20.NP 093-2003

NORMATIV DE PROIECTARE A ELEMENTELOR COMPUSE DIN BETOANE DE VARSTE DIFERITE SI A CONECTORILOR PENTRU LUCRARI DE CAMASUIELI SI SUPRABETONARIIndicativ NP 093 03

* GENERALITATI* PRINCIPII DE BAZA* CALCULUL LA CTIUNEA MOMENTULUI INCOVOIETOR* CALCULUL LA FORTA TAIETOARE (IN SECTIUNEA INCLINATA)* CALCULUL LA LUNECARE* COMPORTARE IN EXPLOATARE (DEFORMATII, FISURARE)* RECOMANDARI PENTRU ALCATUIRE SI EXECUTIE* ANEXA 1: Exemple de calcul* ANEXA 2: Simboluri utilizate n normativ i echivalentele din STAS 10107/0-1990

1. GENERALITATI

1.1. Prezentul normativ stabilete prevederi de calcul i alctuire specifice elementelor din beton armat cu seciunea realizat n etape diferite (prin cmuire sau suprabetonare) .

1.2. Domeniul de aplicare cuprinde, n special, elemente ncovoietoare (grinzi i plci) i elemente comprimate excentric (stlpi) pentru construcii din beton obinuit .

1.3. Prezentul normativ are la baz principiile i metodele de calcul din STAS 10102-75 (Construcii din beton, beton armat i beton precomprimat . Prevederi fundamentale pentru calculul i alctuirea elementelor) i STAS 10107/0-90 (Construcii civile i industriale. Calculul i alctuirea elementelor structurale din beton , beton armat i beton precomprimat). Pentru calculul i proiectarea elementelor cu seciune compus se pot aplica prevederile generale referitoare la elementele monostrat din beton armat sau beton precomprimat, cu modificrile sau verificrile suplimentare precizate n prezentele instruciuni, care in seama de particularitile lor de alctuire i comportare .

1.4. n normativul de fa se utilizeaz, n general, notaiile din EUROCODE EC2 (Calculul i alctuirea structurilor din beton), preluate n codul romnesc de proiectare pentru structuri din beton) .

2. PRINCIPII DE BAZA

2.1. Seciunea compus din betoane turnate n etape diferite poate apare n dou situaii:

a) la suprabetonarea unui element prefabricat, ca o etap tehnologic gndit ca atare din faza de proiectare.

b) la o intervenie ulterioar, ca urmare a unor avarii sau din cauza necesitii de a majora capacitatea portant sau rigiditatea elementului de construcie (cazul consolidrilor prin cmuire sau suprabetonare).

2.2. Elementele cu seciune compus, ncovoiate, se calculeaz i se verific la starea limit de rezisten, pentru fiecare faz tehnologic, la cele mai defavorabile solicitri.

2.2.1. n cazul elementelor prefabricate suprabetonate, n prima faz, cnd elementul prefabricat este montat iar suprabetonarea nentrit, calculul se face fr a ine cont de aportul acesteia din punctul de vedere al seciunii active i al schemei statice (de exemplu, continuizare pe reazeme cu armtur nglobat n suprabetonare). Verificrile se fac la ncrcrile din faza respectiv (greutate element prefabricat, greutate suprabetonare i ncrcri rezultate din procesul de execuie: circulaie, descrcarea betonului proaspt etc.).

2.2.2. n a doua faz, dup ntrirea suprabetonrii, se ine cont n calcul de aportul acesteia prin considerarea grosimii suprabetonrii n cadrul seciunii active i luarea n calcul a continuizrilor realizate pe reazeme. Pentru verificri se au n vedere ncrcrile totale (permanente i temporare).

2.2.3. n cazul elementelor prefabricate cu nlime mare comparativ cu cea a suprabetonrii i la care realizarea continuitii nu condiioneaz stabilitatea structurii de rezisten (de exemplu, cazul elementelor plane de planeu cu suprabetonare de grosime mic), se admite ca verificarea n a doua faz s se fac numai la ncrcrile aplicare dup ntrirea suprabetonrii.

2.2.4. Se recomand ca seciunea compus s se alctuiasc n aa fel nct dimensionarea armturilor de rezisten s se fac pe baza calculului n faza a doua, cnd construcia este terminat. Dac nu se poate respecta aceast condiie, se recomand utilizarea unor sprijiniri provizorii, care se menin pn la ntrirea suprabetonrii .

2.3. n cazurile n care rezult a fi necesar (de exemplu prefabricate cu nlimea redus n comparaie cu grosimea suprabetonrii), n prima faz se efectueaz i verificarea la starea limit de deformaie a elementului prefabricat .

2.4. n cazul cmuirii elementelor structurale verticale (stlpi, perei structurali), nainte de intervenie se va analiza, n funcie de starea lor tehnic, eventuala necesitate de sprijinire provizorie a structurii .

2.5. O seciune compus poate fi considerat ca atare la preluarea solicitrilor ce-i revin n exploatare dac este asigurat conlucrarea ntre prile sale componente, prevenind prin msuri adecvate apariia lunecrii la interfa (Suprafaa de contact ntre betoanele turnate n etape diferite) .

2.6. Pentru buna comportare la strile limi9t ale exploatrii normale este esenial aderena la interfa. La starea limit de rezisten, n situaia eforturilor de lunecare reduse (cazul plcilor sau al cmuielilor) simpla aderen poate fi suficient pentru preluarea lunecrilor, iar n cazul eforturilor de lunecare mari (grinzi), aderena contribuie la preluarea lunecrii. Din aceste motive este important s se realizeze o ct mai bun aderen ntre betoanele turnate n etape diferite .

2.7. Aderena ntre betoane de vrste diferite nu poate depi rezistena la ntindere a niciunui dintre betoanele aflate n contact .

2.8. Aderena este puternic influenat de urmtorii factori :

- rugozitatea suprafeei de contact;

- rezistena betoanelor n zona de contact;

- msura n care suprafaa de contact este curat

2.8.1. Rugozitatea suprafeei de contact contribuie la creterea aderenei prin :

- majorarea suprafeei de contact ntre cele dou betoane;

- reducerea influenei factorilor naturali negativi (praf, ap, lapte de ciment etc.) care se concentreaz la baza asperitilor; crescnd rugozitatea, scade sensibilitatea la calitatea manoperei de curire i pregtire a suprafeei;

- creterea seciunii de forfecare;

- dup apariia lunecrii, n cazul mpiedicrii separrii (ndeprtrii) suprafeelor prin msuri adecvate (conectori), rugozitatea permite preluarea forei de lunecare printr-un mecanism echivalent cu frecarea.

Prin proiect trebuie s se indice tipul de suprafa ce trebuie realizat la execuie, n baza indicaiilor de la cap. 5.

2.8.2. Rezistena n zona de contact,esenial pentru asigurarea aderenei, este n general inferioar rezistenei betoanelor aflate n contact (datorit existenei peliculei de lapte de ciment, compactrii insuficiente la suprafaa betonului prefabricat etc.). Prin proiect vor trebuie date indicaii clare privind msurile necesare pentru asigurarea la interfa a rezistenei pe care s-a contat n calcul (inclusiv modul de pstrare a betonului n perioada de ntrire), n baza prevederilor din cap. 7.

2.8.3. Pentru a nu influena negativ aderena, interfaa trebuie s fie curat, fr sedimente (lapte de ciment, nisip, praf, ulei, ghea etc.). Prin proiec6t trebuie s se indice msurile ce trebuie luate pentru a asigura curenia interfeei.

2.9. Dac la interfaa de contact acioneaz o for de ntindere normal, ntre cele dou betoane se prevd conectori metalici suplimentari, special destinai i dimensionai pentru reluarea acestei fore.

2.10. Grosimea minim a suprabetonrii va fi de 50 mm, n caz c sunt necesari conectori i de 40 mm n rest. n cazuri deosebite (de exemplu monolitizarea ntre grinzioare i corpurile de umplutur) se poate conta pe seciunea compus, dac betonul de monolitizare ntre cele dou elemente prefabricate are grosimea de cel puin 20 mm, dar cu cel puin 25% mai mult dect dimensiunea maxim a agregatului utilizat la betonul din monolitizare.

n cazul elementelor proiectate de la nceput cu seciunea compus, se vor respecta, pentru ancorarea conectorilor, prevederile STAS 10107/0-90 pct. 6.2.

Acolo unde conectorii nu se pot prevedea de la nceput (de exemplu, la cmuieli sau suprabetonri n vederea consolidrii sau refacerii capacitii portante a elementelor structurale), conectorii vor fi ancorai n conformitate cu precizrile de la cap. 7 , fie de barele de armtur existente, fie n betonul existent.

la grosimi ale suprabetonrii sub 80 mm trebuie s se dea atenie deosebit asigurrii corespunztoare, prin prevederea de conectori cu bucl i bare longitudinale introduse n bucl (fig. 1) sau luarea altor msuri adecvate.

2.11. Acolo unde este necesar din calcul, se va prevedea sprijinirea suplimentar a elementului prefabricat : sprijinirile vor fi ndeprtate numai dup ce n betonul monolit s-a atins cel puin 50% din rezistena corespunztoare clasei prevzute prin proiect, pentru a nu apare fisuri sau deformaii excesive.

2.12. La calculul pentru strile limit ale exploatri normale se va ine cont de efectul eventualelor sprijiniri provizorii asupra strii de fisurare i deformaie.

Calculul la starea limit de rezisten se va efectua fr a se ine cont de faptul c elementul a fost eventual sprijinit.

2.13. n calculul la starea limit de rezisten se poate neglija efectul contraciei difereniate a betoanelor de vrste diferite.

2.14. n calculul la strile limit ale exploatrii normale efectul contraciei poate fi important i se recomand ca n cazuri deosebite s fie luat n considerare.

3. CALCULUL LA CTIUNEA MOMENTULUI INCOVOIETOR

3.1. Calculul la starea limit de rezisten n seciuni normale se face simplificat, ca pentru o seciune omogen din beton armat, cu preluarea eforturilor de compresiune de ctre betonul i eventualele armturi din zona comprimat (lund n considerare calitile fiecrui tip de beton sub forma Acfcd) i preluarea eforturilor de ntindere de ctre armturile din zona ntins.

3.2. La evaluarea capacitii portante a grinzilor de planeu cu seciunea de tipul prezentat n fig.2, limea activ de plac se va considera n conformitate cu prevederile STAS 10107/0-90 Anexa A, unde hp reprezint grosimea total a plcii, compus din placa chesonului i suprabetonare.

3.3. n cazul seciunilor compuse cu alctuirea prezentat n fig. 3, limea activ a plcii se evalueaz lund n considerare cel mult 3 hp de fiecare parte a grinzii, hp fiind grosimea elementului prefabricat de planeu.

3.4. Verificarea la moment ncovoietor n seciuni nclinate se face n conformitate cu prevederile STAS 10107/0-90, cu condiia asigurrii prelurii lunecrii la interfaa de contact dintre betoanele de vrste diferite, conform indicaiilor din cap. 5 i 7 .

4. CALCULUL LA FORTA TAIETOARE (IN SECTIUNEA INCLINATA)

4.1. n calcul se consider c fora tietoare este preluat de ntreaga seciune compus .

4.2. Calculul la starea limit de rezisten n seciuni nclinate (care trec i prin interfaa de contact) pentru preluarea forei tietoare se face ca pentru o seciune omogen din beton armat, n conformitate cu prevederile STAS 10107/0-90, afectnd capacitatea portant rezultat (lund n considerare caracteristicile betoanelor din zona comprimat) cu un coeficient de reducere egal cu 0,9.

5. CALCULUL LA LUNECARE

5.1. Principiul de proiectare ce st la baza calcului la lunecare const n asigurarea aciunii compuse prin verificarea eforturilor la starea limit de rezisten utiliznd metode de calcul simplificate recunoscnd n acelai timp influena mare pe care o poate avea asupra lucrului seciunii compuse tipul i modul de pregtire a suprafeei, precum i faptul c acestea pot avaria foarte mult n execuie.

5.2. Tipurile de suprafa la interfaa dintre betoane turnate n etape diferite, care pot fi ntlnite n practic, n ordinea crescnd a rugozitii lor, sunt:

a) suprafaa dricuit, astfel nct particulele fine au fost aduse la suprafa, ns au rmas mici ondulaii i neregulariti;

b) suprafaa obinut prin glisarea grinzii sau plcii vibrante pe ghidaje;

c) suprafaa unui element prefabricat obinut printr-o tehnic de extrudare (presare vibrare);

d) suprafaa striat prin perierea betonului nentrit, dup nceperea prizei;

e) suprafaa cu rugozitate pronunat, obinut prin mijloace mecanice (striere cu un pieptene metalic sau imprimare cu ajutorul unei profilaturi speciale, din metal);

f) suprafaa aa cum rezult din vibrare n condiiile unui raport a/c redus, fr netezire, cu o rugozitate pronunat datorat agregatelor mari, ieite n relief, fiind ns bine fixate n matrix;

g) suprafaa obinut prin splarea betonului nc nentrit, expunnd agregatul mare, fr ns a-l deranja;

h) suprafaa cu rugozitate pronunat, obinut prin mijloace mecanice dup ntrirea betonului (sablare, buciardare);

i) suprafaa prevzut cu praguri sau dini.

Tipul a) face parte din categoria suprafeelor netede. Celelalte tipuri au toate o anumit rugozitate, rezultat din turnare sau realizat intenionat.

Tipul e) este cel puin tot att de eficace ca i tipul g). La tipul f) suprafaa are o rugozitate pronunat, ns pot apare probleme din cauza compactrii insuficiente a betonului n apropierea suprafeei.

Nu exist delimitri clare ntre diferitele tipuri de suprafee, iar ceea ce realizeaz efectiv depinde mult de calitatea manoperei. Suprafeele care nu sunt obinute prin prelucrare ulterioar pot fi afectate de tehnologia de turnare i de utilizarea superplastifianilor sau de calitatea materialelor utilizate pentru decofrare.

5.3. Din punctul de vedere al proiectrii elementelor compuse, suprafeele de beton se mpart n urmtoarele dou categorii, cu condiia ca la execuia lor s se respecte prevederile de la cap. 7.

5.3.1. Categoria 1. Suprafeele obinute n mod obinuit la execuia elementelor prefabricate, fr msuri speciale de cretere a rugozitii, incluznd tipurile de la a) la d), amplitudinea neregularitilor (asperitilor) fiind de pn la 1 2 mm.

5.3.2. Categoria 2. Suprafeele cu rugozitate creat intenionat, fie la execuia elementului prefabricat, fie prin intervenie asupra betonului ntrit, cu neregulariti mai mari, de peste 2 mm, incluznd tipurile de la e) la i).

Indiferent de categoria suprafeei, se conteaz pe aderena ntre betoanele turnate n etape diferite, iar rezistena la lunecare la interfa se evalueaz cu relaiile de la pct. 5.6.3.

5.3.3. Dac din diferite motive, la pregtirea suprafeei nainte de turnarea betonului monolit (faza determinant) nu s-au putut respecta prevederile de la pct. 7 (de exemplu suprafaa este ptat cu decofrol sau exist exces de parte fin etc.), exist urmtoarele dou soluii:

- indiferent dac suprafaa este neted sau rugoas (categoria 1 sau 2) nu se conteaz pe aderen. Se vor prevedea obligatoriu conectori metalici, calculai conform pct. 5.6.3.1. i dispui conform precizrilor de la pct. 7.9

- se va prevedea o prelucrare ulterioar pentru crearea rugozitii cu ajutorul unui echipament special, fr a deranja agregatele, obinndu-se o suprafa de tip h. n execuie va trebuie s se verifice dac suprafaa rezultat ndeplinete criteriile de rugozitate pentru a putea fi inclus n categoria 2. n caz contrar, se consider c face parte din categoria 1 i se vor lua msuri n consecin.

5.4. Intensitatea solicitrii se ia n considerare dup cum urmeaz:

- Lunecare de intensitate redus. Este n general cazul plcilor (planeelor realizate din elemente prefabricate de suprafa, suprabetonate). Interfaa de contact ntre betoanele de vrste diferite este mare, iar eforturile de lunecare sunt reduse (pn la 0,5Rt). n cazul n care acestea, calculate cu prevederile de la pct. 5.6.2, sunt inferioare valorii capabile determinate cu relaia (5.3) i dac nu trebuie s se aib n vedere efectul contraciei difereniale i/sau aciuni speciale dinamice sau seismice, nu sunt necesari conectori.

Dac eforturile calculate depesc valorile capabile, sunt necesari conectori metalici care vor fi proiectai i detaliai n conformitate cu prevederile de la pct. 5.6.3.

- Lunecare de intensitate mare. Este, n general, cazul elementelor liniare de tip grind, realizate n dou etape (grinzi prefabricate cu suprabetonare sau cu plac monolit). Efortul de lunecare se calculeaz conform prevederilor pct. 5.6.2. Dac este inferior valorii capabile calculat cu relaia (5.3), se va prevedea armtur transversal (conectori metalici) corespunztor procentului minim de armare prevzut la pct. 5.6.3.1. Dac efortul de lunecare calculat depete rezistena de calcul la lunecare, armtura transversal de conectare va fi determinat prin calcul cu relaia (5.2).

5.5. Pentru calculul la lunecare se au n vedere urmtoarele principii generale:

- calculul general al elementului compus se conduce n baza prevederilor STAS 10107/0-90, dnd atenia cuvenit necesitii rezemrilor intermediare provizorii; acestea pot influena starea de eforturi la interfa sub ncrcrile corespunztoare exploatrii normale (fisurare, deformaii), chiar dac n starea limit de rezisten efectul lor este nesemnificativ

- efortul de lunecare la interfa se calculeaz cu valorile de calcul ale ncrcrilor, utiliznd metodele generale pentru proiectarea seciunilor din beton armat, cu precizrile din cap. 5.6. Dei este necesar asigurarea lucrului ca atare al seciunii compuse i sub ncrcrile de exploatare (la strile limit ale exploatrii normale), metodele date pentru calculul la starea limit de rezisten, mpreun cu rezistena la lunecare aleas, vor asigura implicit acest lucru

- n funcie de alctuire, elementul va fi n situaia de lunecare de intensitate mare sau redus (pct.4.3), iar proiectantul trebuie s decid asupra tipului de suprafa pentru betonul de la interfa. Aceast decizie depinde de mai muli factori, incluznd economicitatea, tehnologia de execuie disponibil, dac armtura este de dorit sau nu, nivelul posibil al controlului i verificrilor tehnologice

- calculul se face n conformitate cu prevederile de la pct. 5.6, utiliznd rezistenele de calcul la lunecare determinate cu relaiile 5.2 sau 5.3, dup caz

- calculul presupune c n cazul intensitii reduse a lunecrii nu apar fisuri la interfa. Dac datorit mrimii eforturilor, calculate la starea limit de rezisten, pot apare fisuri, prevederea de conectori este obligatorie.

5.6. Calculul eforturilor la interfa

5.6.1. Lunecarea la interfa se verific numai pentru starea limit de rezisten. Metoda de calcul utilizat, bazat pe date experimentale, asigur buna comportare i la strile limit ale exploatrii normale .

5.6.2. Valoarea de calcul a efortului de lunecare la interfa sd se calculeaz cu formula (5.1) :

(5.1)

unde :

VSd - fora tietoare cu valoarea de calcul n seciunea considerat;

bl - limea seciunii la interfaa de contact ;

z - braul de prghie al eforturilor interioare, care se poate considera z = 0,85d unde d nlimea util a seciunii (n notaia veche h0), se refer la ntreaga seciune compus

Utilizarea acestei formule conduce, n unele cazuri, la valori prea acoperitoare pentru efortul de lunecare, n special n cazul n care interfaa se afl n limitele zonei comprimate la starea limit de rezisten. n aceste situaii se poate utiliza formula urmtoare (care evalueaz efortul de lunecare asociat capacitii de rezisten a seciunii):

(5.1.a)

unde:

ASl - aria armturii ntinse ;

Ac - aria betonului comprimat ;

fcd - valoarea de calcul a rezistenei betonului ;

fyd - rezistena de calcul a armturilor ntinse ;

l - distana dintre punctul de moment maxim i cel de moment nul sau minim; pentru calculul lunecrii n cmp ll = lc din fig. 4 de mai jos, iar pentru calculul lunecrii pe reazem ll = lr5.6.3. Rezistena de calcul la lunecare

5.6.3.1. Pentru cazul lunecrii de intensitate mare, cnd se prevd obligatoriu conectori, rezistena de calcul la lunecare (efortul capabil) poate fi evaluat cu formula (5.2) :

(5.2)

unde :

1 i 2 sunt coeficienii dai n tabelul 1 ;

- coeficient de armare transversal (pentru conectori) ;

ASw - aria seciunii armturilor de conectare dintr-o seciune transversal ;

bl - limea seciunii de beton n dreptul interfeei ;

s distana ntre conectori n lungul elementului ;

fywd - rezistena de calcul a armturii transversale (din conectori) ;

Rt - rezistena de calcul la ntindere a betonului mai slab .

Coeficientul minim de armare transversal admis este :

w min = 0,0015

Tabelul 1

Coeficienii 1 i 2 utilizai n formulele 5.2 i 5.3.

CoeficientulCategoria suprafeei

12

10,60,9

20,20,4

5.6.3.2. Pentru cazul lunecrii de intensitate redus, cnd nu este necesar prevederea conectorilor, rezistena de calcul la lunecare la interfa poate fi evaluat n mod obinuit cu formula (5.3):

Rd = 2Rt (5.3)

Pentru verificri la oboseal, valorile efortului capabil obinute cu relaia (5.3) se reduc cu 50%.

5.6.4. n cazul n care lunecarea de calcul depete limitarea din relaia (5.2) se consider c lunecarea va fi preluat prin frecare, iar aria armturilor transversale de conectare se determin n consecin, conform prevederilor pct. 3.4.2 din STAS 10107/0-90 .

5.7. Armturile rezultate din calculul la fora tietoare (n seciuni nclinate) i care intersecteaz interfa de contact, pot fi luate n considerare i la preluarea lunecrii. n cazul armturilor nclinate, se ine seama de unghiul de nclinare al acestora prin factorul de proiecie sin .

5.8. Armturile transversale de conectare trebuie s fie bine ancorate de ambele pri ale interfeei, n conformitate cu prevederile de ancorare pentru armturi solicitate la ntindere. n cazul cmuielilor sau al suprabetonrilor necesare la consolidarea unor elemente existente din beton armat, conectorii trebuie ancorai fie utiliznd armtura de rezisten (prin sudare sau petrecere), fie direct n beton, prin intermediul mijloacelor de fixare chimice (rini) sau mecanice(de tip con-expand) .

6. COMPORTARE IN EXPLOATARE (DEFORMATII, FISURARE)6.1. Elementele compuse trebuie s ndeplineasc aceleai condiii de exploatare normal din punctul de vedere al deformaiilor i fisurilor ca i elementele monostrat.

6.2. La calculul modulului de rigiditate se va ine seama de caracteristicile betonului din zona comprimat. Dac n zona comprimat exist betoane de caliti diferite, caracteristica seciunii compuse se obine prin omogenizarea acesteia (determinnd limi b echivalente, proporionale cu raportul modulilor de elasticitate). Simplificat i acoperitor se pot lua n calcul caracteristicile betonului mai slab .

6.3. Modulul de rigiditate la ncovoiere sau ncovoiere cu fora axial, calculat ca pentru o seciune obinuit (monostrat) de beton sau beton precomprimat, va fi redus cu :

- 10% n cazul suprafeelor din categoria 2;

- 20% n cazul suprafeelor din categoria 1.

6.4. La elementele la care este necesar verificarea deschiderii fisurilor n betonul din suprabetonare, valorile deschiderii fisurilor calculate conform prevederilor STAS 10107/0-90 se majoreaz cu 15% pentru a ine seama de efectul contraciei mpiedicate .

6.5. n zona suprafeei de contact ntre captul elementului prefabricat i monolitizarea (continuizarea) pe reazem, se va considera o deschidere a fisurii majorat cu 30% fa de valoarea obinut prin calcul.

6.6. Contracia difereniat, curgerea lent i variaiile de temperatur pot da natere unor eforturi de lunecare i ntindere la interfa . Acestea sunt, n general, reduse ca intensitate i, dac se ia n considerare curgerea lent, adesea pot fi neglijate. La marginea deschiderilor pot apare ns eforturi (de lunecare i ntindere) destul de importante. Din acest motiv, n cazul interfeelor armate, se recomand o sporire constructiv a conectorilor n zonele de contur .

n situaiile cu intensitate redus a lunecrii, unde nu se folosesc conectori, de cele mai multe ori aderena ntre cele dou betoane este suficient pentru a mpiedica fisurarea. Fiecare caz trebuie ns tratat separat, iar proiectantul trebuie s decid dac folosete conectori sau dac accept apariia eventual a unor fisuri, chiar dac este dificil de evaluat prin calcul, eforturile pe care le determin contracia diferenial .

Dac plcile suprabetonate nu sunt ncadrate de centuri armate, se recomand dispunerea constructiv a unor conectori pe contur.

7. RECOMANDARI PENTRU ALCATUIRE SI EXECUTIE

Aderena i transferul lunecrii la interfa sunt afectate de rugozitatea, rezistena i gradul de curire al interfeei .7.1. Tipurile de suprafee i influena lor asupra aderenei sunt precizate la pct. 5.2. Proiectantul trebuie s precizeze categoria de rugozitate necesar i, atunci cnd aderena are o deosebit importan structural, e bine s precizeze i mijloacele cu care se poate obine.

7.2. ntrzietorii de priz permit ndeprtarea stratului superficial de ciment prin splare, expunnd agregatele i conducnd la o aderen foarte bun.

7.3. Rugozitatea suprafeei aa cum rezult din vibrare, poate varia n limite largi, n funcie de consistena betonului proaspt i de intensitatea i metoda vibrrii. O atenie special trebuie acordat duratei vibrrii, care nu trebuie prelungit pn ce se formeaz la suprafa un strat separat de lapte de ciment.

trebuie evitat pelicula de ap la suprafaa betonului nainte de terminarea prizei (din vibrare sau din stropirea cu ap pentru meninerea umezelii n condiii climatice de uscciune), deoarece aceasta permite sedimentarea particulelor fine, care formeaz un strat superficial cu rezisten sczut. Dac totui se ntmpl acest lucru, suprafaa trebuie prelucrat dup cum se indic la pct. 5.3.3.

Metodele de extrudare produc suprafee plane cu o microporozitate pronunat care, n mod normal asigur o aderen foarte bun. Trebuie ns i aici evitat formarea unei pelicule de lapte de ciment.

7.4. Dac prin proiect se prescrie o macro-rugozitate, este necesar un tratament mecanic al suprafeei betonului (proaspt sau ntrit). Acest tratament se poate aplica i n vederea eliminrii efectelor nedorite care pot apare la suprafeele vibrate.

n cazul consolidrilor prin cmuire sau suprabetonare, este obligatorie tratare mecanic la interfa a betonului existent (prin sablare, prelucrare cu jet de ap de foarte nalt presiune, buciardare sau un alt procedeu care s asigure rugozitate necesar fr a disloca agregatele mari din matrix).

Pentru betonul proaspt, mijloacele mecanice cu care se poate realiza rugozitatea necesar variaz de la peria de srm la dispozitivele metalice cu dini, depinznd de consistena betonului i de tipul de rugozitate prescris. Se recomand s se testeze n prealabil dispozitivul ales pentru a se asigura realizarea tipului de suprafa indicat. Este preferabil ca tratamentul mecanic s se fac astfel nct striurile rezultate s fie normale fa de direcia forei de lunecare care trebuie preluat la interfa.

Tratamentul suprafeei trebuie s se efectueze suficient de repede dup turnare, ca aderena ntre agregat i pasta de ciment s nu fie afectat, ns suficient de trziu ca rugozitatea realizat la suprafa s fie stabil. Dac pentru compactare se utilizeaz vacuumarea sau extrudarea, trebuie analizat cu grij efectul tratamentului de realizare a rugozitii asupra rezistenei stratului superior de beton.

n cazul separrii apei n procesul de vibrare, tratamentul va fi amnat pn la dispariia acesteia. Dac consistena betonului corespunde la o valoare mai mic de 50 mm tasare (clasa de consisten T2), tratamentul poate ncepe imediat dup turnare.

7.5. Dac interfaa (suprafaa care urmeaz s vin n contact cu betonul turnat ulterior) nu ndeplinete cerinele specificate n proiect n ceea ce privete rugozitatea, sau n cazul cmuielilor pe suprafee de beton existente, corectarea ei se va face prin prelucrarea mecanic a betonului ntrit cu mijloace speciale (sablare, buciardare etc.), cu condiia ca aceasta s nu distrug aderena ntre agregate i matrix.

7.6. n mod obinuit conectorii se dispun uniform n seciune i n lungul deschiderii. Prin proiectare se pot stabili, n lungul elementului, zone cu densiti diferite ale conectorilor, n funcie de variaia intensitii lunecrii (forei tietoare).

Pentru a putea fi luate integral n considerare, barele de oel ce traverseaz interfaa (conectorii) trebuie s fie complet ancorate la smulgere de ambele pri ale acesteia, prin aderen i/sau dispozitive mecanice, cum ar fi plcile de ancorare.

n cazul interveniilor ulterioare, armtura nou poate fi ancorat n elementul vechi:

- de barele existente;

- n betonul existent

i trebuie s fie complet ancorat n betonul nou .

Barele noi i cele existente pot fi mbinate prin suprapunere, respectnd prevederile corespunztoare din STAS 10107/0-1990.

Dac nu poate fi asigurat lungimea de petrecere, cerut, armtura nou poate fi sudat de barele existente (cu cel puin acelai diametru i limit de curgere) cu condiia ca ambele oeluri s fie sudabile. Sudura va fi dimensionat pentru preluarea ntregului efort capabil al barei noi.

Ancorarea armturii noi n betonul vechi se poate face direct sau indirect (prin ancorare sau dornuri). Att la ancorarea direct, ct i n cazul folosirii ancorelor sau dornurilor, se poate utiliza fixarea cu mijloace chimice (rini sintetice) n guri practicate n betonul vechi, cu respectarea instruciunilor specifice.

Ancorarea conectorilor n betonul nou va fi prevzut la proiectare, cu resetarea prevederilor STAS 10107/0-1990 privind lungimea de ancorare a barelor de oel. Dac aceste lungimi nu pot fi asigurate, se vor lua alte msuri de mbuntire a ancorrii (plcue metalice sau cupoane de armtur sudate transversal etc.), pe baza rezultatelor unor verificri experimentale prealabile concludente.

7.7. Este important asigurarea unei rezistene corespunztoare a betonului la interfa. Diluarea cu ap a pastei de ciment de la suprafaa betonului n timpul primei perioade de ntrire poate duce la un strat superficial de sediment sau lapte de ciment de rezisten redus. Condiiile nepotrivite de ntrire pot reduse mult rezistena la interfa. Pentru a obine rezistene mari este recomandabil ntrirea betonului n atmosfera umed pn ce atinge 40% din rezistena prescris. Pentru meninerea umed a betonului, stropirea cu ap nu va ncepe dect dup nceperea prizei, pentru evitarea formrii sedimentului de lapte de ciment.

n condiii de temperatur ridicat, uscciune sau vnt, betonul trebuie acoperit nainte de nceperea prizei.

Rezistena redus la interfa poate fi identificat prin faptul c suprafaa poate fi uor zgriat cu un cui.

E puin probabil ca eventualele fisuri fine de la suprafaa betonului s influeneze aderena, ns indic faptul c betonul nu a avut condiii adecvate n perioada de ntrire.

7.8. nainte de turnarea suprabetonrii, interfaa trebuie verificat din punctul de vedere al existenei peliculei de lapte de ciment sau sediment (caz n care suprafaa poate fi uor zgriat cu un cui) i altor factori care pot mpiedica aderena (praf, nisip, ulei, ghea). Petele de ulei, de exemplu, trebuie ndeprtat mecanic. Ali factori (praf, noroi etc.) pot fi ndeprtat cu jet de ap sau aer comprimat. Simpla msurare nu este suficient deoarece micile denivelri ale interfeei se vor umple cu praf.

7.9. n situaiile n care sunt necesari conectori suplimentari (suprafee de beton vechi care se suprabetoneaz sau suprafee la care nu s-a putut realiza rugozitatea prevzut), acetia se sudeaz de armtura longitudinal (de rezisten sau de montaj), dezvelit n prealabil, vor avea de preferin forma de bucle i vor fi nclinai n direcia n care acioneaz fora de lunecare la interfa. Trebuie n acelai timp s se ia msuri pentru a nu se diminua capacitatea portant a elementului (de exemplu: suplimentarea armturii de rezisten cu bare dispuse n suprabetonare).

7.10. Se recomand ca, nainte de turnarea suprabetonrii, interfaa s fie umezit. Aceasta poate diminua sensibil contracia diferenial. Pe de alt parte, n condiii climatice calde, cu temperatura aerului peste 30oC, este indicat rcirea cu ap a interfeei nainte de turnarea betonului monolit.

Meninerea umed a suprafeei nainte de turnare trebuie s dureze ct mai mult , cel puin o zi dac elementul prefabricat are grosimea sub 150 mm, ns cu ct grosimea prefabricatului este mai mare, cu att perioada de meninere umed trebuie s fie mai mare.

n momentul turnrii suprabetonrii, suprafaa trebuie s fie zvntat. Sunt interzise zone cu pelicul de ap liber. Din acest motiv tratamentul de umezire trebuie ntrerupt naintea turnrii cu o perioad de timp de depinde de condiiile climatice. O suprafa umed n exces la turnare poate reduce cu pn la 50% aderena comparativ cu o suprafa zvntat. Aceasta din cauz c apa mpiedic pasta de ciment s ptrund n micile depresiuni ale suprafeei.

7.11. Betonului din suprabetonare trebuie s i se asigure att rezistena, ct i lucrabilitatea i contracia redus. Foarte important este ca lucrabilitatea s fie corelat cu metoda de compactare folosit. Dimensiunea maxim a agregatelor nu va depi 1/2 (preferabil 1/3) din grosimea minim a suprabetonrii. Trebuie evitat granulometria discontinu.

7.12. Este esenial ca vibrarea (compactarea) s se fac astfel nct s fie eficace i la nivelul interfeei. Aceasta depinde de grosimea suprabetonrii, lucrabilitatea betonului i modul de vibrare. Dac nu se realizeaz o compactare bun, aderena va scdea pronunat, avnd i valori foarte mprtiate. Pe de alt parte, supravibrarea betonului nu mbuntete aderena. Din aceste motive calitatea manoperei are o importan deosebit.

Dac se utilizeaz grinzi de vibrare, n mod obinuit este necesar o compactare suplimentar la margini, din cauza amortizrii cauzate de prezena suporilor grinzii de vibrare.

Dac suprabetonarea se realizeaz n etape, pe o suprafa mare, trebuie utilizate tipare de margine pentru a evita scurgerile de beton. dac acestea au totui loc, betonul respectiv trebuie ndeprtat i interfaa curat. Betonul scurs nu poate avea aderen bun la interfa din cauza compactrii insuficiente i condiiilor nefavorabile de ntrire.

7.13. Suprabetonarea trebuie protejat i meninut umed pentru a evita contracia exagerat din cauza pierderii rapide a apei. Protecia i umezirea trebuie ncepute imediat dup nceperea prizei betonului i continuate pn ce acesta a atins 50% din rezistena proiectat.

Nerespectarea condiiilor de ntrire precizate, n special n cazul suprabetonrilor subiri, vor conduce la o aderen sczut la marginile suprabetonrii sau la ruperea aderenei.

n cazul interveniilor structurale

7.14. Documentaia de proiectare trebuie s cuprind justificarea interveniei i descrierea funciei structurale, inclusiv consecinele care pot apare : aceast justificare trebuie pus la dispoziia persoanei responsabile cu urmrirea curent a construciei.

7.15. Trebuie analizat efectul pe care intervenia l poate avea asupra ductilitii locale. De obicei creterea rezistenei elementelor structurale conduce la reducerea ductilitii.

La proiectarea interveniei trebuie estimate i consecinele pe care modificrile locale de rigiditate le pot avea asupra rigiditii de ansamblu a cldirii.

7.16. Trebuie acordat o atenie special verificrii calitii lucrrilor pe antier. Calitatea lucrrilor executate poate fi influenat hotrtor de accesilibitatea n spaiul de lucru i de nivelul controlului de calitate.

Dac exist motive s se cread c pe antier nu se va putea asigura un control de calitate riguros, vor trebuie majorai coeficienii pariali de siguran pentru materiale.

7.17. Ancorarea barelor suplimentare prin sudare de barele existente (direct sau prin intermediul unor distanieri sudai) sau de elemente de fixare mecanice poate fi considerat ca o ancorare rigid, ns trebuie s existe certitudinea c ambele materiale sunt sudabile. Trebuie s se verifice dac ancorarea barei existente poate asigura preluarea forei totale, acionnd asupra ambelor bare (existent i suplimentar).

n caz c nu se poate asigura ancorarea deplin a armturii suplimentare, rezistena de calcul a acesteia va trebuie redus corespunztor i vor trebuie luate n considerare efectele pe care acest fapt le poate avea asupra ductilitii locale a elementului structural.

Se va evita ancorarea armturilor noi n zonele plastice poteniale.

7.18. La proiectarea interveniei trebuie avut n vedere c aceasta are loc pe o structur deja solicitat, fapt ce trebuie analizat cu grij. n cazul unor avarii importante trebuie luat n considerare i riscul unor redistribuiri defavorabile ale strii de solicitare.

7.19. Trebuie verificate eventualele efecte ale sprijinirilor provizorii pentru a se evita suprasolicitri sau deformaii reziduale care ar putea produce redistribuiri neprevzute n starea final de solicitare.

7.20. Se vor determina efectele aciunilor ce pot apare dup terminarea interveniei structurale, innd cont i de modificrile n rigiditatea local datorate interveniei.

7.21. Privitor la ncrcrile orizontale, atunci cnd n urma interveniei apar elemente verticale foarte rigide, trebuie verificat rigiditatea i rezistena diafragmelor n planul lor.

7.22. Trebuie s se estimeze ct mai realist distribuia noilor ncrcri ntre elementele structurale existente i cele adiionale, precum i redistribuirea ncrcrilor gravitaionale existente, datorit curgerii lente.

7.23. La estimarea rezistenei suplimentare care se datoreaz materialului adugat (n cazul unei reparaii sau consolidri) trebuie s se aplice coeficieni pariali de corecie care s in cont de gradul diferit de mobilizare la preluarea forelor n cadrul fiecrui mecanism de transfer (deci nu se pot nsuma aritmetic efectele).

Referitor la cmuirea stlpilor

7.24. n cazul structurilor grav avariate, la cmuire pe toat nlimea, factorul de comportare monolitic poate fi luat kr = 0,8 (pentru rezisten), respectiv kk = 0,7 (pentru rigiditate), n urmtoarele condiii:

- s-a reparat sau nlocuit betonul degradat i armtura flambat din zona avariat;

- armturile noi sunt ancorate n totalitate n grinzi sau plci;

- seciunea transversal a betonului nou nu depete de dou ori seciunea stlpului existent

7.25. Estimri acoperitoare ale proprietilor stlpului cmuit se pot obine astfel:

- pentru rezisten, neglijnd stlpul existent;

- pentru rigiditate, acceptnd comportarea monolit.

7.26. Se pot avea n vedere cteva reguli acoperitoare pentru proiectarea cmuielilor din beton armat:

a) La proiectarea cmuieli, att armtura ct i aria seciunii orizontale de beton s fie considerate mai mici dect cele reale) pentru a ine seama de deficiene de execuie datorate grosimii reduse a cmuieli i inerentelor dificulti n montarea corect a armturii): de exemplu se poate lua:

i b) n zona cu for axial maxim n cmuial (unde stlpul existent este puternic degradat) sunt necesari etrieri ndesii (ca de exemplu 8/100 n fig. 1a) pentru a mpiedica flambarea barelor noi de armtur.

c) pentru a asigura transferul ncrcrii de la stlpul existent la cmuial, este necesar (fig. 1a):

- Pentru a evita fisurarea din ntindere n lungul cmuielii:

- Pentru a asigura la interfa fora de frecare necesar :

Pe lungimea u trebuie dispus numrul total de etrieri necesar conform relaiei de mai sus .

- Trebuie s se verifice ca ntreaga ncrcare axial s poat fi transferat de la armtura longitudinal veche la cea nou. Aceasta presupune transferul forei T, prin conectori sub form de bare ndoite:

unde Ax este aria transversal total a barelor ndoite (conectorilor), iar lungimea lor la 450 fa de axa stlpului, n timp ce scr este lunecarea critic, corespunznd unei frecri constante. Aceast lunecare poate fi luat ca valoare egal cu scr = 0,15 mm.

Pe lungimea u definit prin ecuaia de mai sus, numrul de conectori necesar poate fi estimat n mod empiric astfel:

unitile de msur fiind kN i mm.ANEXA 1Exemple de calcul

Exemplul 1Verificarea unei plci la lunecare (cazul lunecrii de intensitate redus)

Se consider un planeu realizat din predale din beton precomprimat clasa C25/30, de 5 cm grosime i 4,5 cm deschidere, suprabetonate cu un strat de 9 cm din beton armat clasa C 16/20. Suprafaa predalei este prevzut a se realiza prin compactare cu plac vibrant (glisnd pe ghidaje laterale), deci suprafaa tip b, categoria 1. Ca variant se are n vedere i verificarea la oboseal. Valoarea de calcul a ncrcrii totale (inclusiv greutatea proprie) este de 6 kN/m2.

Fig. 11. Verificarea n seciunea 1-1

Efortul de lunecare la interfa, calculat cu relaia (5.1) rezult :

Valoarea efortului capabil la lunecare, calculat cu relaia (5.3) este:

Rd = 0,2 0,95 = 0,19 N/mm2 > Sd = 0,14 N/mm2unde:

2 = 0,2 (conform tabelului 1)

Rt = 0,95 N/mm2 pentru beton de clasa C 16/20

Rezult c nu sunt necesari conectori metalici.

Dac planeul trebuie verificat la oboseal:

Rd = 0,5 2 Rt = 0,095 N/mm2 > Sd = 0,14 N/mm2n aceast situaie exist dou posibiliti:

a) se prevd conectori metalici

1 = 0,2 i 2 = 0,2 conform tabelului 1

Considernd la limit Rd = Sd = 0,14 din relaia (5.2) rezult:

unde coeficientul 0,5 apare din cauz c se face calculul la oboseal.

Efectund nlocuirile se obine :

w = 0,357 10-3

n aceast situaie se alege coeficientul minim de armare w = 0,0015. Aria de armtur de conectare se determin astfel:

ASw = wsblAlegnd distana ntre conectori s = 250 mm, rezult:

ASw = 375 mm2

Se aleg conectori bucl, cu 2 ramuri, 8/250 mm; din OB 37 .

Rezult ASwef = 402 mm2.

b) realizarea unei suprafee de categoria 2

n aceast situaie :

2 = 0,2 conform tabelului 1;

Rd = 0,5 0,4 0,95 = 0,19 N/mm2 > Sd = 0,14 N/mm2

Rezult c nu sunt necesari conectori metalici.

2. Verificare n seciunea 2-2

Se face numai n cazul calculului la oboseal :

Deci, la distana de 1,00 m de capete nu mai sunt necesari conectori, chiar dac planeul trebuie verificat la oboseal iar interfaa se ncadreaz n categoria 1.

n concluzie, dac planeul nu trebuie verificat la oboseal, nu sunt necesari conectori, dei suprafaa predalei se ncadreaz n categoria 1.

Dac se impune verificarea la oboseal, fie se prevd conectori metalici (sub form de bucl cu 2 ramuri 8/25 cm OB 37) pe distan de cte 1,00 m de la marginile deschiderii, fie se realizeaz pe predal o suprafa de categoria 2 (conform pct. 5.3.2). Modificarea categoriei suprafeei (de la 1 la 2) se poate face i prin intervenie ulterioar, n caz c predalele au fost deja executate.

Exemplul 2

Verificarea unei grinzi la alunecare (cazul lunecrii de intensitate mare)

Fig. 2

Pentru grinda din figur, placa se toarn ulterior, la interfa asigurndu-se o suprafa de categoria 2. Din calculul la fora tietoare n seciuni nclinate a rezultat, pentru armarea transversal, etrieri perimetrali 8/15 cm OB 37, iar fora tietoare maxim de calcul pe reazem VSd = 150 kN .

Efortul maxim de lunecare la interfa este:

Lund n considerare i conectori etrierii dispui n grind, rezult:

Sunt necesari conectori suplimentari. Se aleg 8/15 cm OB 37, dispui intercalat fa de etrieri.

Lungimea pe care sunt necesari conectorii suplimentari se poate determina prin regula de trei simpl astfel:

Deci etrierii suplimentari trebuie dispui pe cte 1,0 m, la marginile deschiderii.

Fig. 3

Pe zona central a grinzii nu sunt necesari etrieri conectori pe lungimea de 1,70 m determinat astfel:

ANEXA 2Simboluri utilizate n normativ i echivalentele din STAS 10107/0-1990

SimbolDescriereEchivalent

dnlimea util a seciunii de beton armath0

biLimea seciunii la interfab

zBraul de prghie al eforturilor interioarez

ASIAria armturii ntinseAa

ASwAria armturii transversale de conectare, ntr-o seciuneAac

AcAria seciunii de beton (aria betonului comprimat)Ac

wCoeficientul de armare transversal

fcdRezistena de calcul la compresiune a betonuluiR*c

fydRezistena de calcul a armturiiRa

fywdRezistena de calcul a armturii transversale (conectori)Rat

RtRezistena de calcul la ntindere a betonuluiRt

RdRezistena de calcul la lunecare (la interfa)

SdEfort de lunecare de calcul la interfa

VSdFora tietoare de calculQ

ESModulul de elasticitate al armturiiEa

1282