rezistenţă a CNS şi a prinderilor respective raportată la cerinţa de performanţă care se verifică (după caz, siguranţa vieţii şi/sau limitarea degradărilor, sau, eventual, şi la unul dintre cerinţele de performanţă ridicate). Pe baza acestor criterii, folosind raţionamente inginereşti şi/sau în funcţie de rezultatele calculului condus conform P 100-3/2008, anexa E, fiecare CNS este încadrată într-una din următoarele categorii de vulnerabilitate:


7-9

a. Vulnerabilitate seismică ridicată: Componenta nu este ancorată sau prinderile au calitate necorespunzătoare (de exemplu, sunt insuficiente, executate incorect sau puternic degradate) şi din această cauză există o probabilitate ridicată de cădere la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare cerinţei de performanţă stabilite. Căderea poate fi provocată de acţiunea directă sau indirectă a cutremurului. În aceiaşi categorie pot fi încadrate şi CNS care nu prezintă defecţiuni majore de ancorare dar pentru care există una dintre următoarele limitări ale capacităţii de rezistenţă:

− forţa capabilă este mai mică decât ½ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) din P 100-3/2008; sau

− deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere este mai mică decât ½ din deplasarea relativă calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2.

b. Vulnerabilitate seismică moderată: Componenta este ancorată dar prinderile prezintă un grad redus de siguranţă astfel încât există o probabilitate de cădere care nu poate fi neglijată la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare cerinţei de performanţă stabilite. Căderea poate fi provocată de acţiunea directă sau indirectă a cutremurului.

În aceiaşi categorie pot fi încadrate şi CNS care sunt ancorate corespunzător dar pentru care există una dintre următoarele limitări: − forţa capabilă este cuprinsă între ½ ÷ ⅔ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) din

P 100-3/2008, sau

− deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere este cuprinsă între ½ ÷ ⅔ din deplasarea relativă calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2.

c. Vulnerabilitate seismică scăzută: Componenta este corect ancorată (în condiţii comparabile cu cele cerute pentru clădirile noi, conform P 100-1/2006, 10.4.1) şi prinderile prezintă un grad suficient de siguranţă, astfel încât există o probabilitate de cădere care poate fi neglijată la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare cerinţei de performanţă stabilite. Căderea poate fi provocată de acţiunea directă sau indirectă a cutremurului. În cazul în care componenta se află pe/către spaţiile cu aglomerare de persoane sau pe căile de evacuare, pentru a fi încadrată în această categorie, componenta trebuie să satisfacă şi următoarele condiţii suplimentare: − forţa capabilă să fie mai mare decât ¾ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) din

P 100-3/2008, şi

− deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere să fie mai mare decât ¾ din deplasarea relativă calculată conform P 100-1/2006, 10.3.2.

F.7.7.2 Evaluarea riscului seismic al CNS

Evaluarea riscului care rezultă din deteriorarea seismică se face folosind tabelele E.1a şi E.1b din P 100-3/2008. Având în vedere componentele exceptate menţionate mai sus, acestea capătă următoarea formă simplificată.


7-10

Tabel F.7.2a Componente arhitecturale

Tipul elementului ag Nivelul de risc

SV IF PV Pereţi despărţitori din zidărie (pe căile de acces)

0,12÷0,16g H (H) H (M) H (L) ≥0,20g H (H) H (M) H (L)

Pereţi despărţitori uşori (pe căile de acces)

0,12÷0,16g M (H) M (M) H (L) ≥0,20g M (H) H (M) H (L)

Tavane suspendate (pe căile de acces)

0,12÷0,16g M (H) M (M) M (L) ≥0,20g H (H) H (M) H (L)

Corpuri de iluminat suspendate

0,12÷0,16g H L L ≥0,20g H M M

Iluminat de siguranţă 0,08g L L L 0,12÷0,16g M L L ≥0,20g H M L

Uşi principale de acces 0,08g L L L 0,12÷0,16g L L L ≥0,20g M M M

Scări 0,08g L L L 0,12÷0,16g H M L ≥0,20g H M H

Parapeţi, cornişe, atice, ornamente exterioare

0,08g M M L 0,12÷0,16g H H L ≥0,20g H H L

Faţade din sticlă 0,08g L L L 0,12÷0,16g M M L ≥0,20g H M M

Tabel F.7.2b Instalaţii şi echipamente

Tipul elementului ag Nivelul de risc

SV PV IF

Generator electric de rezervă 0,12÷0,16g L M H ≥0,20g L H H

Transformator electric 0,12÷0,16g L L L ≥0,20g M M M

Instalaţii de sprinklere 0,12÷0,16g L M M ≥0,20g M H H

Reţele de apă caldă şi rece 0,12÷0,16g M M M ≥0,20g M M M

Componentele ascensoarelor (cabluri, şine, contragreutate)

0,12÷0,16g H M M ≥0,20g H M M

Scări rulante 0,12÷0,16g L M L ≥0,20g L M L

Boilere şi vase de presiune în locuinţe

0,08g L L L 0,12÷0,16g M H L ≥0,20g M H L

Aparate de condiţionare montate pe acoperiş

0,12÷0,16g L M L ≥0,20g M H M

Boilere şi aparate de condiţionare în încăperi

0,08g L L L 0,12÷0,16g H M L ≥0,20g H M L

Coşuri de fum şi ventilaţie la locuinţe

0,08g L L L 0,12÷0,16g M M L ≥0,20g H M M


7-11

În tabelele F.7.2a şi F.7.2b nivelurile de risc seismic ale CNS sunt definite având în vedere următoarele categorii de consecinţe:

⇒ Risc ridicat (H): - consecinţe negative majore din punct de vedere al utilizării normale a clădirii; - risc ridicat de pierdere a vieţii şi/sau de rănire gravă pentru ocupanţi sau pentru persoanele

din exteriorul clădirii.

⇒ Risc moderat (M): - consecinţe negative moderate din punct de vedere al utilizării normale a clădirii; - risc redus-moderat de rănire pentru ocupanţi sau pentru persoanele din exteriorul clădirii.

⇒ Risc scăzut (L): - consecinţe negative reduse din punct de vedere al utilizării normale a clădirii; - absenţa riscului sau risc redus de rănire pentru ocupanţi sau pentru persoanele din

exteriorul clădirii.

F.7.8 Ordinea de prioritate a lucrărilor de reabilitare seismică a CNS

Stabilirea ordinii de prioritate a lucrărilor de reabilitare seismică a CNS are ca scop:

- identificarea CNS care prezintă cel mai ridicat nivel de risc, în raport cu cerinţa de performanţă considerat, pentru abordarea cu prioritate a lucrărilor de reabilitare a acestora;

- optimizarea duratei de intervenţie şi a efortului financiar al investitorului.

Ordinea de prioritate se stabileşte prin asocierea categoriei de vulnerabilitate a CNS cu nivelul de risc care decurge din deteriorarea seismică a componentelor conform tabelului

Tabelul F.7.3 Categoria de vulnerabilitate

Nivelul de risc H-ridicat M-moderat L-scăzut

Ridicată 1 4 7 Moderată 2 5 8 Scăzută 3 6 9

Observaţii i. În cazul în care reabilitarea se face pentru cerinţa siguranţa vieţii în tabelul F.7.3. se introduc nivelurile de risc corespunzătoare coloanei SV din tabelele F.7.2a şi F.7.2b, pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

ii. În cazul în care reabilitarea se face numai pentru cerinţa limitarea degradărilor în tabelul F.7.3 se introduce cel mai ridicat nivel de risc din coloanele IF sau PV din tabelele F.7.2a şi F.7.2b, pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

Exemple

1o Clădire situată în Bucureşti (ag = 0,24g)

1a. Parapeţi din zidărie nearmată

- risc pentru siguranţa vieţii "H" (conform tabel F.7.2a)

- vulnerabilitate ridicată (identificată prin examinare vizuală şi/sau calcul - parapet înalt h = 1,00 m, cu grosime, inclusiv tencuiala, 15 cm, fără elementele de legătură cu structura)

- grupa de prioritate "1" pentru cerinţa de performanţă siguranţa vieţii.


7-12

1b. Tavan suspendat pe căile de evacuare


- risc de pierderi economice "L" (conform tabel F.7.2a)

- risc de întrerupere a funcţiunii "M" > "L"

- vulnerabilitate moderată (identificată prin examinare vizuală şi/sau calcul - legături insuficiente, rezemări insuficiente ale unor panouri)

- grupa de prioritate "2" pentru cerinţa de performanţă "siguranţa vieţii"

- grupa de prioritate "5" pentru cerinţa de performanţă "limitarea degradărilor.

2o Clădire situată la Sibiu (ag = 0,16g)

2a. Faţadă cortină

- risc pentru siguranţa vieţii "M" (conform tabel F.7.2a)

- vulnerabilitate moderată (identificată prin examinare vizuală şi/sau calcul - spaţii libere insuficiente la unele panouri de sticlă rezultate din inexactităţi de montaj)

- grupa de prioritate "5" pentru cerinţa de performanţă siguranţa vieţii.

2b. Tavan suspendat pe căile de evacuare


- risc de pierderi economice "L" (conform tabel F.7.2a)

- risc de întrerupere a funcţiunii "M" > "L"

- vulnerabilitate scăzută (identificată prin examinare vizuală şi/sau calcul - există legături înclinate întinse, nu există elemente rigide care să preia tendinţa de deplasare pe verticală)

- grupa de prioritate "3" pentru cerinţa de performanţă "siguranţa vieţii"

- grupa de prioritate "6" pentru cerinţa de performanţă "limitarea degradărilor". Abordarea lucrărilor de reabilitare a CNS, în ordinea de prioritate stabilită ca mai sus, nu se referă la clădirile la care CNS prezintă avarii grave sau care prezintă degradări majore ale materialelor de construcţie care pot conduce la prăbuşiri parţiale / totale ale acestora, cu precădere către spaţii accesibile publicului, sub efectul unor cutremure de intensitate scăzută (de exemplu în cazul replicilor la şocul principal al unui cutremur major).

F.7.9 Categorii de lucrări de intervenţie şi criterii pentru alegerea acestora

În funcţie de tipul şi de severitatea deficienţelor constatate vizual sau prin calcul sau de starea de afectare suferită la un cutremur, se poate alege una dintre următoarele soluţii de reabilitare seismică a CNS:

1. Eliminare/înlocuire/modificare

2. Împiedicarea deplasărilor (răsturnare/deplasare laterală)

3. Reparare

4. Consolidare.


7-13

Alegerea soluţiei tehnice de reabilitare seismică a CNS dintre cele enumerate mai sus se face având în vedere următoarele criterii de decizie:

- starea de afectare a integrităţii fizice a CNS, provocată de cauze seismice şi/sau neseismice, aşa cum aceasta se constată în momentul inventarierii;

- vulnerabilitatea seismică a CNS la acţiunea directă/indirectă a cutremurului, rezultată în urma evaluării efectuate conform P 100-3/2008;

- funcţiunea/importanţa CNS în clădire;

- complexitatea tehnică/tehnologică şi durata de realizare a lucrărilor de reabilitare;

- influenţele posibile ale lucrărilor (soluţiei) de reabilitare asupra rezistenţei şi stabilităţii clădirii;

- considerente economice.

F.7.9.1 Reabilitarea seismică a CNS prin eliminare/înlocuire/modificare

Eliminarea CNS vulnerabile seismic este o soluţie radicală şi, de multe ori, avantajoasă din punct de vedere tehnic şi/sau economic. Pentru adoptarea acestui procedeu este necesară o analiză prealabilă complexă care să stabilească în ce măsură componentele respective sunt sau nu esenţiale pentru funcţionarea clădirii sau dacă sunt sau nu definitorii pentru aspectul clădirii.

În categoria CNS vulnerabile seismic care pot fi eliminate sunt elementele cu dimensiuni mari adăugate pe faţadă sau pe acoperişul clădirilor (antene, panouri publicitare, firme) care nu au făcut parte din proiectul iniţial al clădirii şi care sunt montate, de cele mai multe ori, fără măsurile corespunzătoare pentru asigurarea la acţiunea cutremurului. Operaţiile de eliminare a acestor CNS nu au nici un fel de influenţă asupra funcţionalităţii clădirii. Subliniem şi faptul că, prin amplasarea lor, aceste CNS reprezintă un risc foarte ridicat pentru siguranţa vieţii persoanelor din exteriorul clădirii mai ales în cazurile în care prinderile respective sau elementele de construcţie - structurale sau nestructurale - de care sunt prinse, nu au capacitatea de rezistenţă necesară.

Înlocuirea CNS vulnerabile implică eliminarea completă a acestora (inclusiv a prinderilor de structură) şi înlocuirea lor cu elemente noi, care îndeplinesc aceleaşi funcţiuni în clădire. Înlocuirea CNS implică şi realizarea unui sistem nou de prinderi / legături cu structura precum şi refacerea izolaţiilor, finisajelor şi uneori, a instalaţiilor.

Reducerea riscului seismic al CNS prin înlocuirea celor vulnerabile este posibilă numai dacă sunt îndeplinite următoarele condiţii:

- prin înlocuirea componentei nu sunt afectate funcţiunile şi aspectul clădirii sau aceste afectări sunt limitate şi/sau acceptabile pentru investitor / utilizator;

- eliminarea şi înlocuirea componentei nu afectează rezistenţa şi stabilitatea altor CNS din clădire;

- există posibilitatea realizării unor prinderi sigure de structura clădirii sau de alt CNS cu rigiditate şi rezistenţă corespunzătoare.

Prin înlocuirea CNS se pot realiza următoarele modificări favorabile ale răspunsului seismic:

i. Înlocuirea permite reducerea masei CNS şi, în consecinţă, reducerea forţei seismice în prinderile componentei de structură şi a eforturilor în elementele structurii de care este prinsă CNS respectivă.


7-14

Următoarele măsuri pot realiza acest cerinţă:

- înlocuirea pereţilor de compartimentare din zidărie cu pereţi din gips carton - un perete din cărămidă plină aşezată pe cant, tencuit pe ambele feţe cântăreşte circa 200 daN/m2 perete în timp ce un perete din două panouri de gips carton cu schelet metalic cântăreşte 30÷40 daN/m2 adică numai 15÷20% ;

- înlocuirea tavanelor grele din ipsos cu tavane din elemente uşoare;

- înlocuirea coşurilor de fum/ventilaţie din zidărie de cărămidă cu coşuri din oţel;

- înlocuirea placajelor grele de pe faţade (piatră, cărămidă) cu elemente similare din materiale uşoare; idem în cazul parapeţilor/aticelor.

ii. Înlocuirea placajelor şi a învelitorilor realizate din elemente cu dimensiuni mici (plăci ceramice/cărămizi de faţadă sau ţigle/olane) ale căror prinderi nu pot fi controlate cu elemente cu dimensiuni mai mari şi ale căror prinderi pot fi asigurate corespunzător.

iii. Modificarea favorabilă a caracteristicilor răspunsului dinamic al CNS concretizată prin reducerea coeficientului de amplificare dinamică - βCNS şi creşterea factorului de comportare -qCNS.

Acest rezultat se poate obţine prin:

- limitarea numărului de grade de libertate dinamică (eliminarea oscilaţiilor verticale de exemplu la CNS rezemate în consolă) – fig. F.7.11;

- prin înlocuirea / modificarea sistemului de prindere, eliminând prinderile "fragile";

- schimbarea materialului din care este alcătuită componenta (de exemplu, înlocuirea, la sistemele de conducte, a racordurilor rigide cu racorduri flexibile, capabile să preia deplasările relative între acestea);

iv. Eliminarea riscului ruperilor fragile ale CNS şi/sau ale prinderilor de structură

- înlocuirea sticlei vitrinelor / faţadelor cortină cu sticlă securizată;

- aplicarea unei pelicule de siguranţă pe sticla faţadelor / vitrinelor

- eliminarea / înlocuirea prinderilor cu ancore scurte înglobate în zidărie / beton şi refacerea lor cu prinderi "normale";

v. Eliminarea/reducerea interacţiunilor nefavorabile între CNS şi structura clădirii prin înlocuirea CNS cu rigiditate mare (zidărie) şi / sau a prinderilor dispuse în poziţii defavorabile (centuri intermediare, podeste şi grinzi de scară care dau naştere la stâlpi scurţi, de exemplu).

vi. Eliminarea este şi soluţia de reabilitare în cazul CNS pentru care testele de calificare seismică au arătat rezultate nesatisfăcătoare.

F.7.9.2 Reabilitarea seismică a CNS prin blocarea/limitarea deplasărilor şi/sau a deformaţiilor

Reducerea riscului seismic al CNS prin măsuri care au ca scop blocarea / limitarea deplasărilor şi/sau a deformaţiilor se utilizează pentru componentele nestructurale care necesită, în principal, asigurare faţă de efectul direct al acţiunii seismice.

Acest efect se manifestă prin:


7-15

I. Răsturnare sau deplasare laterală în cazul componentelor rigide.

H < B H ≈ B H >> B

Figura F.7.4 Posibilităţile de deplasare laterală sau răsturnare pentru CNS rigide

Acest tip de răspuns seismic este caracteristic pentru utilajele şi echipamentele din sistemele de instalaţii ale clădirilor şi pentru obiectele de mobilier.

Modul de deplasare laterală depinde de raportul între înălţimea componentei (H) şi dimensiune minimă a bazei sale (B).

Blocarea / limitarea deplasărilor şi/sau a deformaţiilor CNS se realizează prin legarea acestora cu structura sau cu o altă CNS sau prin suplimentarea legăturilor existente. De regulă, blocarea deplasărilor laterale se face prin ancorare de planşeu sau de un perete suficient de rezistent.

Stabilirea sistemului de prindere se face în funcţie de:

- tipul deplasărilor care trebuie împiedicate: răsturnare, deplasare laterală;

- poziţia şi capacitatea de rezistenţă a elementelor în care se pot fixa piesele de prindere: prindere numai de planşeul pe care reazemă CNS, prinderi de elemente verticale, structurale sau nestructurale, adiacente.

La proiectarea prinderilor mecanice pentru reabilitarea seismică a CNS se vor respecta toate cerinţele pentru prinderile CNS din clădirile noi, date în P 100-1/2006.

Alcătuirea şi dimensionarea prinderii se va face pentru asigurarea capacităţii de a prelua efectele combinate ale forţei seismice de proiectare SCNS :

- forţa tăietoare (FCNS) ; - forţele de întindere (T) /compresiune (C) date de momentul de răsturnare calculat cu relaţia

MR = zCGFCNS în care zCG este cota centrului de greutate al CNS în raport cu planul planşeului

Figura F.7.5 Elemente de calcul pentru dimensionarea prinderilor


7-16

Prinderile suplimentare pentru reabilitarea CNS nu trebuie să împiedice deplasările datorate unor cauze neseismice (de exemplu variaţiile de temperatură pentru elementele componente sau ataşate faţadelor).

În funcţie de categoria deplasărilor împiedicate şi de alcătuirea constructivă, prinderile pot fi solicitate la :

a. Întindere - desenul se referă la o CNS suspendată de planşeul superior b. Forfecare - desenul se referă la o CNS suspendată de un perete c. Încovoiere + forfecare.

(a) (b) (c)

Figura F.7.6 Eforturi în prinderile componentelor nestructurale

În cursul solicitării seismice eforturile menţionate mai sus au caracter ciclic iar starea masivului de beton se poate deteriora astfel încât prinderea să se afle într-o fisură sau în imediata vecinătate a acesteia ceea ce modifică esenţial condiţiile în care eforturile din ancore se transmit la beton.

Figura F.7.7 Solicitarea seismică a prinderilor CNS

În cazul lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic prinderile se fac cu ancore post instalate. Ancorele din oţel se montează în goluri forate în beton sau în zidărie. Forarea golurilor se va face fără a afecta armăturile din beton; se recomandă identificarea prealabilă a poziţiei barelor prin teste nedistructive (pachometru, de exemplu).

Transmiterea eforturilor de la ancoră la elementul suport se poate face prin:

- efecte mecanice: frecare, încleştare între ancoră şi masivul de beton → ancore mecanice;

- aderenţă asigurată prin substanţe chimice introduse în spaţiul dintre ancoră şi masivul de beton → ancore chimice.

Măsurile speciale de calcul şi de alcătuire constructivă prevăzute de diferitele reglementări, inclusiv cele din P 100-1/2006, au în vedere faptul că răspunsul seismic al prinderilor este influenţat de un număr mare de parametri dintre care cei mai importanţi sunt:

- numărul de cicluri de solicitare şi caracteristicile acestora;

- tipul solicitării dominante (dintre cele arătate în fig. F.7.6);


7-17

- caracteristicile elementului în care este fixată ancora (de exemplu, existenţa armăturilor în vecinătatea ancorei) şi starea betonului (fisurat/nefisurat);

- tipul ancorei (materialul, lungimea de înglobare) şi mecanismul de transfer al eforturilor.

În reglementările europene armonizate (SR EN 1998-3) nu există prevederi speciale referitoare la utilizarea ancorelor pentru preluarea încărcărilor seismice. Documentul ETAG 020, october 2004, Guideline for European Technical Approval of plastic anchors for multiple use in concrete and masonry for non-structural applications se referă numai la ancore cu solicitări statice cu valori moderate.

În SUA condiţiile de folosire a diferitelor tipuri de ancore, inclusiv pentru preluarea încărcărilor de tip seismic sunt date, cu toate detaliile, inclusiv condiţiile de verificare, în textele elaborate de ICC EVALUATION SERVICE, INC.: ICC Acceptance Criteria for Adhesive Anchors in Concrete and Masonry Elements, AC58, november 2005, Acceptance Criteria for Anchors in Unreinforced Masonry Elements, AC60, may 2005, Acceptance Criteria for Fasteners Power-driven into Concrete, Steel and Masonry Elements AC 70, november, 2004. Condiţiile tehnice stabilite prin aceste documente se folosesc în concordanţă cu prevederile reglementărilor tehnice pentru proiectarea lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic pentru elementele structurii şi pentru CNS.

II. Deformaţii şi sau vibraţii cu amplitudini inadmisibile în cazul componentelor flexibile sau al celor suspendate.

Componentele flexibile ale instalaţiilor (ţevi de diametru mic şi mediu, cabluri electrice), corpuri de iluminat suspendate, unele obiecte de mobilier suspendate, oscilează puternic in timpul cutremurului.

Acest tip de răspuns poate avea mai multe consecinţe negative:

- ruperea sau ciocnirea ţevilor sau cablurilor;

- ciocnirea obiectelor aflate în vecinătate;

- rănirea persoanelor aflate în vecinătate.

Limitarea deformaţiilor sau vibraţiilor se face prin:

- introducerea unor legături suplimentare cu structura (reducerea lungimii libere, între prinderi, în cazul conductelor, împiedicarea oscilaţiilor laterale în cazul CNS suspendate);

Figura F.7.8 Legarea suplimentară a unei conducte pentru scurtarea lungimii libere

- înlocuirea legăturilor flexibile (prin fire sau cabluri) cu legături rigide (profile laminate);

- asocierea ţevilor/conductelor în "pachete" pentru sporirea rigidităţii.


7-18

III. Interacţiuni necontrolate între componentele care alcătuiesc un sistem şi care pot avea mişcări diferite în timpul cutremurului.

În acest caz se pot face următoarele categorii de intervenţii:

- introducerea unor legături flexibile care să permită deplasări relative limitate şi să nu transmită şocurile între componente

- blocarea deplasărilor excesive ale unor componente ale sistemului (echipamente montate pe izolatori de vibraţii, de exemplu).

În cazul CNS care sunt susceptibile de a fi afectate şi de efectul indirect al cutremurului (a se vedea tabelul F.7.1), detalierea prinderilor suplimentare va ţine seama de acest efect. De exemplu, prinderile pereţilor nestructurali din zidărie sau beton, prevăzute pentru a asigura stabilitatea la acţiunea seismică perpendiculară pe perete, nu trebuie să împiedice posibilitatea de deplasare a peretelui în planul său sau să conducă la formarea stâlpilor scurţi.

Reducerea riscului seismic al CNS prin introducerea unor legături suplimentare cu structura nu elimină necesitatea evaluării rezistenţei componentei pentru forţa seismică de proiectare şi, dacă rezultă necesar, reabilitarea acesteia prin reparare/consolidare.

F.7.9.3 Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de reparaţii

În cazul unor CNS care au fost afectate de cutremur sau din alte cauze, sau care au defecte iniţiale minore, care afectează în principal aspectul şi funcţiunile acestora, dar care nu prezintă risc pentru siguranţa vieţii, reabilitarea seismică se poate realiza prin lucrări de reparaţie.

Prin această categorie de lucrări nivelul de siguranţă seismică al CNS nu poate fi sporit astfel încât acesta rămâne inferior, cel mult egal, cu cel avut înainte de ultimul cutremur.

Lucrările de reparaţie se fac fără demontarea/ înlocuirea CNS şi constau, de regulă, în:

- înlocuirea unor părţi ale CNS, de exemplu: înlocuirea geamurilor fisurate/sparte sau înlocuirea garniturilor de la faţadele cortină;

- refacerea izolaţiilor termice, acustice şi a etanşeităţii;

- refacerea finisajelor, de exemplu: refacerea tencuielilor la pereţii nestructurali din zidărie, înlocuirea benzilor de legătură şi a tapetului la pereţii din plăci de ipsos, completarea pe suprafeţe limitate a placajelor ceramice interioare şi exterioare etc.;

- reparaţii minore ale zidăriilor nestructurale prin injecţii şi/sau prin refacerea sau completarea mortarului din rosturi;

- înlocuirea unui număr redus de prinderi, de exemplu: firele de ancorare ale tavanelor suspendate, ale conductelor şi canalelor, unele prinderi afectate de coroziune la elementele nestructurale de pe faţade, unele fire care au fost tăiate la montarea instalaţiilor;

- remedierea locală a unor conducte, în special la prinderi şi la îmbinări unde se constată pierderi minore de fluid;

- alte lucrări similare, a căror realizare nu este necesară/prioritară pentru utilizarea în siguranţă a clădirii.


7-19

F.7.9.4 Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de consolidare

Lucrările de consolidare pentru reabilitarea seismică a CNS constau în adăugarea unor elemente suplimentare cu rolul de a spori rezistenţa şi rigiditatea componentei.

Pentru a fi eficiente, la proiectarea lucrărilor de consolidare trebuie să urmărească:

- amplasarea elementelor suplimentare astfel încât să existe un traseu direct al eforturilor de la acestea la structura clădirii;

- eliminarea alcătuirilor care pot produce interacţiuni defavorabile între elementele de consolidare şi structură sau o altă CNS;

- alegerea materialelor şi dimensionarea elementelor de consolidare şi a prinderilor acestora de structură pentru obţinerea unei comportări ductile;

- realizarea conlucrării între CNS care se consolidează şi materialul/elementul de consolidare, de exemplu, aderenţa dintre zidărie şi elementele de placare - tencuiala, ţesătura de fibre polimerice- FRP.


7-20

F.7.10 Procedee specifice de intervenţie pentru diferite categorii de CNS

F.7.10.1 Procedee specifice de intervenţie pentru componentele arhitecturale Lucrările de intervenţie asupra componentelor arhitecturale se proiectează astfel încât, după executarea lucrărilor, sub acţiunea cutremurului de proiectare a cărui intensitate corespunde cerinţaui de performanţă fixat de beneficiar, componentele respective şi prinderile lor să poată prelua :

- forţele seismice de proiectare stabilite conform P100-1/2006, 10.3.1;

- deplasările relative între punctele de prindere stabilite conform P100-1/2006, 10.3.2.

F.7.10.1.1 Elemente ataşate pe faţade

Reabilitarea seismică a tuturor tipurilor de componente adăugate anvelopei construcţiei, se realizează în principal prin adăugarea unor legături dimensionate pentru forţele de proiectare determinate conform P100-1/2006, 10.3.1 şi capabile de a prelua deplasările relative de nivel determinate conform P100-1/2006, 10.3.2.

În cazul decoraţiilor şi finisajelor grele se recomandă şi examinarea posibilităţii de înlocuire a acestora cu materiale uşoare (beton uşor, metal, materiale plastice).

F.7.10.1.1.1 Parapeţi şi atice din zidărie

În cazul parapeţilor şi aticelor din zidărie sau beton în practică sunt cunoscute mai multe procedee:

- Elementele respective se consolidează prin placare cu tencuială armată/beton armat sau prin sisteme metalice de contravântuire. Piesele metalice nou introduse se protejează împotriva coroziunii. Operaţia necesită desfacerea şi refacerea hidroizolaţiei acoperişului inclusiv prevederea unor piese speciale în jurul prinderilor contrafişelor pentru a se evita infiltraţiile de ape din ploaie sau zăpadă.

Figura F.7.9 Consolidarea aticelor din zidărie

- Se reduce înălţimea acestora, în limitele permise de cerinţa de siguranţă în exploatare în cazul parapeţilor sau aticelor din zonele accesibile publicului.

- Se înlocuiesc cu parapeţi sau atice din metal, lemn sau din alt material uşor.

În cazul în care înlocuirea cu materiale mai uşoare nu este acceptabilă, placajele din piatră sau cărămidă se consolidează prin legături (prinderi) suplimentare dimensionate


7-21

pentru a prelua forţele normale pe plan şi deplasările relative de nivel ale stratului suport. Această operaţie implică însă desfacerea şi refacerea placajelor ceea ce reprezintă operaţii extrem de costisitoare.

Cornişele şi alte elemente decorative din piatră cu dimensiuni reduse se ancorează de peretele pe care sunt aplicate cu platbande metalice dacă eliminarea sau înlocuirea lor nu este posibilă din considerente legate de identitatea clădirii (fig. F.7.10).

Figura F.7.10 Ancorarea elementelor decorative din piatră

În cazul CNS montate în consolă în raport cu planul faţadei (firme, reclame) se iau următoarele măsuri pentru reducerea riscului seismic:

- se limitează oscilaţiile verticale prin introducerea unor contrafişe rigide (nu se folosesc cabluri pentru susţinerea panourilor montate în consolă;

- toate prinderile CNS se fac numai de elemente structurale care au rezistenţă şi rigiditate suficiente;

- se recomandă folosirea oţelului inoxidabil pentru toate piesele şi prinderile pentru a se evita reducerea secţiunilor prin coroziune.

Figura F.7.11 Limitarea oscilaţiilor verticale la CNS rezemate în consolă

F.7.10.1.1.2 Coşuri de fum sau de ventilaţie din zidărie

Coşurile de fum/de ventilaţie din zidărie prezintă risc ridicat de cădere chiar în cazul cutremurelor de intensitate moderată ţinând seama şi de faptul că rezistenţa la întindere/forfecare a zidăriei coşurilor este diminuată, în timp, din cauza acţiunii agresive a gazelor arse asupra mortarului.

În aceste condiţii, există mai multe posibilităţi de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al coşurilor de zidărie :

- Demolarea parţială a coşului, până la limita la care se asigură tirajul normal.

- Demolarea totală a coşului şi refacerea conform prevederilor din CR6-2006, 7.3.3.1.


7-22

- Demolarea coşului şi înlocuirea cu un coş metalic, ancorat conform indicaţiilor producătorului. În unele soluţii coşul metalic este susţinut printr-o structură metalică proprie.

- Cămăşuirea coşului cu tencuială armată cu oţel beton, sau cu schelet metalic înglobat în tencuială (armăturile se ancorează în planşeul inferior). Soluţia este cea din CR6-2006, 7.3.3.1.

- Ancorarea coşului de şarpanta existentă cu platbande (coliere) şi contrafişe metalice, protejate împotriva coroziunii. Locurile unde hidroizolaţia este străpunsă se protejează cu piese speciale.

Figura F.7.12 Consolidarea coşurilor din zidărie În toate cazurile se recomandă desfacerea mortarului alterat şi rostuirea cu mortar preparat cu ciment rezistent la acţiunea sulfatică sulfaţi.

F.7.10.1.1.3 Placaje aderente şi ancorate.

Placajele aplicate pe anvelopa clădirilor curente sunt în multe cazuri realizate din materiale grele - tencuieli profilate, cărămizi aparente, piatră şi alte materiale similare. De regulă, aceste placaje sunt prinse de elementul suport de cărămidă sau de beton numai printr-un strat de mortar de ciment, eventual cu un adaos pentru sporirea aderenţei. În multe cazuri placajele din tencuială acoperă elemente de susţinere metalice afectate puternic de coroziunea atmosferică (sursă de deteriorare neseismică). Remedierea, obligatorie, constă în acest caz în înlocuirea elementelor degradate şi refacerea finisajelor cu prinderi corespunzătoare. Elementele metalice noi trebuie să fie protejate anticoroziv şi să aibă grosimi suficient de mari.

Placajele aderente sunt vulnerabile în special la deformaţiile impuse stratului suport dar, în cazul căptuşelilor groase - din piatră masivă de exemplu - pot fi avariate şi prin efectul direct


7-23

al acceleraţiei seismice de etaj. În acest caz forţa seismică asociată masei panoului poate conduce la desprinderea elementului de placare de stratul suport prin ruperea aderenţei. Sub efectul cutremurelor de intensitate medie sau chiar redusă, placajele pot fisura sau se pot desprinde parţial de stratul suport ceea ce sporeşte vulnerabilitatea acestora la cutremurele ulterioare. În plus, în aceste situaţii apele pluviale pot pătrunde în spatele placajului şi se infiltrează în elementele anvelopei. În perioadele cu temperaturi negative, apa pătrunsă în spatele placajului îngheaţă şi poate accentua desprinderea de stratul suport şi căderea placajului chiar fără producerea unui cutremur.

Din aceste motive intervenţia de reabilitare asupra placajelor care prezintă desprinderi şi/sau deplasări chiar din cauze neseismice, este o măsură pentru reducerea riscului seismic.

Figura F.7.13 Placaje din piatră desprinse de stratul suport Căderea placajelor constituie un risc important pentru siguranţa vieţii persoanelor din exteriorul clădirii dar, în unele cazuri, şi pentru persoanele din interior - căderea placajelor din spaţiile interioare - atriumuri, de exemplu.

Există mai multe posibilităţi de reducere a riscului de cădere:

- modificarea structurii pentru sporirea rigidităţii - această intervenţie se face numai atunci când este necesară consolidarea clădirii în ansamblu;

- desfacerea placajului şi refacerea lui fără a mai fi aderent la elementele anvelopei- cu schelet propriu sau cu prinderi mecanice care permit preluarea deplasărilor relative de nivel;

- înlocuirea placajului rigid cu un material care poate prelua deformaţii unghiulare mai mari.

Unele posibilităţi de ancorare a finisajelor aderente sunt arătate în fig. F.7.14. În cazul lucrărilor de intervenţie pe clădiri existente consolele din fig. F.7.14(c) se fixează în perete cu ancore mecanice sau chimice.


7-24

(a) (b) (c)

Figura F.7.14 Fixarea placajelor aderente

În cazul clădirilor monumentale, se întâlnesc placaje grele, din piatră sau din elemente prefabricate din beton, cu grosimi care ajung, uneori, până la 12 ÷ 15 cm. În cele mai multe cazuri, acestea sunt prinse de elementele anvelopei cu legături mecanice - ancore, plăci înglobate sudate sau alte dispozitive care blochează complet deplasările relative în raport cu suportul.

În cazul acestor placaje, acţiunea seismică poate afecta fie numai câteva elemente fie suprafeţe mari ale anvelopei, producând:

- fisurarea sau chiar ruperea elementelor de placaj;

- cedarea prinderilor - deformarea, smulgerea sau ruperea ancorelor.

Ambele tipuri de avarii se produc, în special. în zonele unde există discontinuităţi ale placajului (mai ales în vecinătatea imediată a golurilor).

Soluţiile de intervenţie sunt analoage celei din fig. F.7.14.(c).


7-25

F.7.10.1.1.4 Pereţi nestructurali exteriori din zidărie sau beton

Lucrările de intervenţie asupra pereţilor nestructurali exteriori grei (din zidărie sau din beton) trebuie să aibă în vedere atât peretele propriu zis cât şi placajele şi tâmplăriile înglobate.

În clădirile din fondul construit existent din România se întâlnesc mai multe categorii de faţade nestructurale realizate din elemente prefabricate din beton:

- pentru clădiri de locuit şi social - culturale:

- panouri mari, cu înălţimea etajului, care închid, de regulă o încăpere (lăţime de 3,30 ÷ 4,20m);

- panouri mici, de regulă, parapet şi şpalet;

- pentru clădiri industriale:

- panouri tip fâşie, cu lungimea egală cu traveea clădirii (de regulă 6,00 m).

În cazul clădirilor etajate, panourile mari sunt prinse sus şi jos de planşee în timp ce pentru clădirile industriale panourile sunt prinse lateral de stâlpi.

Toate aceste tipuri de panouri sunt sensibile atât la acţiunea directă a cutremurului cât şi la acţiunea indirectă.

Sub efectul ambelor tipuri de acţiuni deteriorarea se manifestă, în principal, prin:

- afectarea parţială sau totală a rosturilor dintre panouri (expulzarea mortarului, a garniturilor sau a masticului) sau zdrobirea locală a betonului;

- deformarea, smulgerea sau ruperea pieselor de legătură cu structura;

- deformarea sau chiar ruperea panourilor prefabricate.

Afectarea rosturilor, cu pierderea etanşeităţii la ploaie şi la aer, poate fi amplificată şi de cauze neseismice (contracţia betonului, tasări, efectele variaţiilor de temperatură). Acest tip de deteriorare nu reprezintă risc pentru siguranţa vieţii dar necesită intervenţii relativ rapide pentru a se asigura funcţionarea normală a clădirii. În acest scop sunt necesare lucrări pentru refacerea etanşeităţii la apă şi la aer pentru încăperile adiacente panourilor respective.

Atât deteriorarea prinderilor cât şi ruperea panourilor se produc atunci când proiectarea elementului/prinderii nu au ţinut seama de intensitatea forţelor/deplasărilor laterale sau când s-au produs greşeli de execuţie/montaj. Ruperea panourilor şi/sau a prinderilor reprezintă un risc important pentru siguranţa vieţii persoanelor din exteriorul clădirii astfel încât se impun măsuri imediate de interzicere a accesului în zonele respective.

Avariile faţadelor nestructurale grele sunt mai importante în cazul structurilor în cadre şi în particular al celor proiectate cu factori de comportare mari (cu valori mari ale driftului).

Conform datelor din literatura din SUA valoarea driftului limită pentru cerinţa de siguranţa vieţii este 2% care corespunde unor avarii extinse ale elementelor de faţadă. Conform aceleiaşi surse, pentru cerinţa de limitare a avariilor se poate accepta valoarea driftului 1% care este considerată o limită superioară a avariilor moderate. Evident, ţinând seama de caracterul aleator al răspunsului seismic valorile menţionate mai sus sunt orientative şi este necesar ca la elaborarea proiectului de intervenţie să fie amendate în funcţie de particularităţile structurii, ale panourilor sau ale prinderilor.

Măsurile de remediere a deteriorărilor acestor elemente pot fi următoarele:


7-26

- intervenţie asupra structurii pentru micşorarea deplasărilor relative de nivel; în general această soluţie nu poate fi justificată dacă elementele structurale nu prezintă defecţiuni importante;

- modificarea prinderilor panourilor pentru a prelua deplasările relative de nivel;

- remedierea/înlocuirea prinderilor existente dacă acestea au fost avariate.

Ultimele două alternative implică demontarea şi remontarea panourilor şi a prinderilor. Operaţia de remediere a panourilor/prinderilor sau de înlocuire a acestora este complicată şi de multe ori necesită un timp lung pentru realizarea unor panouri identice/asemănătoare cu cele din proiectul iniţial. În acest caz o alternativă poate fi înlocuirea definitivă a panourilor prefabricate din beton cu panouri metalice uşoare sau cu zidărie de cărămidă ceea ce schimbă însă imaginea exterioară a clădirii.

În ceea ce priveşte riscul seismic asociat panourilor nestructurale din zidărie cele mai importante deficienţe care trebuie remediate se referă structurile în cadre:

- Eliminarea alcătuirilor care generează interacţiuni necontrolate între structură şi panourile de zidărie.

Panourile parapet - cu înălţime parţială, din zidărie împănată între stâlpi - modifică schema geometrică/statică a cadrului şi prin aceasta se produce distrugerea betonului stâlpilor, avarie care poate avea ca urmare formarea unui mecanism de etaj deosebit de periculos. Soluţia de intervenţie în acest caz este demontarea panourilor şi refacerea lor cu spaţii libere între zidărie şi stâlp (fig. F.7.15c). Operaţia este scumpă şi de lungă durată dar poate salva uneori, clădirea de la prăbuşire sau de la avarii ireparabile

(a) (b) (c)

Figura F.7.15 Formare a stâlpilor scurţi prin parapetul de zidărie

- Asigurarea legăturilor (agrafe, ancore) în cazul panourilor multistrat cu gol interior

Lipsa legăturilor dintre straturile unui panou poate conduce la desprinderea completă şi căderea acestuia ceea ce reprezintă un risc important pentru siguranţa vieţii. În cazul în care la faza de evaluare se constată lipsa acestor legături, lucrările de intervenţie pot fi:

- desfacerea pereţilor şi refacerea lor cu legături conform prevederilor din reglementările referitoare la clădirile noi (SR EN 1998-1, SR EN 845-1)- operaţia este costisitoare şi de lungă durată;


7-27

- solidarizarea celor două straturi cu piese metalice de tipul celor propuse în SR EN 845-1, sau similare, introduse în rosturile orizontale ale zidăriei şi blocate la faţa zidului; este necesară o tencuială suficient de groasă pentru a se evita formarea petelor de rugină.

(a) (b) (a) Desprinderea stratului exterior în lipsa agrafelor de legătură; (b) Tipuri de agrafe recomandate de SR EN 845-1

Figura F.7.16 Solidarizarea straturilor în pereţii dubli cu gol interior

F.7.10.1.1.5 Faţade cortină

În cazul faţadelor cortină, lucrările de reabilitare seismică au ca scop, în principal, să asigure preluarea deplasării relative de nivel a structurii sub acţiunea cutremurului cu intensitatea corespunzătoare cerinţaui de performanţă care trebuie atins după intervenţie.

Măsurile care se adoptă depind de deficienţele care generează vulnerabilitatea faţadei:

- În cazul în care nu există spaţiu suficient între panourile de sticlă şi scheletul metalic al faţadei este necesară modificarea dimensiunilor panourilor de sticlă pentru ca acestea să se poată deplasa liber în rama existentă şi/sau înlocuirea garniturilor şi/sau a masticurilor de etanşare. Dacă se recurge demontarea şi modificarea dimensiunilor panourilor se recomandă şi rotunjirea colţurilor acestora, soluţie care şi-a dovedit eficienţa în încercările de laborator. Cu notaţiile din fig. F.7.17, după modificare lăţimea panoului de sticlă trebuie să fie:

Bst = Ltr - 2δpanou

Pentru menţinerea sticlei în rame, este necesar ca lăţimea montantului să fie mai mare decât 2δpanou.

Figura F.7.17 Stabilirea lăţimii panoului de sticlă


7-28

- Dacă structura proprie a faţadei cortină nu poate prelua deplasarea relativă de nivel a structurii principale se poate adopta una dintre următoarele soluţii:

- Se modifică prinderile şi/sau alcătuirea structurii proprii a cortinei, ceea ce implică demontarea şi remontarea faţadei; soluţia poate aplicată în condiţii acceptabile numai în situaţia în care activitatea în clădire este oprită pentru reparaţii / consolidări cu caracter de ansamblu pe o durată mai lungă (face parte dintr-un program complex de reabilitare seismică);

- Pe faţadă se montează elemente de construcţie care pot prelua fragmentele de sticlă care cad de la înălţime; dispozitivele pentru reţinerea cioburilor se realizează, dacă această soluţie este acceptabilă pentru plastica faţadelor, ca:

* elemente adăugate peretelui cortină; * elemente care fac parte din structura principală (de regulă, la primul sau al doilea nivel

peste parter).

- Sticla obişnuită se înlocuieşte cu sticlă "securizată";

- Pe sticlă se aplică o peliculă transparentă/translucidă care nu permite căderea fragmentelor de sticlă nici chiar pentru valori mari ale driftului, aşa cum se vede în fig. F.7.18(b); operaţia de aplicare a peliculei protectoare nu implică cerinţe şi/sau cunoştinţe tehnologice speciale şi poate fi executată de utilizatorul clădirii.

(a) (b)

Aplicarea peliculei transparente Menţinerea cioburilor în ramă pentru valori mari ale deformaţiei unghiulare

Figura F.7.18 Pelicula transparentă pentru reducerea riscului de cădere a cioburilor de

sticlă

Măsuri similare pot fi aplicate şi pentru alte suprafeţe vitrate: vitrine, ferestre de mari dimensiuni, etc. Astfel în cazul în care se constată că s-a produs spargerea geamurilor şi eventual deformarea ramelor, ca în fig. F.7.19, este necesară modificarea ferestrelor/uşilor şi a modului de prindere a acestora în elementul de închidere (panou prefabricat, panou de zidărie de umplutură). La proiectarea intervenţiei se va urmări asigurarea spaţiilor libere în jurul sticlei necesare pentru preluarea deplasărilor relative de nivel cu aceleaşi condiţii ca şi în cazul clădirilor noi.


7-29

Figura F.7.19 Asigurarea spaţiilor necesare în jurul tâmplăriei pentru a se evita deformarea ramelor

F.7.10.1.2 Pereţi nestructurali interiori

Pentru reabilitarea seismică a pereţilor despărţitori din zidărie de cărămidă, din beton normal sau din BCA (blocuri sau fâşii) se pot adopta, după caz, următoarele măsuri:

1. Fixare la partea superioară pentru a se evita răsturnarea/ruperea sub efectul forţei seismice normală pe planul peretelui. Între perete şi planşeu se lasă un spaţiu liber pentru a permite deformaţiile verticale ale planşeului (inclusiv cele din curgerea lentă a betonului); în acest scop cornierele de fixare se prevăd cu găuri ovale.

(a) (b)

Fixarea pereţilor despărţitori din zidărie Eforturi în elementele de prindere

Figura F.7.20 Asigurarea pereţilor despărţitori împotriva răsturnării

Se folosesc, orientativ următoarele materiale:

- Corniere de fixare 75 x 75 (100) x6 mm

- Buloane de ancoraj Φ 12 mm la circa 1,00 ÷ 1,20 m interax

- Spaţiul liber are circa 10 ÷ 15 mm

Dimensionarea cornierelor se face astfel încât:

- aripa orizontală a cornierului să poate prelua încovoierea produsă de reacţiunea verticală C care ia naştere sub efectul forţei seismice perpendiculară pe planul peretelui (Q) – fig. F.7.20(b);

- efortul unitar de compresiune pe placa planşeului să nu depăşescă rezistenţa betonul la compresiune locală.


7-30

Pereţii de compartimentare care nu sunt executaţi pe toată înălţimea etajului se asigură împotriva răsturnării prin:

- legături cu pereţii perpendiculari (dacă există în proiectul de arhitectură); - rigidizarea cu pilaştri din zidărie dispuşi conform prevederilor din CR6-2006; - centuri turnate la partea superioară - adăugarea unui schelet de contravântuire din metal sau lemn legat corespunzător de

planşeul superior al nivelului.

În nici un caz aceşti pereţi nu vor fi fixaţi de tavanul suspendat. În cazul structurilor în cadre de beton armat, centurile nu vor fi legate cu stâlpii.

Soluţia recomandată de FEMA 172 şi FEMA 274 şi preluată şi de Canada pentru fixarea pereţilor cu înălţime parţială la partea superioară pentru a se evita răsturnarea sau ruperea sub efectul forţei seismice normală pe planul peretelui este arătată în fig. F.7.21(a). Alcătuirea propusă are însă şi un dezavantaj: legătura prevăzută fixează rigid peretele la partea superioară de planşeu şi astfel îl obligă să fie suficient de rezistent şi la acţiunea seismică în planul său pentru a prelua deplasarea relativă de nivel ceea ce poate constitui o cerinţă chiar mai severă. Pentru a evita această situaţie s-a propus soluţia din fig. F.7.21 (b) în care stabilitatea la acţiunea normală pe plan este asigurată printr-o bară rigidă comprimată care sporeşte capacitatea de rezistenţă la încovoiere normal pe plan prin adăugarea unei forţe de compresiune (un efect de precomprimare). Încercările au arătat că procedeul conduce la sporirea cu circa 30% a capacităţii de rezistenţă la acţiunea seismică normală pe plan ceea ce justifică propunere de aplicare a acestuia pentru reabilitarea seismică a pereţilor despărţitori.

(a) Soluţia "clasică" propusă de FEMA (b) Soluţie alternativă

Figura F.7.21Fixarea pereţilor despărţitori cu înălţime parţială

În soluţia FEMA contrafişele din corniere 75 x 75 x 6 mm sau 100 x 100 x 6 mm se montează la circa 1,00 ÷ 1,20 m interax

2. Înlocuirea cu pereţi uşori, tip gips-carton, cu schelet din lemn sau metalic, legaţi cu structura clădirii astfel încât să poată prelua deplasările laterale impuse.

Montarea pereţilor noi se face asigurând spaţii laterale libere cu dimensiune suficientă pentru a prelua deplasările relative de nivel ale clădirii. Aceste spaţii se umplu cu materiale permanent plastice pentru asigurarea etanşeităţii, izolării fonice şi a protecţiei la foc. Detalii de montare care satisfac aceste cerinţe sunt date în fig. F.7.22.


7-31

(a) perete cu schelet din lemn

(b) perete cu schelet din profile metalice cu pereţi subţiri (c) prinderea pereţilor la planşee

Figura F.7.22 Detalii pentru montarea pereţilor despărţitori uşori din panouri de gips carton

(c) Placare pe ambele feţe cu tencuieli armate cu oţel beton, cu fibre sau cu grile polimerice dacă din calcule rezultă că nu au capacitatea de rezistenţă necesară. Soluţia prezintă dezavantajul sporirii greutăţii proprii a peretelui în cazul tencuielilor armate cu bare din oţel deoarece tencuiala trebuie să aibă o grosime de cel puţin 40 mm pentru a se evita apariţia petelor de rugină în zonele în care barele sunt apropiate de faţa peretelui. Dacă peretele este placat cu ţesătură din polimeri armaţi cu fibre (FRP) nu este necesară îngroşarea tencuielii.

Detaliile pentru aplicarea acestui procedeu au fost arătate la capitolul F.5.

Placarea, inclusiv cu tencuială armată cu oţel beton, se face numai în condiţiile în care zidăria nu a suferit deformaţii sau deplasări importante (ieşirea din plan sau deschiderea excesivă a rosturilor). Spre exemplu pentru pereţii care au avarii de tipul celor din fig. F.7.23 soluţia demolării şi înlocuirii cu pereţi uşori poate fi cea mai raţională.

Figura F.7.23 Perete despărţitor grav avariat pentru care se recomandă înlocuirea

Măsurile de reabilitarea seismică a pereţilor de compartimentare se aplică cu prioritate pereţilor aflaţi pe căile de evacuare şi celor din încăperile care adăpostesc funcţiuni care nu pot fi întrerupte. De asemenea, în muzee sau în laboratoare se consolidează cu prioritate pereţii de compartimentare care, prin cădere integrală sau parţială, ar putea distruge exponatele sau aparatura.


7-32

F.7.10.1.3 Tavane suspendate şi corpuri de iluminat

Măsurile de reabilitare seismică a tavanelor suspendate au ca scop:

- limitarea oscilaţiilor laterale şi a deplasărilor în plan vertical; - creşterea rigidităţii scheletului în plan orizontal; - împiedicarea căderii panourilor din rame.

Pentru limitarea oscilaţiilor tavanului în timpul cutremurului soluţia recomandată este introducerea în nodurile scheletului a legăturilor diagonale pe patru direcţii în spaţiu (la circa 45o faţă de planul tavanului) şi a unei bare verticale rigidă pentru preluarea deformaţiilor tavanului în plan vertical. Punctele de fixare vor fi amplasate la circa 3.00÷3.50 m interax pe ambele direcţii. Firele înclinate vor fi fixate de planşeul superior cu ancore chimice sau mecanice având rezistenţa la întindere + forfecare de cel puţin 150 daN.

Figura F.7.24 Măsuri pentru limitarea oscilaţiilor tavanelor suspendate

Pentru asigurarea rigidităţii tavanului în plan orizontal, se recomandă solidarizarea la intersecţii a riglelor principale ale scheletului cu cele secundare, prin sudură sau cu şuruburi autofiletante.

Pentru evitarea căderii plăcilor de tavan de pe schelet se recomandă folosirea agrafelor şi clemelor metalice similare celor din fig. F.7.25. Pot fi examinate şi alte detalii de fixare în cazul în care riglele scheletului nu sunt profile T.

Figura F.7.25 Cleme pentru fixarea panourilor de structura tavanului

O altă posibilitate de fixare a tavanelor suspendate este sudarea scheletului de piesele de închidere (cornierele) montate pe perete. Scheletul se va suda pe două laturi ortogonale extremităţile opuse fiind proiectate pentru a permite deplasări libere de cel puţin 20 mm. În nici un caz sudurile nu se vor face pe trei sau patru laturi. Dacă scheletul este suficient de rigid, montarea cornierelor de închidere şi sudarea riglelor de margine de acestea poate fi, în unele cazuri, o soluţie mai avantajoasă decât montarea legăturilor înclinate şi a montanţilor rigizi.


7-33

În cazul în care tavanele suspendate au suprafeţe mari, orientativ care depăşesc 250 m2, sau au cote diferite de montare, se recomandă fragmentarea acestora cu rosturi. Operaţia de fragmentare implică modificarea locală a scheletului tavanului şi montarea unor legături suplimentare. Această soluţie trebuie avută în vedere în special în încăperile care trebuie să rămână operaţionale după cutremur şi în încăperile cu aglomerări de persoane. Pentru corpurile de iluminat incluse în tavanele suspendate se vor crea spaţii libere pe contur iar sistemul de susţinere va fi modificat pentru a fi independent de cel al tavanului. Pentru a împiedica deplasările laterale pe cele două direcţii se montează patru sârme, câte una la fiecare colţ al lămpii, înclinate la circa 45o faţă de planul tavanului. Sârmele se ancorează de planşeu cu ancore mecanice sau chimice.

(a) (b) (a) Crearea unui rost în tavanele denivelate sau cu suprafeţe mari (b) Fixarea separată a corpurilor de iluminat

Figura F.7.26 Intervenţii asupra tavanelor suspendate

În timpul cutremurului corpurile de iluminat independente pot avea oscilaţii cu amplitudini importante care pot provoca ciocnirea cu alte obiecte aflate în vecinătate sau chiar căderea lor. Ca măsură de intervenţie se vor elimina toate obiectele aflate în zona oscilaţiilor probabile iar sistemul de suspendare va fi modificat, prin adăugarea unor legături laterale, pentru a limita amplitudinea oscilaţiilor laterale şi riscul de cădere a lămpilor.

Figura F.7.27 Protecţia corpurilor de iluminat suspendate


7-34

F.7.10.2 Procedee specifice de intervenţie pentru instalaţii, utilaje şi echipamente

F.7.10.2.1 Procedee specifice pentru sistemele de conducte

Sistemele de conducte, care asigură transportul fluidelor (lichide/gaze) se reabilitează, în funcţie de natura defecţiunii, prin:

a. Repararea avariilor locale.

Se practică în special în cazul îmbinărilor care au suferit deformaţii datorită cărora şi-au pierdut etanşeitatea (se produce scurgerea lichidului, pierderea aburului). Implică desfacerea îmbinărilor şi refacerea etanşărilor.

b. Sistemele de conducte pentru stingerea incendiilor (sprinklere) se separă de tavanul suspendat

c. Modificarea/refacerea legăturilor existente şi/sau prevederea unor legături suplimentare pentru limitarea deplasărilor laterale.

Prindere flexibilă Prindere rigidă

Figura F.7.28 Legături laterale pentru conducte suspendate

Stabilirea distanţelor între prinderi şi dimensionarea prinderilor se poate face prin calcul astfel încât să fie satisfăcute cerinţele de siguranţă prevăzute pentru sistemele de conducte noi. Principalele măsuri preconizate pentru fixarea conductelor :

- dimensiunile minime începând de la care este necesară de la care este necesară prevederea dispozitivelor de blocare a deplasărilor:

- canale dreptunghiulare cu suprafaţa mai mare de 0,55 m2 - canale circulare cu diametrul mai mare de 70 cm (circa 0,40 m2) - ţevi cu diametrul mai mare de circa 6,5 cm (dar şi pentru diametre mai mici în cazul ţevilor pentru gaze medicale, petrol, aer comprimat, etc)

- distanţele maxime de amplasare a dispozitivelor de prindere:

- prinderile laterale (transversale) se prevăd la distanţe maxime stabilite astfel:

* pentru canale, la interax de circa 9,00 m, la fiecare modificare de direcţie şi la capătul traseului;

* pentru ţevi, la distanţe de circa 12,0 m;

- prinderile longitudinale se prevăd astfel:

* pentru canale, la distanţe de maximum 18,0 m; * pentru ţevi, la distanţe de maximum 24,0 m


7-35

- nu sunt necesare prinderi (transversale/longitudinale) în cazul canalelor, dacă acestea sunt suspendate la mai puţin de 30 cm sub elementele structurii şi banda de susţinere este prinsă de parte superioară a canalului.

(a) Conducte de diametru mare (b) Conducte de diametru mic

Figura F.7.29 Fixarea transversală a conductelor Prinderile verticale şi cele înclinate se pot realiza atât cu elemente flexibile (cabluri) cât şi cu contrafişe rigide (profile laminate) sau cu o combinaţie a acestora (de exemplu, bare verticale rigide şi cabluri înclinate).

În cazul conductelor cu trasee frânte în plan/în spaţiu este necesar ca fiecare tronson drept să fie prevăzut cu prinderi transversale/longitudinale (în raport cu axa sa). Pentru tronsoanele scurte se prevăd legături transversale numai la extremităţi iar pentru cele mai lungi se verifică prin calcul necesitatea unor legături intermediare. Fiecare tronson drept trebuie să aibă cel puţin o legătură longitudinală. Legăturile plasate la schimbările de direcţie pot fi considerate că funcţioneză pe ambele direcţii (de exemplu transversal pentru unul dintre tronsoane şi longitudinal pentru tronsonul perpendicular).

Figura F.7.30 Legături transversale şi longitudinale pentru conducte cu trasee frânte

La dimensionarea prinderilor transversale şi longitudinale este necesar să se ţină seama de forţele care sunt generate de dilatarea/contracţia conductelor provocate de variaţiile de temperatură ale fluidelor transportate. Dispozitivele de firmă pentru împiedicarea deplasărilor laterale ale componentelor /sistemelor suspendate sunt fabricate după standarde proprii care corespund însă în totalitate cerinţelor reglementărilor tehnice.

d. În cazul conductelor care traversează rosturile între tronsoane adiacente, pentru reducerea riscului seismic se poate adopta una dintre următoarele soluţii: - eliminarea prinderilor fixe la limita rostului


7-36

- modificarea instalaţiei astfel încât traversarea să se facă numai la subsol (unde deplasările relative sunt nesemnificative) – fig. F.7.31b.

- introducerea racordurilor flexibile la fiecare traversare în elevaţie.

Figura F.7.31 Măsuri pentru evitarea ruperii conductelor la rosturi

e. În cazul ţevilor sau conductelor cu diametre mici, orientativ sub 200 mm, care în clădirile existente sunt susţinute numai cu prinderi verticale flexibile (sârme), reducerea riscului seismic se poate realiza prin executarea unor măsuri constructive similare celor prevăzute pentru ţevile noi (conform P-100/2006). Aceste măsuri constau în introducerea contrafişelor înclinate, sau, dacă lipsesc spaţii disponibile suficient de mari, fixarea unor prinderi rigide verticale şi laterale. Se recomandă, pentru considerente de eficienţă economică gruparea traseelor astfel încât dispozitivul de contravântuire să asigure stabilitatea unui număr cât mai mare de ţevi. În funcţie de configuraţia spaţiilor prin care trec conductele sistemul de contravântuire se poate proiecta cu contrafişe înclinate (sistem trapez) sau cu prinderi verticale, pentru preluarea sarcinilor verticale şi o prindere laterală pentru preluarea forţei seismice.

Figura F.7.32 Fixarea laterală a grupurilor de ţevi


7-37

F.7.10.2.2 Procedee specifice de intervenţie pentru utilaje şi echipamente aferente instalaţiilor

Principalele cauze de deteriorare la cutremur a utilajelor şi echipamentelor mecanice şi electrice aferente instalaţiilor sunt răsturnarea, deplasarea laterală sau ruperea suporţilor. În afara deteriorării utilajului/echipamentului, modificarea poziţiei conduce în cele mai multe cazuri şi la afectarea mai mult sau mai puţin gravă a sistemelor de conducte care sunt legate de acestea (ruperea racordurilor).

Figura F.7.33 Deteriorarea seismică a utilajelor şi echipamentelor

În cazul utilajelor şi echipamentelor care, în construcţiile existente, sunt montate pe planşee fără a fi prinse cu buloane, reducerea riscului de deplasare se obţine prin fixarea utilajului sau echipamentului de planşeu sau de un perete suficient de rezistent. Dacă planşeul are grosime mică de regulă, se toarnă un postament din beton în care se încastrează buloanele de ancoraj.

Fixarea se realizează cu buloane de ancoraj pentru beton (în cazul planşeelor) sau pentru zidărie (în cazul pereţilor din zidărie).

Detaliile de fixare depind de alcătuirea utilajului/echipamentului sau de sistemul de rezemare preconizat de producătorul respectiv.

(a) Boiler suspendat de planşeu (b) Rezervor rezemat pe eşafodaj

Figura F.7.34 Fixarea boilerelor şi rezervoarelor

O categorie importantă de echipamente pentru instalaţii, cu risc seismic ridicat sunt boilerele alimentate cu gaz. Răsturnarea boilerele neasigurate conduce la ruperea conductei de alimentare cu gaz şi la declanşarea ulterioară a incendiului. În SUA, boilerele de acest tip sunt livrate împreună cu dispozitivele de ancorare care sunt disponibile, de asemenea, şi pentru asigurarea celor existente. Colierele de prindere se fixează în pereţi structurali (din zidărie sau din beton) sau nestructurali (din gips carton, de exemplu). În cazul fixării boilerelor mari, orientativ peste 300 litri, de pereţi nestructurali din gips carton este necesară consultarea prealabilă a furnizorului peretelui, sau verificarea tehnică a acestuia (verificarea rezistenţei peretelui şi a prinderilor).


7-38

(a) (b) (c) (a) Boiler distrus de incendiul provocat de ruperea conductei de alimentare cu gaz (b) Prinderea boilerului pentru

împiedicarea răsturnării (c) Dispozitiv de prindere livrat de producătorul boilerului odată cu aparatul

Figura F.7.35 Reducerea riscului seismic prin asigurarea boilerelor împotriva răsturnării

În cazul utilajelor montate pe izolatori de vibraţii s-au constatat, în numeroase cazuri, deplasări laterale excesiv de mari şi chiar căderea de pe postament. Pentru limitarea deplasărilor laterale se prevăd piese speciale care menţin posibilitatea de mişcare pe verticală (este prevăzut un spaţiu liber faţă de utilaj). În cazul echipamentelor cu înălţime mare în raport cu baza, este necesar să se verifice şi stabilitatea la răsturnare şi capacitatea prinderilor nou introduse de a prelua eforturile de întindere care rezultă.

O altă posibilitate este inlocuirea izolatorilor de vibraţie existenţi cu izolatori de conceptie avansată care asigură şi limitarea deplasărilor laterale în cazul cutremurului (fig. F.7.36)

Figura F.7.36 Deteriorarea şi dispozitiv pentru protecţia seismică a utilajelor rezemate

pe izolatori de vibraţii

Figura F.7.37 Dispozitive de izolare cu blocarea deplasărilor laterale


7-39

Chiar dacă deplasările laterale au fost blocate, chiar şi în cazul utilajelor montate pe izolatori de vibraţii, se recomandă introducerea pieselor flexibile de legătură cu sistemele de conducte sau cu alte utilaje şi echipamente.

(a) (b)

Figura F.7.38 Piese de legătură flexibile între utilaje şi sistemele de conducte

Pentru a se asigura funcţionarea sistemelor de rezervă de alimentare cu energie electrică, în afara instrucţiunilor producătorului, rafturile pentru baterii vor fi asigurate împotriva răsturnării/ deplasărilor laterale prin elemente de contravântuire şi prinderi rigide de planşeu (cu buloane de ancoraj). Între acumulatori se introduce un strat elastic pentru evitarea şocurilor în timpul cutremurului. Idem între acumulatori şi rama rigidă care împidică răsturnarea acestora. Rezistenţa rafturilor se verifică pentru forţa seismică de proiectare. Totodată cu sisteme similare se asigură şi stabilitatea rezervorului de combustibil.

Figura F.7.39 Asigurarea acumulatorilor de rezervă împotriva răsturnării


7-40

F.7.10.2.3 Procedee specifice de intervenţie pentru instalaţii interioare de transport

În cazul ascensoarelor şi scărilor rulante lucrările de intervenţie au ca scop eliminarea surselor posibile de accidente şi urmăresc satisfacerea în cât mai mare măsură a prevederilor P100-1/2006 pentru echipamentele din clădiri noi.

Documentaţia de intervenţie se întocmeşte de întreprinderile specializate şi trebuie să aibă în vedere, în principal, următoarele măsuri:

- Pentru ascensoare

- prevederea unor piese de limitare a deplasărilor cabinei şi a contragreutăţii pentru a se evita ieşirea acestora de pe şinele de ghidare şi/sau ciocnirea între ele.

- idem, pentru limitarea deplasării cablurilor; - asigurarea utilajelor şi echipamentelor aferente împotriva deplasării/răsturnării

- Pentru scări rulante

- verificarea reazemelor şi eventual modificarea lor dacă nu au lungimea necesară; - prevederea unor piese de limitare a deplasărilor pentru a împiedica, astfel, căderea

scărilor de pe reazeme

Pentru cazul în care unele componente ale ascensoarelor şi/sau scărilor rulante nu satisfac cerinţele din P100-1/2006, 10.4.5.1.(1) acestea vor fi modificate / consolidate pe baza documentaţiei elaborată de furnizor sau de un proiectant de specialitate atestat.

F.7.10.2.4 Procedee specifice de intervenţie pentru mobilier şi alte bunuri Mobilierul profesional, în unităţi medicale, de cercetare şi similare, se asigură împotriva răsturnării, deplasărilor laterale şi decuplării de sistemele de alimentare conform prevederilor producătorului şi folosind dispozitivele speciale furnizate de acesta. Se atrage atenţia că nu în toate cazurile mobilierul profesional este dotat cu sisteme proprii de asigurare împotriva deplasării/răsturnării în timpul cutremurului

Mobilierul de birou şi sistemele de computere se asigură, împotriva răsturnării sau deplasărilor laterale cu măsuri simple, conform principiilor de la F.7.7.

În clădirile cu aglomerări de persoane se recomandă eliminarea tuturor pieselor de mobilier dispuse pe căile de evacuare, chiar dacă acestea sunt prinse de pereţi şi/sau de planşeu. Prevederea urmăreşte eliminarea oricăror surse de creare a panicii prin blocarea căilor de evacuare din clădire.

A. Dispozitiv automat de închidere B- Mobilier care poate bloca deschiderea uşii

Figura F.7.40 Mobilier amplasat pe căile de evacuare

F.7.10.2.5 Procedee specifice de reabilitare seismică pentru mobilier Pentru obiectele de mobilier reducerea riscului seismic se realizează prin măsuri de ancorare pentru împiedicarea tendinţei de deplasare/răsturnare.


7-41

Ancorarea de planşeu

(a) Planşeu din beton armat (b) Planşeu din lemn

Figura F.7.41 Fixarea mobilierului de planşeu

Ancorarea de perete

Fixarea obiectelor grele de perete se face numai dacă acesta are capacitatea de a prelua forţa laterală aferentă. Se atrage atenţia că nu este recomandată fixarea ancorelor în pereţii subţiri (o cărămidă pe cant sau un perete cu schelet din lemn şi placaj de ipsos, de exemplu). În acestă situaţie poate fi necesară consolidarea locală a pereţilor cu profile metalice aparente (a se vedea capitolul F.5). Ori de câte ori este posibil se recomandă prinderea atât de planşeu cât şi de perete. Ancorarea se face cu bride sau alte tipuri de piese metalice (corniere, de exemplu).

Figura F.7.42 Posibilitaţi de fixare a obiectelor de mobilier de perete şi planşeu

Figura F.7.43 Posibilităţi de alcătuire a pieselor de prindere de planşeu

F.7.10.2.6 Protecţia obiectelor aşezate pe mese şi rafturi

Protecţia mobilerului profesional din clădirile din clasa de importanţă I reprezintă o condiţie a asigurării funcţionării neîntrerupte a acestora. În clădirile administraţiei centrale sau locale, protejarea bazelor de date este absolut necesară pentru asigurarea continuităţii exercitării actului de conducere, cu precădere în situaţiile create după producerea unui cutremur sever. Protecţia se realizează prin ancorarea calculatoarelor şi a monitoarele de masa de lucru sau de pereţii încăperii. Se asigură de asemenea dupalurile în care sunt păstrate "bibliotecile" informatice.


7-42

În mobilierul laboratoarelor din unele institute de cercetare şi din instituţii productive se pot afla surse de risc (bacterii, viruşi, substanţe toxice şi/sau radioactive, etc,) deosebit de periculoase pentru cazul în care s-ar produce eliberarea lor necontrolată ca urmare a răsturnării / spargerii recipienţilor in care se află. Obiectele aşezate pe rafturi pot fi protejate împotriva căderii / răsturnării prin aplicarea unor benzi orizontale le plasric sau a unor şipci din lemn. Măsura este obligatorie dacă pe raft sunt depozitate substanţe toxice sau inflamabile.

Figura F.7.44 Protecţia obiectelor aşezate pe rafturi

F.7.10.2.7 Protecţia exponatelor din muzee

Măsurile de reducere a riscului seismic al mobilierului şi obiectelor din muzee au în vedere protejarea patrimoniului cultural, artistic şi istoric. Pierderile care ar putea fi înregistrate în acest domeniu sunt practic irecuperabile şi nu pot fi cuantificate ca valori materiale.

(a) Procedee clasice (b) Dispozitiv automat de protecţie împotriva răsturnării

Figura F.7.45 Posibilităţi de protecţie a obiectelor de artă din muzee


7-43

În fig. F.7.45a sunt enumerate câteva posibilităţi de a împiedica răsturnarea /deplasarea obiectelor fără a afecta imaginea pe care trebuie să o perceapă vizitatorul. În fig. F.7.45b este arătat un dispozitiv de protecţie "inteligent" care fixează obiectul protejat prin acţiunea unui dispozitiv declanşat de un senzor seismic reglat pentru o anumită acceleraţie a mişcării seismice (de regulă 0,05g).


8-1

F.8 REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR FOLOSIND SISTEME DE DISIPARE A ENERGIEI

F.8.1 Introducere

(1) Prevederile prezentului capitol se referă la reabilitarea seismică a clădirilor folosind sisteme pasive de disipare energiei.

(2) Sistemele pasive de disipare a energiei considerate în prezentul capitol sunt alcătuite din elemente de tip vâscos (de ex.: amortizori cu fluid vâscos, fig. F.8.1).

Figura F.8.1 Alcătuirea unui amortizor cu fluid vâscos

(3) Avarierea structurală şi nestructurală indusă de cutremurele puternice este o consecinţă directă a deformaţiilor elementelor clădirii. Pentru limitarea stării de avariere, şi implicit a pierderilor directe produse de cutremurele puternice, este necesară limitarea deformaţiilor prin controlul deplasărilor laterale ale clădirii. Acest control al deplasărilor laterale se poate face fie prin mărirea rigidităţii structurii, fie prin limitarea deplasărilor laterale ca urmare a amortizării vâscoase suplimentare introduse în clădire. Această amortizare suplimentară se poate obţine prin introducerea de amortizori cu fluid vâscos în structura de rezistenţă a clădirii; amortizorii transformă energia cinetică dată de forţele exterioare în energie calorică (căldură).

(4) Sistemele de disipare a energiei seismice prin amortizare vâscoasă sunt adecvate pentru structuri relativ flexibile. Pretabilitatea structurilor flexibile la echiparea cu sisteme de amortizori cu fluid vâscos rezultă din faptul că amortizarea vâscoasă este proporţională cu viteza relativă între capetele amortizorilor, viteză relativă ce creşte odată cu creşterea flexibilităţii structurii. Amortizorii cu fluid vâscos se pot introduce diagonal în ochiurile de cadru ale structurii de rezistenţă, sau în contravantuiri de tip chevron (fig. F.8.2)

(5) Sporirea fracţiunii din amortizarea critică reduce amplitudinea ciclurilor de răspuns structural (fig. F.8.3) şi este eficientă pentru evitarea fenomenului de rezonanţă între perioada de vibraţie a structurii şi perioada predominantă de mişcare a terenului în timpul cutremurelor puternice (fig. F.8.4).

(6) În proiectarea sistemelelor de disipare a energiei vor fi considerate condiţiile de mediu ce includ vântul, efectul îmbătrânirii, curgerea lentă, oboseala, umezeala, temperatura mediului interior şi cea a mediului exterior.


8-2

Figura F.8.2 Structură în cadre echipată cu amortizori cu fluid vâscos

Vibratii libere - viteza initiala

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5 6 7

t, s

Dep

lasa

re, c

m

2%5%10%20%50%

Figura F.8.3 Vibraţii libere amortizate pentru diferite fracţiuni din amortizarea critică


8-3

Acceleratie sinusoidala

0

5

10

15

20

25

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Perioada cladirii/Perioada excitatiei

Fact

orul

de

ampl

ifica

re a

l dep

lasa

rii

2%5%10%20%50%

Figura F.8.4 Factorul de amplificare al deplasării versus raportul între perioada de

vibraţie a clădirii si perioada excitaţiei seismice F.8.2 Cerinţe generale

(1) Modelul de calcul al clădirii reabilitate seismic va conţine distribuţia în plan şi pe verticală a elementelor de disipare a energiei.

(2) Elementele de disipare a energiei vor fi capabile să susţină viteze mai mari decât cele maxime calculate pentru cutremurul de proiectare în conformitate cu următoarele criterii:

a. Dacă într-o direcţie principală la orice nivel al clădirii sunt prevăzute patru sau mai multe elemente de disipare a energiei, cu minimum două elemente amplasate de o parte şi de alta a centrului de rigiditate al nivelului în direcţia considerată, toate elementele de disipare a energiei vor fi capabile să susţină forţa asociată cu o viteză sporită cu 30% faţă de viteza de proiectare a elementului de disipare a energiei

b. Dacă într-o direcţie principală la orice nivel al clădirii sunt prevăzute mai puţin de patru elemente de disipare a energiei, sau sunt prevăzute mai puţin de două elemente amplasate de o parte şi de alta a centrului de rigiditate al nivelului în direcţia considerată, toate elementele de disipare a energiei vor fi capabile să susţină forţa asociată cu o viteză dublă faţă de viteza de proiectare a elementului de disipare a energiei.

(3) Factorii de comportare q pentru clădirile reabilitate seismic folosind elemente de disipare a energiei seismice se vor lua conform prevederilor din P100-1/2006 şi P100-3/2008, considerând tipologia structurală a clădirii neechipate cu elemente de disipare a energiei.

(4) Folosirea elementelor de disipare a energiei seismice este recomandată şi eficientă în cazul clădirilor flexibile deoarece amortizarea suplimentară este activată de vitezele relative


8-4

între capetele elementelor de disipare a energiei, viteze relative ce cresc odată cu creşterea flexibilităţii structurii.

(5) Sporirea fracţiunii de amortizare critică este eficientă şi pentru evitarea fenomenului de amplificare puternică a răspunsului seismic provocat de rezonanţa între perioada de vibraţie a structurii şi perioada predominantă a mişcării terenului în amplasamentul clădirii în timpul mişcărilor seismice puternice.

(6) Fracţiunea de amortizare critică adiţională indusă de elementele de disipare a energiei nu va depăşi 30% pentru modul fundamental de vibraţie al clădirii. Valori mai mari ale fracţiunii de amortizare critică nu mai sunt eficiente din punct de vedere tehnic si economic pentru reducerea răspunsului seismic al clădirii.

F.8.3 Modelarea elementelor de disipare a energiei

(1) Elementele de disipare a energiei dependente de viteză (de tip vâscos) introduse în elementele structurale vor fi modelate folosind modelul Maxwell în care componenta vâscoasă (amortizorul) este legată în serie cu componenta elastică (resortul).

(2) Forţele ce se produc în elementele de disipare a energiei de tip vâscos sunt dependente de viteza relativă pe direcţie axială între cele două capete ale elementelor. Forţa dezvoltată în elementele de disipare a energiei de tip vâscos se calculează cu relaţia:

αvCF ⋅= (F.8.1) unde: F - forţa de amortizare v - viteza relativă pe direcţie axială între capetele elementului de disipare a energiei C – constanta de amortizare α - constanta exponenţială care, pentru aplicaţii seismice uzuale, are valori cuprinse între 0,3 şi 1,0. Pentru cazul α=1 se consideră o amortizare liniară (element disipativ liniar) în timp ce pentru 1≠α se consideră o amortizare neliniară (element disipativ neliniar).

(3) Atunci când elementele de disipare a energiei sunt folosite în paralel cu elemente de izolare a bazei pentru modelare se foloseşte modelul Kelvin în care componenta vâscoasă (amortizorul) este legată în paralel cu componenta elastică (resortul).

F.8.4 Spectrul de răspuns elastic pentru diferite fracţiuni din amortizarea critică

(1) Spectrul de răspuns elastic pentru o altă fracţiune din amortizarea critică, ξef diferită de cea conventională, ξ0=5% se poate obţine prin utilizarea următoarei relaţii de conversie a ordonatelor spectrale:

( ) ( ) ηξξ ⋅= =≠ %5%5 0

TSTS ee ef (F.8.2)

unde: Se(T)ξ0 = 5% - spectrul de răspuns elastic pentru componentele acceleraţiei terenului în amplasament corespunzător fracţiunii din amortizarea critică convenţională, ξ0=5%


8-5

( ) %5≠efTSe ξ - spectrul de răspuns elastic pentru componentele acceleraţiei terenului în

amplasament corespunzător unei alte fracţiuni din amortizarea critică, ξef ≠ 5% η - factorul de corecţie ce ţine cont de amortizare, determinat cu relaţia:

5505

10 ,ef

≥+

=ξ

η (F.8.3)

(2) În cazul proiectării soluţiilor de reabilitare seismică a clădirilor care utilizează sisteme de disipare a energiei, fracţiunea din amortizarea critică ξef este determinată cu relaţia:

sef ξξξ += 0 (F.8.4) unde ξs este fracţiunea din amortizarea critică adiţională (suplimentară), exprimată în procente, ce cuantifică amortizarea vâscoasă provenită din utilizarea elementelor vâscoase de disipare a energiei şi ξ0 este fracţiunea din amortizarea critică pentru structura neechipată cu sisteme de disipare a energiei, considerată 5%. (3) Fracţiunea din amortizarea critică adiţională (suplimentară) se determină cu relaţia:

S

Ds E

Eπ

ξ21

= (F.8.5)

unde ES este energia maximă de deformaţie elastică a sistemului structural într-un ciclu de mişcare şi ED este energia disipată într-un ciclu de mişcare prin amortizare vâscoasă provenită din utilizarea elementelor vâscoase de disipare a energiei, fig. F.8.5. Forta

Deplasare

ED

ES

Figura F.8.5 Energia disipată prin amortizare vâscoasă într-un ciclu de mişcare, ED şi

energia maximă de deformaţie elastică, ES

F.8.5 Cerinţe suplimentare

(1) Prin proiectare se va demonstra că introducerea sistemelor de disipare a energiei nu conduce la formarea unui mecanism plastic defavorabil pentru clădirile reabilitate seismic.


8-6

(2) Calculul structural al clădirii reabilitate seismic va ţine cont de eventualele modificări în relaţiile forţă-viteză-deplasare produse de variaţiile temperaturii ambientale şi de ridicarea temperaturii elementelor de disipare a energiei în timpul cutremurului.

(3) Prin proiectare se va asigura spaţiul de acces pentru inspecţia şi eventuala înlocuire a elementelor de disipare a energiei.

(4) Pentru clădirile reabilitate seismic cu elemente de disipare a energiei este necesară revizuirea proiectului de către un grup de ingineri independenţi ce va cuprinde persoane cu experienţă în analiza seismică, în teoria şi aplicaţiile metodelor de disipare a energiei. In procesul de revizuire al proiectului se vor considera următoarele aspecte: - Proiectarea preliminară, inclusiv dimensionarea elementelor de disipare a energiei - Testarea prototipurilor conform paragrafului F.8.5.11. - Proiectul final al clădirii reabilitate şi notele de calcul.

(5) Proiectantul va stabili un program de mentenanţă şi de testare a elementelor de disipare a energiei în vederea asigurării unui răspuns performant al acestora pe durata de serviciu proiectată. Prin programul de testare se va lua în considerare fenomenul de oboseală a elementelor de disipare a energiei şi/sau a componentelor acestora. Oboseala se poate manifesta la un număr redus de cicluri, în cazul acţiunii cutremurului, sau la un număr mare de cicluri, în cazul acţiunii vântului.

(6) Testele vor fi efectuate pentru a: - confirma caracteristicile de amortizare şi relaţiile forţă-viteză-deplasare a

elementelor de disipare a energiei folosite în proiectare - demonstra robusteţea elementelor la excitaţii seismice extreme.

(7) Proiectantul va stipula criterii de acceptanţă explicite pentru valorile caracteristicilor de amortizare obţinute din teste. Aceste criterii vor reflecta valorile considerate in proiectare, vor ţine cont de variaţiile posibile ale proprietăţilor de material şi vor furniza valori limită ale răspunsului în afara cărora elementele de disipare a energiei vor fi considerate necorespunzătoare.

(8) Testele se vor realiza pe prototipuri ale elementelor de disipare a energiei. Procedurile de fabricaţie şi procedurile de control ale calităţii folosite în fabricarea prototipurilor vor fi identice cu cele folosite în fabricarea elementelor de disipare a energiei.

(9) Testarea prototipurilor se va face pentru fiecare tip de element de disipare a energiei şi pentru un număr minim de două elemente în mărime naturală din fiecare tip. Un tip de element de disipare a energiei este definit de forţa vâscoasă maximă capabilă, de constanta de amortizare, de exponentul vitezei şi de deplasarea pe direcţie axială maximă capabilă între capetele elementului de disipare a energiei. Prototipurile testate nu vor fi folosite în procesul de construcţie fără aprobarea scrisă a proiectantului.

(10) Relaţia forţă-deplasare-timp pentru fiecare ciclu de testare va fi achiziţionată digital şi va fi înregistrată electronic.

(11) Secvenţele de testare ale prototipurilor cuprind următoarele:

- Fiecare element testat va fi încărcat cu un număr de cicluri egal cu cel aşteptat pe durata de serviciu a clădirii din acţiunea vântului luată cu valoarea de calcul, dar nu mai puţin de 2000 de cicluri complete de încărcare-descărcare la amplitudini ale deplasării aşteptate din acţiunea vântului cu valoare de calcul; frecvenţa de încărcare va fi egală cu inversul perioadei fundamentale a clădirii reabilitate, f1;


8-7

- Fiecare element testat va fi încărcat cu 20 de cicluri complete de încărcare-descărcare la amplitudini ale deplasării aşteptate în timpul cutremurului de proiectare; frecvenţa de incărcare va fi egală cu inversul perioadei fundamentale a clădirii reabilitate, f1.

(12) Dacă relaţia forţă-deplasare a elementelor de disipare a energiei se modifică cu mai mult de 15% atunci când frecvenţa de testare f1 se modifică de la 0,5 f1 la 2,0 f1, testele de la paragraful F.8.5.11 se vor efectua la frecvenţe egale cu 0,5 f1, f1 şi 2,0 f1.

(13) Performanţa prototipurilor testate este considerată satisfăcătoare dacă sunt indeplinite următoarele condiţii:

- Pentru fiecare test efectuat conform paragrafului F.8.5.11, forţa maximă pentru un prototip şi pentru orice ciclu nu diferă cu mai mult de 15% faţă de forţa maximă calculată ca medie din toate ciclurile de testare ale prototipului. Notă – limita de 15% poate fi crescută cu acordul proiectantului dacă se demonstrează prin calcul că aceasta nu are un efect defavorabil asupra răspunsului clădirii reabilitate seismic;

- Pentru fiecare test efectuat conform paragrafului F.8.5.11, aria buclei de histerezis ED pentru un prototip şi pentru orice ciclu nu diferă cu mai mult de 15% faţă de aria buclei de histerezis calculată ca medie din toate ciclurile de testare ale prototipului. Notă – limita de 15% poate fi crescută cu acordul proiectantului dacă se demonstrează prin calcul că aceasta nu are un efect defavorabil asupra răspunsului clădirii reabilitate seismic;

- Sunt îndeplinite criteriile de acceptanţă stabilite conform paragrafului F.8.5.7.


9-1

F.9 REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR PRIN IZOLAREA SEISMICĂ A BAZEI∗ F.9.1 Aspecte generale. Domeniu de aplicare

(1) Izolarea seismică reprezintă o metodă de îmbunătăţire a performanţelor seismice ale construcţiilor existente, prin reducerea cerinţelor seismice ale elementelor acestora. În acest scop se interpun, de regulă, între baza structurii şi fundaţie dispozitive cu rigiditate laterală mică. Se obţine o perioadă fundamentală de vibraţie mult mai mare decât perioada construcţiei cu baza fixă şi decât a componentelor dominante ale mişcării terenului. Sistemul de izolare se deformează numai în modul fundamental şi nu transmite structurii energia asociată modurilor superioare ale mişcării terenului. Deformarea ansamblului izolatori-structură este reprezentată schematic în fig. F.9.1.

Figura F.9.1

(2) Izolarea seismică prezintă importante avantaje în raport cu metodele tradiţionale de consolidare, cum sunt: - controlul performanţei seismice a construcţiei cu un grad înalt de încredere - obţinerea unui nivel de performanţă (siguranţă) superior - reducerea cerinţelor seismice ale structurii (forţe şi deplasări relative de nivel) - reducerea cerinţelor seismice ale componentelor nestructurale, şi ale elementelor adăpostite în clădiri de toate tipurile. (3) Izolarea bazei este o metodă de intervenţie mai scumpă decât metodele de consolidare de tip curent. Evaluată pe termen lung, ţinând seama şi de intervenţiile necesare postseism, metoda poate fi în multe situaţii preferabilă. Se recomandǎ mai cu seamă la construcţiile de patrimoniu, în intenţia de a reduce cât mai mult măsurile de intervenţie asupra suprastructurii care să afecteze elementele de valoare istorică ale clădirii sau la construcţiile foarte importante, care trebuie sǎ rămână funcţionale dupǎ atacul unor cutremure puternice. De asemenea este indicat să se aplice izolarea bazei la construcţii din materiale neductile, dificil de consolidat prin alte procedee, cum sunt construcţiile din zidărie nearmată. (4) Rezultatele intervenţiei prin izolarea bazei pot fi îmbunătǎţite prin asocierea acesteia cu introducerea de amortizori care suprimă eventualele efecte de rezonanţă şi reduc durata oscilaţiei. Această masurǎ se recomandă în special în cazul zonelor seismice cu perioade caracteristice înalte.

∗ Prevederile date în acest capitol sunt întocmite la nivel de principii şi măsuri generale. Metodele şi tehnologiile de izolare seismică urmează să constituie obiectul unei norme de proiectare specială.

dg – deplasarea terenului db – deplasarea izolatorilor ds – deplasarea relativă a structurii


9-2

F.9.2 Obiective de performanţă (1) Obiectivele de performanţă urmărite prin izolarea bazei sunt cele asociate stării limită ultime (ULS) şi stării limită de serviciu (SLS), conform F.1.2. (2) Este indicat ca atunci când se utilizează izolarea seismică, în special pentru construcţii importante şi/sau de mare valoare istorică sau arhitecturală, acestea să fie dimensionate şi pentru a prelua deplasările laterale produse de cutremurul maxim considerat (MCE) la amplasament, în cadrul stării limită de prevenire a prăbuşirii (CPLS). Acest cutremur corespunde unei perioade de recurenţă de referinţă de cca 1000 ani. (3) Atunci când se aplică izolarea bazei, cerinţele seismice se stabilesc, de regulă, corespunzător acţiunii seismice utilizate la proiectarea construcţiilor noi. (4) Condiţiile de la (2) şi (3) se consideră satisfăcute dacă: - în cazul SLS, construcţia nu va fi degradată, comportându-se esenţial elastic. În termeni de deplasare aceasta înseamnă limitarea deplasărilor relative de nivel la 0,3%. - în cazul ULS, se acceptă incursiuni moderate în domeniul inelastic de deformaţie, cerinţele de ductilitate nedepăşind valoarea 2. În termeni de deplasare, valorile deplasărilor relative de nivel se limitează la 1,0%. - în cazul CPLS, sistemul izolant trebuie să suporte deplasările impuse de MCE, fără a pierde capacitatea de a suporta încărcarea verticală a construcţiei. Poate fi necesară înlocuirea izolatorilor după cutremur, dar capacitatea structurii care susţin izolatorii nu trebuie depăşită. (5) Structura existentă vulnerabilă seismic, eventual degradată, trebuie reparată şi întărită minimal, dacă este cazul, pentru a suporta deplasările relative indicate la (4). F.9.3 Oportunitatea introducerii izolatorilor seismici (1) Introducerea izolării bazei la construcţiile existente reprezintă o intervenţie scumpă şi complexă şi din acest motiv eficienţa ei trebuie să fie cât mai mare. Oportunitatea izolării bazei se evaluează pe baza criteriilor date la (2). (2) Criteriile ce trebuie avute în vedere când se optează pentru soluţia de izolare se grupează în criterii structurale şi criterii constructive: (a) Criterii structurale: (i) Flexibilitatea (rigiditatea) structurii existente Izolarea seismică a bazei construcţiilor este mai eficientă când perioada fundamentală a clădirii izolate poate fi mărită cu cca 2,0 secunde dincolo de perioada corespunzătoare răspunsului maxim (perioada Tc a spectrului de răspuns). De ceea, construcţiile rigide sunt cele mai apte pentru aplicarea izolatorilor. În schimb construcţiile cu perioada fundamentală a oscilaţiilor proprii peste 1,5 – 2,0 sec nu beneficiază prea mult de izolarea bazei, decât dacă nu se prevede şi introducerea unei amortizări semnificative prin amortizori şi disipatori. (ii) Rezistenţa structurii existente Dacă în urma izolării bazei, cerinţele seismice depăşesc capacitatea unor elemente ale structurii existente de rezistenţă este necesară şi consolidarea elementelor structurii. Dacă


9-3

intervenţiile necesare sunt limitate la câteva elemente slabe, iar măsurile de consolidare nu sunt excesive, soluţia izolării seismice rămâne acceptabilă. Dacă construcţia prezintă o rezistenţă laterală de ordinul 0,1 – 0,2 din greutatea clădirii şi este rezonabil de robustă este posibil să se evite consolidarea părţii de deasupra interfeţei de izolare. (b) Criterii constructive (i) Distanţa faţă de clădirile existente deplasările laterale ale sistemului izolat se consumă în cea mai mare parte la nivelul planului de izolare. De asemenea, este necesar un spaţiu pentru execuţia excavării şi a incintei. Dacă acest spaţiu perimetral nu există, soluţia nu poate fi aplicată. (ii) Existenţa subsolului Izolatorii au o înălţime relativ importantă la care se adaugă înălţimea structurii (de regulă grinzi rigide) necesară pentru repartizarea încărcărilor. Astfel, montarea izolatorilor necesită un anumit spaţiu. Dacă clădirea dispune de subsol, aceştia pot fi montaţi la acest nivel, consumând o parte însemnată din spaţiul util al acestuia. În caz contrar sunt necesare excavaţii suplimentare pentru a plasa izolatorii, fundaţiile acestora şi structura de distribuţie a încărcărilor de deasupra acestora. Costurile şi problemele de execuţie în acest din urmă caz pot să ducă în unele cazuri la renunţarea la soluţia izolării bazei. (iii) Accesul pentru execuţia şi întreţinerea izolatorilor Accesul pentru montarea şi întreţinerea ulterioară a izolatorilor reprezintă o condiţie importantă. Dacă nu există subsol, problema accesului este foarte dificil de rezolvat. Chiar dacă instalarea izolatorilor şi execuţia fundaţiilor acestora se poate face prin găuri practicate prin pardoseala subsolului, menţinerea lor pentru accesul în vederea întreţinerii dispozitivelor izolatoare nu este întotdeauna posibilă. Cea mai bună soluţie din punct de vedere funcţional este construirea unui nou subsol, dar costurile aferente pot fi prohibitorii. F.9.4 Probleme specifice de proiectare (1) Indicaţiile din această secţiune se referă la situaţia în care planul în care se montează izolatorii se află în apropierea bazei structurii. (2) Deasupra izolatorilor trebuie să existe o structură rigidă capabilă să transmită încărcările verticale şi laterale la izolatori, evitând supraîncărcarea vreunui dispozitiv de izolare. Dedesubtul interfeţei de izolare trebuie realizată o structură capabilă să transfere forţele laterale de la dispozitivele izolatoarelor la teren. Cele două structuri de transfer pot fi alcătuite din elementele structurii existente (de exemplu, de reţele de grinzi existente), consolidate sau nu, după caz. Dacă asemenea elemente nu există, trebuie realizate unele noi cu acest rol.


9-4

(3) Elementele situate în contact direct cu izolatorii trebuie să fie proiectate pentru a prelua mişcarea seismică de proiectare la bazǎ, fǎrǎ reduceri de forţǎ, ceea ce dezvoltǎ eforturi înalte în aceste elemente. Pentru a limita eforturile din efectul excentricităţii create între punctele de aplicaţie a forţelor de compresiune de la cele douǎ feţe ale izolatorilor şi pentru a împiedica apariţia unor tendinţe de instabilitate, dimensiunile şi proporţiile izolatoriilor (raportul între înalţime şi diametrul secţiunii orizontale) vor fi stabilite adecvat.

(4) Transmiterea încărcărilor de la clǎdirea existentă la noile reazeme reprezintǎ o problemǎ esenţialǎ a proiectării mǎsurilor de intervenţe cu izolarea bazei. Aceste probleme de proiectare esenţiale implică conceperea unor detalii potrivite pentru : modificarea traiectoriei forţelor verticale şi sprijinirea adecvată a construcţiei existente; tăierea stălpilor sau pereţilor la bazǎ; executarea unor fundaţii noi; executarea unei structuri orizontale de transfer deasupra izolatorilor; instalarea izolatorilor; transferarea încărcării verticale la izolatori fǎră deplasǎri care sǎ degradeze suprastructura.

(5) O problemǎ specială de proiectare o reprezintǎ preluarea eventualelor forţe de întindere de la interfaţa izolatorilor cu structura. Izolatorii cu cauciuc natural sunt prea puţin rigizi şi prea puţin rezistenţi la eforturi de întindere pentru a putea conta că pot prelua asemenea forţe. De asemenea, izolatorii cu miez de plumb sunt creditaţi cu o capacitate limitată de a prelua întinderea. Ca urmare, proiectarea izolatorilor şi a structurilor de beton ataşate acestora trebuie să urmărească minimizarea sau chiar anularea tensiunilor din izolatori, prin angajarea spaţială a elementelor de deasupra lor sau chiar prin mǎrirea greutăţii acestora.

(6) Datoritǎ faptului cǎ fiecărui tip de izolator îi corespund soluţii diferite pentru detaliile de execuţie, cunoaşterea caracteristicilor izolatorilor este esenţialǎ şi din acest motiv alegerea tipului de izolator şi a furnizorului trebuie fǎcutǎ încă din primele faze de proiectare. (7) Pentru ca sistemul de izolare să fie efectiv, elementele construcţiei nu trebuie să intersecteze planul de izolare. Scările de intrarae trebuie să lucreze în consolă sau trebuie să fie rezemate pe suporţi alunecători, iar instalaţiile trebuie să aibă legături flexibile. De jur împrejur trebuie creat un spaţiu liber, acoperit cu grătare sau plăci, astfel detaliate încât să nu pătrundă în spaţiul respectiv pe durata cutremurelor şi să afecteze deplasarea liberă pe orizontală a izolatorilor. Se recomandă elementele de compartimentări şi alte elemente de arhitectură să fie realizate din plăci de gips-carton şi astfel detaliate încât să urmărească deplasările SLS fără a necesita reparaţii. Unele elemente pot fi selectate pentru a fi sacrificate şi înlocuite. Puţurile de lift necesită o soluţie specială. Soluţia cea mai potrivită constă în suspendarea cajelor de lift de structura de deasupra interfeţei de izolare, asigurând un spaţiu liber suficient de jur împrejurul lor, sub planul de izolare.


9-5

F.9.5 Metodologia de proiectare şi calcul a intervenţiei bazate pe izolare seismică F.9.5.1 Aspecte generale (1) Calculul structurilor existente la care se aplică izolarea bazei se efectuează conform prevederilor date în 11.9 din P 100-1/2006. împreună cu completările date în continuare. (2) Dimensionarea sistemului de izolare urmăreşte controlul acceleraţiilor transmise structurii, limitarea deplasărilor impuse izolatorilor sau să realizeze o acordare cât mai favorabilă a celor două categorii de cerinţe. F.9.5.2 Etapele proceselor de proiectare (1) Procesul de proiectare este constituit, în mod obişnuit din următoarele etape principale

(i) Stabilirea concepţiei de intervenţiei (ii) Selectarea iniţială a izolatorilor (iii) Construirea modelului de calcul (iv) Determinarea cerinţelor seismice (v) Dimensionarea preliminară a izolatorilor (vi) Calculul structural detaliat (vii) Stabilirea parametrilor de detaliu ai izolatorilor şi amortizorilor. (viii) Verificarea răspunsului seismic al construcţiei consolidate prin calcul dinamic

inelastic recomandat în anumite situaţii (2) Pentru etapele proiectării, care nu sunt tratate sau sunt tratate insuficient în capitolul 11 din P 100-1/2006, se dau indicaţii în continuare. F.9.5.3 Selectarea iniţială a izolatorilor Rezultatele calculului sunt influenţate semnificativ de valorile parametrilor care descriu proprietăţile izolatorilor (a materialelor din care sunt realizate acestea). Ca urmare, trebuie considerate mai multe ipoteze privind aceste proprietăţi, pe baza informaţiilor oferite de furnizor privind variabilitatea acestor caracteristici, cu factori cum sunt modul de fabricaţie, natura şi intensitatea încercării, gradul de uzură, vârsta. Alegerea sistemului de izolare include şi alegerea dimensiunilor iniţiale şi a proporţiilor izolatorilor (raportul dintre înălţimea şi dimensiunea bazei) şi a dispunerii izolatorilor în planul construcţiei. Raportul între mărimea încărcării verticale şi rezistenţa la compresiune a izolatorilor constituie criteriul principal pentru dimensionarea izolatorilor. Dispunerea finală a izolatorilor rezultă în urma unui proces de optimizare care urmăreşte limitarea excentricităţilor la nivelul sistemului izolator, a excentricităţii dintre acesta şi suprastructură, evitarea ridicării de pe izolatori.


9-6

Figura F.9.2

F.9.5.4 Construirea modelului de calcul (1) Modelul de calcul se întocmeşte pe baza prevederilor date în 11.9 din P 100-1/2006. Dacă sunt îndeplinite condiţiile date la (3) şi (4) din 11.9.3, se pot adopta modele şi procedee de calcul simplificate. (2) Pentru dimensionarea preliminară a izolatorilor se poate aplica modelul simplificat definit de caracteristicile precizate în continuare la (i) şi (ii). Modelul se bazează pe ipoteza că suprastructura este rigidă, care este acceptabilă dacă sistemul izolat are o perioadă efectivă cel puţin de 3 ori mai mică decât perioada fundamentală a structurii fixate la bază.

(i) Sistemul alcătuit din ansamblul izolatorilor şi suprastructura clădirii se echivalează cu un sistem cu un grad de libertate, caracterizat de rigiditatea secantă şi factorul de amortizare echivalente răspunsului neliniar al izolatorilor (fig. F.9.2).

(ii) Factorul de amortizare vâscoasă echivalentă amortizării histeretice a sistemelor cu izolatori cu cauciuc, plumb sau cu frecare, caracterizate de comportarea biliniară reprezentată în fig. F.9.2 se poate determina cu relaţia:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

π=ξ

max

y

max

yh d

dFF2 ) (F.9.1)

în care: ξh = amortizarea văscoasă echivalentă Fy = forţa de curgere a sistemului izolator Fmax = forţa maximă impusă sistemului de izolare dmax = deplasarea maximă impusă sistemului dy = deplasarea la curgere F.9.5.5 Evaluarea cerinţelor seismice (1) Cerinţele seismice se cuantifica prin spectrele răspunsului seismic, în cazul utilizării calculului structural prin metoda calcul dinamic cu spectre de răspuns sau prin accelerograme specifice amplasamentului în cazul utilizării calculului dinamic liniar sau neliniar. (2) Spectrele răspunsului elastic de acceleraţie Se(T) se stabilesc conform capitolul 3 din P 100-1/2006. Se pot determina spectre specifice stărilor limită SLS şi ULS, sau prin prelucrarea unor accelerograme specifice amplasamentului.


9-7

Asigurarea diferită pentru clădirile aparţinând diferitelor clase de importanţă se face prin multiplicarea ordonatelor spectrului cu factorul γI. (3) Spectrele corespunzătoare diferitelor valori ale factorului de amortizare se obţin prin utilizarea factorului de corecţie η, dat în P 100-1/2006. (4) În vederea efectuării calculului dinamic se selectează cel puţin 3 accelerograme compatibile cu spectrul de proiectare. (5) Spectrele de deplasare se obţin din spectrele de acceleraţie pe baza procedeului dat în P 100-1/2006, utilizând relaţia:

a2d S1Sω

=

în care: Sd = deplasarea pseudo-spectrale Sa = acceleraţia spectrală

ω = pulsaţia sistemului F.9.5.6 Dimensionarea preliminară a izolatorilor (1) Pentru dimensionarea preliminară a sistemului de izolatori se aplică procedee de calcul bazate pe utilizarea spectrelor bipartite ale răspunsului seismic şi a curbei forţă – deplasare laterală a structurii izolate, construite pentru un sistem cu un grad de libertate echivalent. Metoda este denumită în mod curent metoda spectrului capacităţii. (2) Spectrele bipartite ale răspunsului seismic se obţin reprezentând într-un sistem de coordonate Sa – Sd valorile spectrale ale acceleraţiei şi deplasării. Se obţine familia de spectre, fiecare corespunzând unei anumite valori a factorului de amortizare ξh. Variabila, perioada de oscilaţie a sistemului cu un grad de libertate a modelului simplificat (a se vedea F.9.5.4), este reprezentată de drepte care trec prin originea sistemului de axe, având diferite înclinări (fig. F.9.3). (3) Se alege preliminar o valoare a factorului de amortizare. O valoare potrivită este 20%. (4) Stabilirea cerinţelor pentru sistemul de izolare ales implică efectuarea următoarelor operaţii: (i) construirea curbei forţă – deplasare pentru sistemul izolat şi suprapunerea acesteia peste familia de spectre bipartite; (ii) evaluarea în primă aproximaţie a cerinţelor seismice corespunzător punctului aflat la intersecţia curbei capacităţii cu spectrul pentru valoarea iniţială a factorului de amotizare ξ = 20%. (iii) corectarea aproximaţiei iniţiale a factorului ξh > pe baza relaţiei F.9.1, în care dmax şi Fmax corespund coordonatelor punctului de intersecţie determinat în etapa (ii). Operaţiile (ii) şi (iii) se repetă până când diferenţa dintre valorile ξh din două iteraţii succesive se înscriu în limitele de toleranţă admise. Punctul de intersecţie al curbei capacităţii cu curba spectrală corespunzătoare factorului ξh astfel obţinut, determină valorile cerinţelor seismice de forţă şi deplasare.


9-8

Figura F.9.3

Procedeul se aplică în acelaşi mod pentru SLS şi ULS. (5) Forţa seismică transmisă suprastructurii se distribuie la nivelul etajelor pe baza relaţiei (11.6) dată în capitolul 11 din P 100-1/2006 şi se determină într-o estimare preliminară eforturile în elementele acesteia. (6) Se controlează eficacitatea intervenţiei prin izolarea bazei, prin verificarea îndeplinirii unor obiective asociate răspunsului la întrebări cum sunt: (i) Se îndeplinesc condiţiile structurale pentru SLS? (ii) Izolatorii pot urmări cerinţele de deplasare la ULS fără să se rupă, iar deplasările laterale ale acestora se pot înscrie în spaţiul rezervat pe conturul clădirii? (iii) Sistemul de izolare reduce suficient de mult acceleraţia transmisă suprastructurii? (iv) Suprastructura, aşa cum este realizată, poate prelua eforturile în domeniul elastic? (v) dacă răspunsul la (iv) este negativ, incursiunile în domeniul inelastic sunt suficient de mici pentru a nu depăşi capacitatea de deformare a elementelor existente şi dacă nu, care este amploarea măsurilor necesare de consolidare ale suprastructurii. Dacă răspunsul la întrebări nu este satisfăcător se va reconsidera aranjamentul iniţial izolatorilor şi procesul de proiectare preliminară se repetă. F.9.5.7 Calculul detaliat al structurii (1) Calculul detaliat al structurii se realizează cu modelele şi metodele prevăzute în capitolul 11 din P 100-1/2006. (2) În cazul construcţiilor regulate se admite utilizarea modelelor condensate, care echivalează structura cu o consolă cu mase concentrate la nivelul planşeelor, cu proprietăţi echivalente de deformare şi de rezistenţă la ficare nivel. (3) Modelul condensat al structurii se obţine prin calculul static neliniar (biografic) al acesteia, care permite stabilirea relaţiei forţă laterală – deplasare la fiecare nivel.


9-9

(4) Pentru sistemele de izolare cu comportare inelastică, dispozitivele izolatoare vor fi modelate utilizând rigiditatea secantă pentru nivelul de deplasare aşteptat. Calculul implică iteraţia până la obţinerea convergenţei (conform F.9.4.3). Modelul va cuprinde şi amortizori, necesari în multe din cazuri. (5) În cazul în care centrele de rigiditate şi de rezistenţă ale sistemului de izolare ale suprastructurii nu sunt aliniate în interiorul unei distanţe de 5% din dimensiunea clădirii perpendiculare pe direcţia atacului seismic, sau/şi dacă structura situată deasupra planului de izolare nu satisface criteriile date în 11.9.3 din P 100-1/2006, pentru aplicarea metodei simplificate de clcul, trebuie utilizate modele şi metode complete, în măsură să evidenţieze mai riguros efecetele de torsiune generală. F.9.5.8 Proiectarea de detaliu a măsurilor de intervenţie (1) În această etapă vor fi detaliate toate aspectele de realizare a sistemului de izolare şi cele referitoare la eventualele măsuri necesare de consolidare a structurii iniţiale. (2) Se va acorda o atenţie particulară efectelor rezultate din deplasarea izolatorilor, inclusiv efectele de ordinul 2. În această fază se stabilesc toate datele privind caracteristicile izolatorilor şi amortizorilor pe baza specificaţiilor furnizorilor selectaţi. (3) Obiective majore ale acestei faze le constituie: - proiectarea sistemului de sub planul de izolare rigid şi rezistent care transmite încărcările la terenul de fundare;

- proiectarea sistemului de rezemare al structurii situat deasupra planului de izolare, care să asigure rolul de diafragmă orizontală în distribuirea forţelor orizontale şi în acelaşi timp, să transmită încărcările verticale izolatorilor;

- realizarea spaţiului necesar în jurul perimetrului clădirii care să permită deplasările laterale seismice ale izolatorilor;

- realizarea unor legături adecvate, flexibile pentru instalaţiile şi conductele clădirii, care să nu fie afectate de deplasările laterale ale izolatorilor. (4) Este indicat ca performanţele izolatorilor să fie verificate prin teste. (5) Proiectul măsurilor de intervenţie va fi însoţit de un proiect de tehnologie care va preciza succesiunea operaţiilor şi va detalia modul de execuţie al fiecăruia. Probleme speciale pe care trebuie să le rezolve acest proiect sunt asigurarea accesului pentru montarea izolatorilor şi realizarea transferului încărcărilor verticale al clădirii la sistemul izolatorilor.


„Monitorul Oficial” R.A., Str. Parcului nr. 65, sectorul 1, București; C.I.F. RO427282,

IBAN: RO55RNCB0082006711100001 Banca Comercială Română — S.A. — Sucursala „Unirea” București

și IBAN: RO12TREZ7005069XXX000531 Direcția de Trezorerie și Contabilitate Publică a Municipiului București

(alocat numai persoanelor juridice bugetare)

Tel. 021.318.51.29/150, fax 021.318.51.15, e-mail: [email protected], internet: www.monitoruloficial.ro

Adresa pentru publicitate: Centrul pentru relații cu publicul, București, șos. Panduri nr. 1,

bloc P33, parter, sectorul 5, tel. 021.411.58.33 și 021.410.47.30, fax 021.410.77.36 și 021.410.47.23

Tiparul: „Monitorul Oficial” R.A.

Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 647 bis/1.X.2009 conține 368 de pagini. Prețul: 73,60 lei ISSN 1453—4495

EDITOR: PARLAMENTUL ROMÂNIEI — CAMERA DEPUTAȚILOR

&JUYDGY|439566]

Acest număr al Monitorului Oficial al României a fost tipărit în afara abonamentului.

mof 647bis - p100-3-2008

Documents