UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI FACULTATEA DE CONSTRUCŢII CIVILE, INDUSTRIALE ŞI AGRICOLE

P100-3 / COD DE EVALUARE SI PROIECTARE A LUCRĂRILOR DE CONSOLIDARE LA CLĂDIRI

EXISTENTE, VULNERABILE SEISMIC VOL. 2 - CONSOLIDARE

Redactarea a II-a

CONTRACT 216 din 08.11.2005 (Ctr. U.T.C.B. nr. 159/02.08.2005)

Beneficiar: M.D.L.P.L.

Responsabil lucrare, PROF. DR. ING. TUDOR POSTELNICU

Lista autorilor

P100-3 / COD DE EVALUARE SI PROIECTARE A LUCRĂRILOR DE CONSOLIDARE LA CLĂDIRI EXISTENTE, VULNERABILE SEISMIC VOL. 2 - CONSOLIDARE

Capitolele 1-2 Tudor Postelnicu

Capitolul 3 Tudor Postelnicu, Dan Zamfirescu, Viorel Popa, Dragos Coţofană,

Eugen Lozincă, Gheorghe Vlaicu, Tiberiu Pascu

Anexa A Tudor Postelnicu, Dan Zamfirescu

Capitolul 4 Şerban Dima, Paul Ioan

Capitolul 5 Radu Petrovici

Capitolul 6 Horia Andreica

Capitolul 7 Radu Petrovici

Capitolul 8 Radu Văcăreanu

Capitolul 9 Tudor Postelnicu

TABLA DE MATERII 1. INTRODUCERE

1.1 Conţinut şi domeniu de aplicare 1-1 1.2 Obiective de performanţă. Stări limită. 1-2 1.3 Terminologie 1-3

2. BAZELE ALEGERII SOLUŢIILOR DE INTERVENŢIE 2.1 Criterii pentru alegerea soluţiilor de intervenţie 2-1 2.2 Opţiuni pentru strategia de intervenţie 2-2 2.3 Alte strategii posibile 2-3 2.4 Soluţii pentru corectarea deficienţelor de alcătuire a structurii 2-4

2.4.1 Identificarea deficienţelor structurale 2-4 2.4.2 Tipuri de soluţii pentru remedierea neregularităţilor pe

verticală 2-4 2.4.3 Tipuri de soluţii pentru remedierea neregularităţilor în plan 2-5 2.4.4 Soluţii pentru corectarea traseului încărcărilor 2-6

3. CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DE BETON ARMAT 3.1 Tipuri de intervenţii 3-1 3.2 Reparaţii la structurile de beton armat 3-1 3.3 Tipuri de consolidare pentru structuri de beton armat 3-1 3.4 Consolidarea structurilor în cadre de beton armat 3-3

3.4.1 Caracterizarea tipului structural 3-3 3.4.2 Răspunsul seismic al structurilor tip cadru de beton armat 3-4 3.4.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de

consolidare. Aspecte generale 3-4 3.4.4 Intervenţii care nu implică modificarea sistemului structural 3-8

3.4.4.1 Aspecte generale 3-8 3.4.4.2 Sporirea rezistenţei la forţă tăietoare 3-8

3.4.4.2.1 Aspecte generale 3-8 3.4.4.2.2 Consolidarea prin cămăşuirea cu beton armat 3-9 3.4.4.2.3 Cămăşuirea cu piese de oţel 3-12 3.4.4.2.4 Cămăşuirea cu polimeri armaţi cu fibre (FRP) 3-17

3.4.4.3 Sporirea rezistenţei la moment încovoietor 3-18 3.4.4.3.1 Aspecte generale 3-18 3.4.4.3.2 Consolidarea prin cămăşuirea cu beton armat 3-19

3.4.4.4 Îmbunătăţirea deformabilităţii (ductilităţii) elementelor structurale 3-20

3.4.5 Intervenţii cu transformarea sistemului structural 3-21 3.4.5.1 Introducerea de contravântuiri metalice 3-21

3.4.5.1.1 Aspecte generale 3-21 3.4.5.1.2 Tipuri de soluţii 3-22 3.4.5.1.3 Măsuri constructive de conectare a contravântuirilor

Metalice 3-32 3.4.5.2 Introducerea de pereţi structurali de beton armat 3-35

3.4.5.2.1 Aspecte generale 3-35

3.4.5.2.2 Soluţii constructive 3-38 3.4.5.2.3 Măsuri constructive de conectare a pereţilor noi de

beton armat 3-39 3.5 Lucrări de consolidare a structurilor în cadre de beton armat cu panouri

de umplutură din zidărie 3-44 3.5.1 Particularităţi de alcătuire 3-44 3.5.2 Comportare la cutremur 3-44 3.5.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de consolidare 3-44

3.6 Consolidarea structurilor cu pereţi de beton armat 3-47 3.6.1 Caracterizarea tipului structural 3-47 3.6.2 Răspunsul seismic al structurilor cu pereţi de beton armat 3-47 3.6.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de reabilitare 3-47 3.6.4 Soluţii de consolidare a pereţilor, ca elemente structurale

individuale 3-51 3.6.4.1 Aspecte generale 3-51 3.6.4.2 Creşterea rezistenţei la încovoiere a pereţilor 3-51 3.6.4.3 Creşterea deformabilităţii (creşterea ductilităţii) 3-54 3.6.4.4 Creşterea rezistenţei la forţă tăietoare 3-55 3.6.4.5 Sporirea capacităţii de cuplare a pereţilor structurali 3-58

3.6.5 Soluţii de consolidare cu modificarea structurii în ansamblu 3-59 3.7 Intervenţii asupra planşeelor 3-60

3.7.1 Probleme generale 3-60 3.7.2 Soluţii de sporire a rezistenţei la forţă tăietoare 3-60 3.7.3 Soluţii de sporire a rezistenţei la încovoiere 3-62 3.7.4 Sporirea capacităţii de transmitere a forţelor de lunecare între placă şi elementele structurii verticale 3-63 3.7.5 Soluţii de sporire a rezistenţei în jurul golurilor 3-63 3.7.6 Introducerea colectorilor noi 3-65

3.8 Tehnici de consolidare a fundaţiilor 3-67 3.8.1 Aspecte generale 3-67 3.8.2 Aspecte specifice ale lucrărilor de consolidare 3-67 3.8.3 Tipuri de intervenţie asupra fundaţiilor unei construcţii existente 3-68

3.8.3.1 Aspecte generale 3-68 3.8.3.2 Suplimentarea fundaţiilor de suprafaţă 3-68 3.8.3.4 Dezvoltarea (consolidarea) fundaţiilor de suprafaţă existente 3-71 3.8.3.5 Dezvoltarea sistemului de fundare la adâncime 3-72 3.8.3.6 Măsuri de consolidare a terenului de fundare 3-75 3.8.3.6.1 Aspecte generale 3-75 3.8.3.6.2 Injectarea terenului pentru compactarea acestuia 3-75 3.8.3.6.3 Injectarea terenului în vederea impermeabilizării 3-76 3.8.3.6.4 Reducerea riscului de alunecare a terenului 3-76

4. CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DE OŢEL 4.1 Principii de bază 4-1 4.2 Tipuri de intervenţie 4-2 4.3 Reparaţii 4-2

4.3.1 Aspecte generale 4-2 4.3.2 Mijloace generale de reparare 4-3 4.3.3 Procedee generale de reparare a elementelor structurale 4-5

4.3.4 Repararea elementelor structurale din oţel 4-10 4.4 Consolidări 4-38

4.4.1 Aspecte generale 4-38 4.4.2 Mijloace de consolidare a elementelor 4-38 4.4.3 Metode de consolidare a elementelor 4-38 4.4.4 Metode de consolidare a ansamblurilor structurale 4-55

5. LUCRĂRI DE INTERVENŢIE PENTRU REDUCEREA RISCULUI SEISMIC AL CLĂDIRILOR DIN ZIDĂRIE 5-1

5.1 Obiectul capitolului 5-1 5.2 Categoriile şi scopul lucrărilor de intervenţie pentru reducerea

riscului seismic al clădirilor din zidărie 5.2.1 Categorii de lucrări pentru reducerea riscului seismic 5-1 5.2.2 Scopul lucrărilor pentru reducerea riscului seismic 5-2

5.3 Alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie 5-3 5.3.1 Criterii pentru alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie 5-3 5.3.2 Categorii de lucrări de intervenţie recomandate 5-9

5.4 Calculul şi verificarea lucrărilor pentru reducerea riscului seismic 5-10 5.4.1 Bazele calculului lucrărilor de intervenţie 5-10 5.4.2 Modele şi metode de calcul 5-10 5.4.3 Criterii de verificare 5-11

5.5 Lucrări de reparaţie 5-11 5.6 Lucrări de consolidare 5-12

5.6.1 Intervenţii de consolidare individuală a elementelor structurale 5-12

5.6.2 Intervenţii de consolidare de ansamblu 5-13

6. INTERVENŢII ASUPRA STRUCTURILOR DIN LEMN 6-1 6.1 Criterii pentru alegerea sistemului de intervenţie 6-1 6.2 Principii de bază privind stabilirea soluţiilor de intervenţie 6-1 6.3 Modalităţi de intervenţie 6-1 6.4 Analiza degradărilor datorate condiţiilor de exploatare 6-1 6.5 Intervenţii asupra elementelor structurale 6-2 6.5.1 Intervenţii asupra elementelor degradate ale planşeelor

din lemn 6-2 6.5.2 Intervenţii asupra legăturilor dintre planşeele din lemn şi

pereţii din zidărie 6-3 6.5.3 Intervenţii asupra planşeelor din lemn pentru sporirea

rigidităţii acestora 6-4 6.5.4 Intervenţii asupra şarpantelor din lemn la clădiri cu pereţi

din zidărie 6-5 6.5.5 Intervenţii asupra elementelor verticale (stâlpi, diafragme) 6-8

6.5.6 Intervenţii la clădiri vechi cu structura din lemn 6-9 6.6 Etapele lucrărilor de intervenţie 6-9

7. REDUCEREA RISCULUI SEISMIC AL COMPONENTELOR NESTRUCTURALE ALE CONSTRUCŢIILOR 7-1

7.1 Obiectul capitolului 7-1 7.2 Scopul reducerii a riscului seismic CNS 7-1 7.3 Niveluri de performanţă seismică ale CNS după reabilitarea

seismică 7-2 7.4 Stabilirea ordinii de prioritate pentru reabilitarea seismică a CNS 7-3 7.5 Procedee de reabilitare seismică a CNS 7-5 7.6 Măsuri simple pentru reducerea riscului seismic al CNS 7-6 7.7 Reducerea riscului seismic al CNS prin înlocuirea CNS vulnerabile 7-7 7.8 Reabilitarea seismică a CNS prin legături suplimentare cu structura 7-8

7.8.1 Reducerea riscului seismic al CNS prin elemente de contravântuire 7-8 7.8.2 Reducerea riscului seismic al CNS prin prinderi rigide de structură 7-9

7.9 Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de reparaţie 7-9 7.10 Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de consolidare 7-10 7.11 Procedee de reabilitare seismică specifice unor componente

arhitecturale (elemente de construcţie) 7-10 7.11.1 Perete cortină exterior 7-10 7.11.2 Elemente adăugate anvelopei construcţiei 7-11 7.11.3 Pereţi de compartimentare 7-11 7.11.4 Tavane suspendate şi corpuri de iluminat 7-12

7.12 Procedee de reabilitarea seismică specifice instalaţiilor 7-12 7.13 Procedee de reabilitare seismică specifice echipamentelor

electromecanice 7-13 7.14 Procedee de reabilitare seismică specifice mobilierului din clădiri 7-13

8. REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR FOLOSIND SISTEME DE DISIPARE A ENERGIEI 8-1

8.1 Introducere 8-1 8.2 Cerinţe generale 8-3 8.3 Modelarea elementelor de disipare a energiei 8-4 8.4 Spectrul de răspuns elastic pentru diferite fracţiuni din amortizarea

critică 8-4 8.5 Cerinţe suplimentare 8-6

9. INTERVENŢII PRIN IZOLAREA SEISMICĂ A BAZEI 9-1 9.1 Aspecte generale. Domeniul de aplicare 9-1 9.2 Obiective de performanţă 9-2 9.3 Oportunitatea introducerii izolatorilor seismici 9-2 9.4 Probleme specifice de proiectare 9-3 9.5 Metodologia de proiectare şi calcul a intervenţiei bazate pe izolare

seismică 9-5 9.5.1 Aspecte generale 9-5 9.5.2 Etapele proceselor de proiectare 9-5 9.5.3 Selectarea iniţială a izolatorilor a amortizorilor 9-5 9.5.4 Construirea modelului de calcul 9-6

9.5.5 Evaluarea cerinţelor seismice 9-6 9.5.6 Dimensionarea preliminară a izolatorilor 9-7 9.5.7 Calculul detaliat al structurii 9-9 9.5.8 Proiectarea de detaliu a măsurilor de intervenţie 9-9

1. INTRODUCERE1

Conţinut şi domeniu de aplicare

Partea a 2-a a codului P100-3: 2006 cuprinde prevederi referitoare la proiectarea intervenţiilor la construcţiile afectate de acţiuni seismice sau la construcţii cu vulnerablilitate seismică.

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.

Prevederile prezentului cod sunt aplicabile structurilor de clădiri din beton armat, oţel,

lemn sau zidărie, precum şi componentelor nestructurale din aceste construcţii. Codul 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, codul 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 cod trebuie considerate ca un set minimal, fiind posibilă aplicarea şi a altor soluţii care să respecte principiile de bază ale proiectării seismice.

Codul nu tratează proiectarea de detaliu a elementelor de consolidare, care constituie obiectul volumului de Exemple de proiectare.

Obiective de performanţă. Stări limită. Codul 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.

Obiectivul de bază Siguranţa vieţii se asociază în condiţiile sistemului de siguranţă din

România cu cutremurul cu intervalul mediu de recurenţă IMR = 100 ani şi înseamnă în principal: - limitarea deformaţiei structurale suficient de mult faţă de deformaţia la care

intervine prăbuşirea pentru ca vieţile oamenilor să fie protejate; - construcţia, deşi degradată rămâne reparabilă; - asigurarea căilor de ieşire din clădire; - prevenirea accidentării sau pierderii vieţii oamenilor datorită desprinderii şi

prăbuşirii unor componente nestructurale (pereţi despărţitori, cornişe, atice, geamurile sau panourile 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.

1 In Codul de consolidare P100-3/2006 au fost preluate, cu permisiunea Japan Building Disaster Prevention Association, cunostinte si informatii din Guidelines for Seismic Retrofit of Existing Reinforced Concrete Buildings, 2001. Permisiunea de preluare a fost obtinuta in cadrul Proiectului JICA de Reducere a Riscului Seismic la Cladiri si Structuri in Romania.

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 înseamnă 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).

Diferenţierea măsurilor de consolidare pentru a obţine grade de asigurare sporite, pentru construcţii din clasele 1 şi 2 de importanţă – expunere la cutremur, se face prin amplificarea forţelor seismice de proiectare cu valoarea γI > 1 a factorului de importanţă.

În cazul construcţiilor cu importanţa deosebită şi oridecâteori 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 la cutremure caracterizate de alte valori IMR. Procedura de verificare a clădirilor la diferitele stări limită selectate pe baza conceptelor proiectării seismice bazate pe performanţe este prezentată în anexa A din P100-3: 2006.

Prevederile codului au în vedere considerarea unor construcţii individuale a cărei

vulnerabilitate la acţiuni seismice a fost stabilită prin evaluarea construcţiei pe baza P100-3: 2006 partea I.

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 stabilite pentru un exemplar din seria de construcţii similare pot fi aplicate şi la celelalte, dacă şi condiţiile locale de amplasament sunt suficient de apropiate.

Soluţiile de consolidare la nivel de principiu sunt prezentate în raportul de expertiză.

Fezabilitatea şi eficienţa soluţiilor propuse sunt fundamentate de un calcul structural suficient de detaliat pentru acest scop.

Necesitatea şi nivelul măsurilor de intervenţie se stabileşte pe baza prevederilor de la (8.4)

din Partea 1-a din P100-3, funcţie de clasa de importanţă şi expunere la cutremur a clasei de risc seismic şi durata viitoare de exploatare a clădirilor.

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 prezentelor Instrucţiuni, diferiţii termeni sunt utilizaţi cu următoarele semnificaţii: - Consolidare: refacerea sau înnoirea oricărei părţi a construcţiei (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 amplă; - Reparaţie: refacerea sau înnoirea oricărei părţi degradate sau avariate din 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 construcţiei având ca efect schimbarea funcţiunii sau a gradului de ocupare; - Intervenţie (structurală sau/şi nestructurală): concept care include termeni de consolidare, reparaţie si remodelare; - Reabilitare: refacerea sau înnoirea unei construcţii degradate pentru a asigura acelaşi nivel al funcţiunii pe care îl avea clădirea înainte de degradare. 2. BAZELE ALEGERII SOLUŢIILOR DE INTERVENŢIE

Criterii pentru alegerea soluţiilor de intervenţie

(1) Decizia de a interveni în 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; perioada de exploatare ulterioară; cerinţe arhitecturale de diferite tipuri; grade 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, ocupanţă imediată,

prevenirea prăbuşirii, limitarea degradărilor, eventual), funcţie de grupa de expunere la hazard 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 Ghidul de proiectare a măsurilor de consolidare.

Opţiuni pentru strategia de intervenţie

(1) Alegerea unei strategii de intervenţie corecte este condiţionată de întelegerea cât mai completă a deficienţelor individuale a 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, 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, 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, R3 din P100-3 Partea 1. (2) Măsurile de intervenţie urmăresc să elimine sau să reducă semnificativ deficienţele de diferite naturi ale structurii şi dintre acestea 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 proprietăţiilor 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. 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 ≤ 1 sec. (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 a structurii, respectiv prin sporirea rigidităţii şi/sau reducerea maselor. (ii) prin introducerea de izolatori seismici la bază, care prin absorbţia celei mai mari părţi a deplasării laterale produsă 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), atunci când 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, intervenţii efectuate cu scopul îmbunătăţirii unei anumite proprietăţi, are efect şi asupra altor caracteristici structurale. De exemplu, cămăşuirea cu beton armat aplicată pentru sporirea 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.

Alte strategii posibile

(1) În condiţiile în care lucrările de consolidare impuse de starea construcţiei şi gradul de asigurare faţă de acţiunile seismice ar fi excesiv de scumpe şi ar implica întreruperea funcţiunii construcţiei timp foarte îndelungat 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, care să ia in considerare parametrii de bază, enumeraţi la 2.2(1). (2) Analiza ansamblului acestor exigenţe şi condiţiilor materiale disponibile pot duce şi la alte opţiuni pe lângă consolidarea construcţiei în ansamblul ei. Asemenea soluţii pot fi: - reducerea gradului de ocupare a clădirii; - reducerea maselor şi a solicitărilor seismice ale construcţiei prin înlocuirea unor pereţi

grei cu pereţi uşori, prin mutarea unor utilaje şi echipamente grele de la nivelurile superioare ale clădirii, la subsol sau la parter;

- scurtarea duratei ulterioare de folosire a clădirii, respectiv declasarea clădirii;

- reducerea regimului de înalţime al construcţiei prin desfacerea unui număr de etaje de la partea superioară a clădirii; soluţia poate fi convenabilă mai ales atunci când clădirea prezintă retrageri substanţiale la aceste niveluri, cu efecte ample de excentrizare a maselor, a rezistenţei şi rigidităţii de ansamblu a clădirii;

- părăsirea clădirii şi impiedicarea accesului în zona aferentă a clădirii, până când se pot, eventual, ataca lucrările de consolidare necesare;

- demolarea completă a clădirii şi construirea unei clădiri noi, moderne; o asemenea soluţie poate fi indicată când cheltuielile reabilitării ar fi nejustificat de mari, fără să fie posibile remodelări semnificative ale spaţiului pentru îmbunătăţirea funcţiunilor, pe terenuri foarte preţioase.

Soluţii pentru corectarea deficienţelor de alcătuire a structurii 2.4.1. Identificarea deficienţelor structurale

(1) Deficienţele majore pe care le poate prezenta un sistem structural în ansamblu se referă la neregularităţi şi discontinuităţi, pe verticală şi în plan. Acestea pot genera eforturi şi deformaţii substanţial diferite de cele pe care le pot furniza metodele de calcul curente şi crează 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: 2006, partea I. 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

crează 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, de instabilitatea potenţială a comportării unor elemente şi îmbinări la încărcări alternante, de degradarea materialelor. 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 care se întrerup unii pereţi structurali este prin consolidarea stâlpilor de la aceste niveluri. Alternativ, 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 pentru sporirea rezistenţei unui etaj slab este necesar să se stabilească efectul acestei modificări asupra rigidităţii de ansamblu, de pildă, dacă nu crează condiţiile de etaj flexibil la etajul inferior sau dacă nu crează o excentricitate de torsiune semnificativă. De asemenea, dacă planşeele situate imediat deasupra şi imediat nivelului la care se face intervenţia sunt capabile să asigure modificarea distribuţiei şi transferul forţelor tăietoare de nivel. Dacă într-o clădire cu pereţi structurali se introduc pereţi noi, în vederea sporirii locale a rigidităţii şi/sau rezistenţei trebuie să existe aceleaşi preocupări. Este indicat să se continue pereţii până la teren. Dacă nu, trebuie examinat dacă suporţii verticali ai peretelui pot prelua momentele de răsturnare aferente peretelui.

(2) Când 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 sau extinse. (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. 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 care să reducă excentricitatea conduce la reducerea forţelor şi deplasărilor din torsiune în acelaşi timp şi la creşterea generală a capacităţii de rezistenţă la forţe laterale (fig. 2.3 a şi b).

C

CM

C

CM

CR − Centrul de rezistenţă (rigiditate) Pereţi existenţi CM − Centrul maselor Pereţi nou introduşi

a. b. Fig. 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. Eforturile în diafragmă pot scădea şi prin introducerea unor elemente verticale suplimentare intermediare.

a. Clădirea existentă b. Intervenţie prin realizarea unui rost seismic.

Fig. 2.4−2 (3) Concentrările de eforturi din colţurile golurilor de dimensiuni mari pot fi preluate adecvat prin prevederea de bordaje metalice, ancorate corespunzător în masa planşeului. (4) 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. (5) Efectul defavorabil al unor forme neregulate în plan, cum este cea a structurii reprezentate în fig. 2.4 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 într-una de locuit. 2.4.4 Soluţii pentru corectarea traseului încărcărilor

(1) Evaluarea seismică a clădirii evidenţiază traseul încărcărilor verticale şi orizontale, de la aplicarea lor pe planşee până la terenul de fundare şi trebuie să identifice eventualele întreruperi ale acestui traseu. Acestea pot fi reprezentate de exemplu, de absenţa colectorilor

Element nou introdus Rost seismic

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 metalice, 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 să poată asigura o comportare în domeniul elastic al îmbinărilor şi planşeelor. Acest obiectiv se poate obţine prin respectarea condiţiillor de dimensionări date în P100-1: 2006. (4) Intervenţiile locale sau de ansamblu indicate la (2) reprezintă în acelaşi timp măsuri de sporire a legăturilor structurale şi de sporire a redundanţei structurale. 3. CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DE BETON ARMAT 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 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 proprietatile structurale iniţiale ale acestora. Un exemplu de reparaţie structurală îl constituie injectia fisurilor în beton sau înlocuirea barelor de armatură rupte. Lucrările de consolidare sunt intervenţiile care implică adăugarea de elemente structurale noi şi/sau desfacerea şi înlocuirea părţilor existente avariate. Acestă intervenţie are ca scop creşterea performanţelor structurale (rezistenţă, ductilitate, rigiditate) peste nivelul iniţial. 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. 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 alte.

(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:

(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

- umplerea ochiurilor de cadru cu panouri metalice - prin introducerea de contravântuiri metalice, cu sau fără ramă de contur în

ochiurile de cadru - prin ataşarea unor contravântuiri la exteriorul clădirii conectate la structura

existentă - prin introducerea unor contravântuiri care nu flambează (cu elemente metalice

în ţevi de oţel, umplute cu beton neaderent la elementele contravânturii) - prin introducerea unor contraforturi de beton armat

- prin conectarea 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 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 slabe şi/sau flexibile.

(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. - 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.

3.4. Consolidarea structurilor în cadre de beton armat 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, dar, 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 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 românesc actual de proiectare seismică face, în acestă 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 rezistenţă 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, lucrând pe una sau două direcţii, funcţie de configuraţia panourilor şi a reazemelor. 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 diafrgme orizontale. 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 clădirile vechi, neproiectate la acţiuni laterale, şi a doua, construcţiile 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 de valorile acceleraţiilor de proiectare ale terenului mici, acest tip de construcţii prezintă un risc mult 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 cod. 3.4.3 Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de consolidare. Aspecte generale (1) În această secţiune sunt identificate tipurile 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 volumul 1 al codului, referitoare la evaluarea 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 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 3.3.(2)b, şi detaliate la 3.4.5 care modifică sistemul structural.

(6) Deficienţele considerate individual 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 izolarea seismică a bazei, 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 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 2.4. În general, structurile tip cadru au o alcătuire ordonată, simetrică, fără excentricităţi. La construcţiile mai vechi intervin uneori retrageri la partea superioară. Uneori 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 acestea sunt întrerupte. La unele niveluri, în special la parter, pot interveni înălţimi mari care fac ca respecivul 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 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, 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 stâlpi, 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, 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 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.

(ii) alcătuirea tip stâlpi slabi – grinzi puternice. Remediul constă în cămăşuirea stâlpilor cu beton armat.

(iii) rezistenţa insuficientă a stâlpilor la forţa tăietoare. În această situaţie se impune cămăşuirea stâlpilor cu beton armat, piese de oţel, sau FRP.

(iv) lipsa de ductilitate şi/sau înnădiri prin suprapuneri insuficiente. Aceste deficienţe se remediază prin aceleaşi măsuri ca în cazul celor de la (iii).

(v) deficienţele de alcătuire a diafragmelor orizontale (planşeelor) Deficienţele, din punctul de vedere al răspunsului seismic, întâlnite la structurile în 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 (>60mm), 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. - 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 3.8.

3.4.4 Intervenţii care nu implică modificarea sistemului structural 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. Limitând 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 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 cămăşuirii 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 conduce şi la cerinţe de rezistenţă şi rigiditate ale infrastructurii şi fundaţiilor sensibil mai mici, comparativ cu tehnicile de intervenţie localizate (prin adaus de pereţi structurali, cu cadre cu pereţi de umplutură sau contravântuite etc.);

(f) Cămăşuirea 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 anexa A a prezentei părţi a codului. 3.4.4.2 Sporirea rezistenţei la forţă tăitoare 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) 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 inhiba aceste efecte trebuie luate măsuri specifice.

(4) Tehnicile de cămăşuire se aplică cu detalii specifice pentru stâlpi, grinzi, noduri.

(5) Indicaţii pentru calculul la forţă tăietoare la forţa tăietoare a elementelor cămăşuite se dau în Anexa A. 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 (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. 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. 3.4-18(b)).

Fig. 3.4-1

(3) Dacă se doreşte să se evite sporirea rezistenţei la încovoiere prin cămăşuire, cămaşa se opreşte la 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.

(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. 3.4-2)

∗ Încercările de laborator evidenţiază totuşi o eficacitate limitată a soluţiei din fig. 3.1b.

Stâlpul Stâlpul Stâlpul

Se îndepărtează stratul de acoperire

Ancore post-instalate

(a) (b)

Fig. 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. 3.4-3)

Fig. 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 ≥ 10 cm în cazul executării din beton turnat în cofraj şi ≥ 6 cm în cazul betonului torcretat. Clasa de beton este ≥ 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 ≥ 120mm armarea se va realiza din câte două planuri de armături.

(11) În cazul utilizării barelor independente, diametrul minim al etrierilor este de 10mm, iar distanţa maximă intre etrieri este de 100mm. Etrierii vor fi detaliaţi astfel încât să se asigure 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 de acest tip, se va alege o grosime a cămăşii care să permită dispunerea lor. Armătura longitudinală se va dispune la interiorul etrierilor.

Parapet din beton armat de grosime redusă

aprox 30mm

aprox30mm

aprox 30mm

aprox 30mm

aprox 30mm

aprox 30mm

Parapet din beton armat de grosime mare

Parapet din beton armat

Cămaşă de beton armat Mortar

Secţiune transversală

Cămaşă de beton armat

(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. 100mm.

(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. 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 12mm. Distanţa dintre aceste armături trebuie să fie mai mică de 150mm. Armătura din cămaşă trebuie acoperită în întregime de beton sau mortar. Stratul de acoperire trebuie să aibă o grosime minimă de 25mm.

Fig. 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 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 postinstalate în peretele grinzii.

Piuliţ

Placă de ancoraj

Bară de oţel în formă de U cu filet la capete

(min

Beton pentru cămăşuire

Prinderea etrierului prin

Beton pentru cămăşuire

Cele 2 sisteme sunt prezentate în fig. 3.4-5(a), în elevaţie şi în fig. 3.4-5(b), în secţiune orizontală.

Fig. 3.4-5

(3) Etrierii pe înălţimea nodului se realizează din mai multe tronsoane în formă de [ sau L, funcţie de dimensiunile nodului şi de diametrul etrierilor. 3.4.4.2.3 Cămăşuirea cu piese de oţel A. Stâlpi

(1) De regulă, cămaşa trebuie să îmbrace toate laturile stâlpului (fig. 3.4-6(a), (b)). Dacă nu există acces pe una dintre laturile stâlpului şi se acceptă un efect redus al consolidării pe una din direcţii se vor lua măsuri de împiedicare a desprinderii cămăşii metalice parţiale, bazate pe principiile detaliilor din fig. 3.4-1b.

(2) Cămaşa se poate realiza dintr-un tub continuu realizat din două jumătăţi îmbinate prin sudură după două generatoare (fig. 3.4-6(a) şi (b)) sau din plăcuţe distanţate sudate pe 4 corniere montate în colţurile stâlpilor (fig. 3.4-6(c)). Forma rotundă a tubului 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. 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.

Secţiunea b Secţiunea a

armătură longitudinală

sudură

ancore chimice

buciardare conectori

buciardare

planşeu

grindă

armătură longitudinală cu cioc stâlp ancore chimice

etrier pe zona de nod

bare longitudinale ancorate chimic

Sectiune orizontală Secţiune verticală

perforare prin planşeu

gol în grindă pentru trecerea armăturii

transversale

(a) cross-section (b) horizontal cross section

perforation through floor slab

hooked flexural reinforcing bar

CL

‚‚

‚�

CL

column

beam

slab

roughening

cross section b

cross section a

bonded anchor for flexural reinforcing bar

hoop in joint panelbonded anchor

reinforcing bar as shear connector (if necessary)

penetration hole for reinforcing bar

flexural reinforcing barflare welding

bonded anchor

roughening

Fig. 3.4-6

(4) În cazul cămăşuirii continue, tabla de oţel trebuie să aibă o grosime de cel puţin 5mm. 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 finală.

(5) În cazul utilizării soluţiei cu platbande de oţel acestea trebuie să aibă o lăţime de aproximativ 100mm. Platbandele situate la un interval de aproximativ 300mm (măsurat interax) se sudează de profilul cornier de la colţurile secţiunii.

(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. 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. 3.4-8).

profil cornier din oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

tablă de oţel

platbandă de oţel

platbandă de oţel

mortar „grout”

profil cornier din oţel mortar cu vâscozitate redusă

(c) Cămaşuire cu platbenzi de oţel prinse pe profil cornier la colţuri

mortar cu vâscozitate

(b) Cămaşă de oţel continuă de formă circulară

(a) Cămaşă de oţel continuă de formă dreptunghiulară

Fig. 3.4-7

Fig. 3.4-8

B. Grinzi

(1) Pentru cămăşuirea cu tablă de oţel a grinzilor se pot utiliza diferite soluţii: cu tablă continuă (fig. 3.4-9), cu fâşii de platbande sau etrieri de oţel beton aparent (fig. 3.4-10).

Fig. 3.4-9

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

BulonTablă

de oţel

Mortar

Placă de ancoraj (t ≥ 6mm)

Tablă de oţel lipită cu răşină

Sudură de şantier

Tablă de Perete

Rost

(2) Grosimea minimă a tablei este 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.

Fig. 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. 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. 3.4-12), situate imediat deasupra plăcii şi imediat sub grinzi. Cornierele cu rigiditate importantă la încovoiere exercitată 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

Fig. 3.4-11

Fig. 3.4-12

(a) (b)

(c)

cornier din B B

A A cornier din platbandă

grinzi

suduri deşantier

A-A B-B

platbandă stâlp existentde beton

3.4.4.2.4. Cămăşuirea cu polimeri armati 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 20mm.

(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 3.4.4.2.4-1 (fig. 3.4-13).

(5) Zonele de îmbinare prin suprapunere se vor dispune alternativ pe cele patru feţe ale stâlpului (fig. 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 3.4.4.2.4-1 Lungimea de suprapunere minimă

Tipul foii Lungimea de suprapunere(mm)

200 g/cm2 200

300 g/cm2 250

Fig. 3.4-14

(7) După întărirea iniţială a 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. 3.4-13

Foile se înfăşoară strâns pe stâlp

Suprapunerea se va face

alternant pe cele

Foi de FRP

(8) Dacă stâlpul este adiacent unui parapet sau unui buiandrug se recomandă executarea unui rost vertical între cele două elemente care să permită cămăşuirea stâlpului pe întreaga înălţime. (fig. 3.4-15).

Fig. 3.4-15

(9) Dacă stâlpul este adiacent unui perete se recomandă executarea unui rost vertical între cele două elemente care să permită cămăşuirea stâlpului pe întreaga înălţime (fig. 3.4-15).

(10) 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. 3.4-16).

Fig. 3.4-16

B. Grinzi

(1) Cămăşuirea 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.

3.4.4.3 Sporirea rezistenţei la moment încovoietor 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 metalice, care fac corp comun cu elementele structurale existente.

Foaie de FRP

Rost vertical

Parapet / Perete

Rost Parap

Foi de FRP

„Spaţiu umplut” cu beton a secţiunii

Perete adiacent

(2) Armăturile sau piesele metalice trebuie să fie ancorate suficient dincolo de secţiunile de la extremităţile elementelor (nodurile cadrului) pentru a putea fi mobilizate integral în aceste secţiuni.

(3)Tehnicile de cămăşuire capătă detaliere specifică pentru stâlpi şi grinzi.

3.4.4.3.2 Consolidarea prin cămăşuirea 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. De regulă, 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 longitudinale 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. 3.4-18(a),(b),(c)). Pentru a putea monta etrierii de închidere a barelor longitudinale intermediare se admite desfacerea locală a acoperirii cu beton elementelor existente (fig. 3.4-18 (b)). Dacă numărul barelor intermediare este mare, o parte din ele pot fi fixate prin agrafe ancorate chimic în elementul de beton existent (fig. 3.4-18 (c)).

(3) Armăturile longitudinale ale stâlpilor trebuie să îndeplinească condiţiile date la 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)

(c)

Fig. 3.4-18

(4) În cazul grinzilor continuizarea armăturilor pe reazeme este stânjenită de prezenţa stâlpilor care, de regulă sunt substanţial mai late decât grinzile. Se pot adopta soluţii în care armăturile ocolesc stâlpul prin îndoirea sub unghiuri suficient de mici pentru a limita tendinţa de despicare laterală în zona de deviere a armăturii 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 (≤14mm) se pot folosi ancore postinstalate în stâlp, înnădite prin petrecere cu armăturile de la extremităţile grinzii. 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 3.4.2.2, în vederea îmbunătăţirii rezistenţei la forţă tăietoare sunt adecvate şi pentru sporirea ductilităţii secţionale.

3.4.5 Intervenţii cu transformarea sistemului structural

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:

(g) Contravântuirea cadrelor cu elemente din otel; (h) Introducerea unor pereţi structurali sau nuclee de beton armat; (i) Umplerea ochiurilor de cadru cu zidărie armată sau cu panouri metalice; (j) Ataşarea de contraforturi la exteriorul construcţiei; (k) Ataşarea unor cadre spaţiale la exteriorul construcţiei;

(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) Dacă elementele structurale nou introduse nu relaxează suficient cerinţele de rezistenţă şi/sau ductilitate în elementele neconsolidate, poate apărea necesar să se consolideze, de regulă, 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 cadre 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. 3.4.5.2 Introducerea de contravântuiri metalice

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 introdusă 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 complete în care să se ia în considerare aportul structurii existente şi a celei adăugate. Grinzile existente vecine (în continuarea) panourilor contravântuite pot căpăta eforturi mari şi din acest motiv 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. 3.4.5.1.2 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 contravânturirlor 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. 3.4-19:

- contravântuiri diagonale individuale (fig. 3.4-19(a))

- contravâtuiri în X, pe fiecare nivel (fig. 3.4-19(b))

- contravâtuiri în V sau Λ, cu sau fără bare de întârziere a flambajului (fig. 3.4-19(c), (d))

- contravâtuiri diagonale în X, pe două sau mai multe niveluri (fig. 3.4-19(e), (f)).

Fig. 3.4-19

(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 sunt excesive şi duc la ruperea la forţă tăietoare sau la încovoiere a stâlpilor existenţi de beton armat. Soluţia bazată pe această concepţie este caracterizată în general de un răspuns seismic nesatisfăcător. 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; ∗ În această secţiune se fac o serie de comentarii care urmăresc clarificarea concepţiei de proiectare.

- deformarea elementului comprimat supune prinderile, prin rotirile de la extremităţi, la eforturi mari şi, de asemenea, când este cazul, poate deteriora pereţii de umplutură;

- barele întinse acumulează deformaţii tot mai mari, de la ciclu la ciclu, deoarece deformaţiile de întindere nu sunt recuperate la încărcarea în sens invers, ca urmare a flambajului prin compresiune;

- barele 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”. În plus, pe intervalul de „îndreptare” al barei flambate, deformaţiile laterale ale structurii pot spori excesiv.

- 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 acceptată 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 adaptarea unor valori q ale factorilor de comportare egali cu 2,0, în cazul contravântuirilor în V şi Λ, şi 3.0, în cazul contravântuirilor din diagonale încrucişate.

(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 stâpul întins, sau, eventual, dacă acesta este prea slab, şi a unor elemente de oţel longitudinale adăugate pentru întărirea stâlpului. 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. 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 exisentă de beton şi al modului în care se transmit eforturile între sistemul existent şi cel adăugat, în numeroase categorii.

(i) Soluţii în care digonalele 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 capetelor de grinzi şi de stâlpi, la nodurile de cadru (fig. 3.4-20).

Fig. 3.4-20

Dacă alcătuirea elementelor cadrului şi nivelul eforturilor o permit, în locul gulerelor se pot monta doar plăci de oţel ancorate adecvat în beton. 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. La limită, se poate aplica cămăşuirea în întregime a elementelor de beton armat cu 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. 3.4-21).

Fig. 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 o ramă complet contravântuită 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 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 cadrul nou 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. 3.4-22 şi 3.4-23. În fig. 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.

Fig. 3.4-22

În fig. 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.

profil cornier

bară orizontală a cadrului metalic contravântuit

sudură uzinată

Sudură uzinată

gaură forată

conector cu aderenţă

bară orizontală a cadrului metalic contravântuit

conectori cu aderenţă chimică

găuri forate

Fig. 3.4-23

În fig. 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. În fig. 3.4-24(b) se prezintă un posibil detaliu de prindere al elementelor orizontale ale cadrului metalic contravântuit de grinda existentă a cadrului din beton armat, atunci când contravântuirile sunt dispuse la exteriorul clădirii. În mod asemănător se poate rezolva şi prinderea stâlpului metalic de stâlpul existent. Aceste detalii trebuie întocmite pe baza unei fundamentări prin calcul care să ţină seama de numărul relativ mic de prinderi posibile şi de excentricitatea existentă între cadrul existent şi cel adăugat.

gaură forată

profil cornier

montant vertical profil

conector cu aderenţă

sudură uzinată sau de şantier

sudură uzinată sau de şantier

montant vertical profil

conectori cu aderenţă gaură forată

(b)

(c)

Fig. 3.4-24

Găuri forate

Montant ve

Platbandă din

Sudură uzinată

GrinziStâlp existent de

(a)

GrinziStâlp existent de

Montant

Tije filetate Găuri forate

(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. 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 deconectori, respeciv gujoanele sudate de rama metalică şi conectorii aderenţi postinstalaţi la intradosul grinzii.

Fig. 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 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, în 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, 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 (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. 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. 3.4-27(a)), sau prin intermediul unei rame care, la rândul ei, poate fi pusă direct sau prin intermediul unui strat de mortar armat (fig. 3.4-27(b)).

Fig. 3.4-26

Fig. 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 lungi; - bare disipative 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 (cinematic) de disipare de energie să se realizeze după plastificarea linkurilor şi plastificarea bazei stâlpilor.

(a) (b)

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 de întărire a elementelor şi/sau se vor redimensiona linkurile. (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. 3.4-29) îmbrăcat într-un tub de oţel umplut cu beton (mortar), care se opune flambajului miezului de oţel (fig. 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.

∗ 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. ......, pentru că piesele esenţiale ale sistemului sunt contravântuiri cu diagonale centrice.

Fig. 3.4-28

Fig. 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.

3.4.5.1.3 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:

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

Miez de Material

neaderent Mortar

necontractil

Tub de

(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.

(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 3.4-30. (1) Diametrul minim al conectorilor post-instalaţi şi al gujoanelor cu cap sudate de rama metalică este de 16mm. Pasul maxim dintre conectori/gujoane este de 250mm.

(2) 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).

Fig. 3.4-30

3.4.5.3. Introducerea de pereţi structurali de beton armat 3.4.5.3.1 Aspecte generale

(1) Introducerea de pereţi de beton armat în structurile în cadre de beton armat le înzestrează cu proprietăţi de rezistenţă şi de rigiditate substanţiale, corectând deficitul construcţiilor cu caracteristici insuficiente din acest punct 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. 3.4-31(a)) sau la interiorul construcţiei (fig. 3.4-31(b)). Funcţie de poziţia aleasă pentru noii pereţi, acestea pot fi perforaţi de goluri de uşi şi ferestre.

Fig. 3.4-31

(5) Realizarea de pereţi structurali la interior prezintă unele dezavantaje legate de întreruperea funcţionalităţii, modificarea compartimentării interioare şi implicit afectarea funcţiunilor existente. Aceste modificări implică, de regulă, înlocuirea parţială a instalaţiilor existente, conducând la costuri de execuţie mai mari decât alte procedee.

(6) Plasarea la exteriorul clădirii permite un acces mai simplu pentru execuţie şi, probabil, un cost mai mic. De asemenea, afectarea clădirii pe durata execuţiei este minimă. Pe de altă parte, intervenţia este vizibilă, afectează finisajele şi este expusă mediului. De asemenea, afectează înfăţişarea faţadei şi poate implica închiderea sau reducerea unor goluri de ferestre.

Curte de lumină

Un alt avantaj al soluţiei este că pereţii adosaţi faţadei se pot conecta uşor la elementele cadrului marginal (fig. 3.4-32).

Fig. 3.4-32

(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. 3.4-33) sau la exterior, constituind contraforturi pentru clădirea existentă. În această ultimă poziţie, structura nou adăugată poate fi utilizată pentru adăpostirea unor circulaţii pe verticală, sau pentru extinderea suprafeţei utile de planşeu. Uneori, o nouă construcţie lipită de construcţia existentă poate să ofere acesteia din urmă suplimentul de rezistenţă laterală necesară.

Fig. 3.4-33

(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.

(9’) 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 dau goluri de uşi şi ferestre, zona de deasupra golului poate fi concepută ca grindă de cuplare, element disipator de energie.

(10) 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 continuă prin planşee.

(11) 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 (fig. 3.4-36).

(12) 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 soluţiei de diafragme pe noua schemă de lucru, sau va trebui întărită. În cazul pereţilor asamblaţi în nuclee, concentrarea de forţe este maximă şi măsurile de colectare a forţelor prin conectori şi tiranţi trebuie sporite adecvat (de exemplu, în cazul nucleelor adosate clădirii, fig. 3.4-34).

Fig. 3.4-34

(13) 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 această sporire 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, în multe situaţii, 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

Colectori din oţel sau beton armat

Nuclee de beton armat adosate clădirii

(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. 3.4-35(a)), ancorate adecvat de elementele cadrului;

(b) Realizarea unei inimi de beton armat adosate grinzii existente şi conectarea la stâlpii structurii (fig. 3.4-35(b));

(c) Introducerea unor pereţi, prevăzuţi sau nu cu bulbi, în afara şi la distanţă de planurile cadrelor.

Fig. 3.4-35

(2) Soluţiile (a) şi (b) beneficiază de avantajul că grinzile cadrelor existente pot juca rolul de colectare a încărcărilor sesmice 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 postinstalate între elementele existente şi cele nou introduse.

(4) Soluţia (a) implică postinstalarea 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. (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.

Inimă de b.a. nou-introdusă

Grindă existentă

Stâlp existent

Stâlp existent

Perete de b.a. nou-introdus

Grindă existentă Cămasă

de b.a.

(a)

(b)

Fig. 3.4-36

3.4.5.2.3 Măsuri constructive pentru realizarea a 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 perpe ndiculară a stâlpului, dar nu mai mică de 150mm.

(3) Pentru pereţii având grosimea inimii mai mare sau egală cu 180mm 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

stâlp

stâlp

ancoră chimică

grindă

A

A

B

B

A-A

gol de turnare

ancoră chimică

B-B

(a)

(b)

- Turnarea betonului până la cca. 200mm sub grinda existentă, urmată de injectarea cu presiune a unui mortar necontractil în zona de la partea superioară rămasă nebetonată (fig. 3.4-37(a)).

- Turnarea betonului prin goluri perforate în placă într-un cofraj prelungit pe lângă grinda existentă de intradosul acesteia (fig. 3.4-37(b)).

Fig. 3.4-37

(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. 3.4-38). 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 grinzii 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.

(a)

≥ 20

0 m

m

Gol perforat în placăpentru turnarea

Surplusul de beton se

(b)

Fig. 3.4-38

(8) Pentru realizarea legăturii între elementele cadrului existent şi pereţii nou introduşi se utilizează conectori:

(a) Se utilizează două tipuri de ancore post-instalate: conectori cu expansiune mecanică şi conectori cu aderenţă chimică.

(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 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. 3.4-39), fie a unor ”scăriţe” din plase sudate (fig. 3.4-40).

Armături de i i

B

A

A

B Găuri de mici

Vedere B-B

Armături verticale de

Rost de turnare cu suprafaţa

Gaură de dimesiunimari realizată cu

dispozitive rotopercutoare fără

A-A

Grindă existent

Placă existent1,

5 l a

1,5

l a

Fig. 3.4-39

Fig. 3.4-40

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. 3.4-41.

v. Adâncimea minimă de înglobare în betonul existent este de 5da pentru conectorii cu expansiune şi de 8da pentru conectorii cu aderenţă chimică.

da – diametrul ancorei post-instalate

a) Dispunere ortogonală b) Dispunere în zigzag

Fig. 3.4-41

1. (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:

ad5.7p ≥a2 d5e ≥

ad5.5g ≥

a1 d5.2e ≥

ad5.7p ≥a2 d5e ≥

ad4g ≥

a1 d5.2e ≥

i. Tăierea unor bucăţi din stratul de beton de acoperire al elementelor cadrului existent pentru a realiza pene de forfecare (fig. 3.4-42).

ii. Utilizarea unor piese prefabricate ce se lipesc de elementele structurale existente utilizând diverse substanţe adezive (fig. 3.4-4).

Fig. 3.4-42

Fig. 3.4-43

Conector

Conector

3.5. Lucrări de consolidare a structurilor în cadre de beton armat cu panouri de umplutură din zidărie

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) pereţilor interiori sunt realizaţi din blocuri ceramice sau BCA, 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. 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. 3.5.3. Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de consolidare

(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

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 un strat de mortar armat.

(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.

(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 sau FRP 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 prin reducerea excentricităţilor 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 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 metalice 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 diagramelor 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. 3.7.

(viii) Fundaţii cu suprafeţe de rezemare insuficientă şi/sau cu deficit de rezistenţă. Consolidarea fundaţiilor se realizează prin măsurile descrise la cap 3.8.

3.6. Consolidarea structurilor cu pereţi de beton armat 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 verticate 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”. A doua categorie este aplicată la clădirile caracterizate de flexibilitate funcţională, la care pereţii sunt plasaţi în poziţiile în care nu deranjează funcţionarea 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. 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 acestora. (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 indizerabil pentru că este asociat cu o degradare rapidă a rigidităţii şi rezistenţei pereţilor. Dacă cerinţele de deplasare sunt mici, ceea ce se întămplă 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. În cazul construcţiilor cu subsoluri şi infrastructuri mai puternice, cuplul format de forţele de reţinere apărute la nivelul radierului şi planşeelor 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. 3.6.3. Deficienţe specifice de alcătuire seismică şi tehnici de reabilitare

(1) În acestă 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 volumul 1 al codului evaluare calitativă şi evaluare prin calcul. Deficienţele seismice ale unei construcţiei sunt identificate în urma expertizei şi sunt consemnate în raportul de expertiză.

(2) Lucările 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 construcuţii 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 adiacente, 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:

(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, de diafragma planşeului.

(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, şi 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 conectează 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 metalice, 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. (iv) 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 de bordare a marginilor planşeelor sau ale golurilor de dimensiuni mari; în asemenea cazuri se completează planşeele existente cu elemente realizate din beton armat, piese de oţel, sau fâşii din FRP, capabili 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 3.7. (v) insuficientă capacitate de deformare a pereţilor verticali. Căile de remediere sunt dezvoltarea secţiunilor, în special la capetele pereţilor şi cămăşuirea bulbilor şi, în general, a zonelor de la extremităţile secţiunilor. (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. Problema reabilitării fundaţiilor este tratată în capitolul 3.7.

3.6.4 Soluţii de consolidare a pereţilor, ca elemente structurale individuale 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, sporirea rezistenţei la forţă tăietoare poate creşte şi capacitatea de deformţie.

(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 incovenientele 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 adăugată relativ mare. De asemenea, această tehnologie întâmpină dificultăţi serioase pentru consolidarea pereţiilor de calcan. (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.

3.6.4.2 Creşterea rezistenţei la încovoiere a pereţilor

(1) Creşterea capacitatii de rezistenţă la încovoiere a pereţilor se realizează prin introducerea unor elemente noi de beton armat sau de oţel la extremităţile acestora.

În această situatie este necesară realizarea continuitatii pe verticală a elementelor nou introduse pe înălţimea necesară (fig 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 pot fi ocolite, spargerea acestora fiind evitată.

(2) Detaliile de consolidare recomandate sunt cele din figurile 3.6-2, 3.6-3 şi 3.6-4: (a) prin adăugarea sau mărirea unor bulbi din beton armat (fig. 3.6-2(a),(b)) (b) prin adăugarea unor elemente din oţel:

- Corniere la colţuri rigidizate orizontal cu benzi din oţel (fig.3.6-3)

- Plăci metalice (fig.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.

Fig. 3.6-1

(a)

(b)

Fig. 3.6-2

Fig. 3.6-3

Fig. 3.6-4

(3) În situaţiile în care sporirea rezistentei la incovoiere duce la cresterea fortei taietoare de dimensionare, aşa cum este cazul din fig. 3.6-4, peste capacitatea elementelor, vor fi necesare şi măsuri de sporire rezistenţei lor la forta taietoare. 3.6.4.3 Creşterea deformabilităţii (creşterea ductilităţii)

(1) Cresterea capacităţii de deformare (creşterea ductilităţii) se face prin confinarea zonelor de capăt ale pereţilor, introducând cămăşi de beton armat, oţel sau polimeri armati 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 (asociată) se va întrerupe continuitatea pe verticală a cămăşii în dreptul planşeelor. În acest sens se vor prevederea rosturi cca 50mm între extremităţile cămăşii şi planşeele învecitate. Exemple de rezolvare a detaliilor se dau în fig. 3.6-5(a), în cazul cămăşuirii cu beton armat şi în fig. 3.6-5(b), pentru cămăşuirea cu piese metalice.

(3) În cazul peretilor fără bulbi la extremitati detaliile de consolidare a zonelor de capat pot fi rezolvate ca în Fig. 3.6-6.

(4) În cazul utilizării cămăşilor de FRP detaliile sunt similare celor din fig. 3.6-6 sau 3.6-5(b).

Fig. 3.6-5

Fig. 3.6-6

(a)

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 50mm 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. 3.6-7(a) şi (b). Cămaşa se poate arma cu o singură plasă de armătură amplasată în planul median.

Fig. 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. 3.6-8(a)) sau a unor panouri continue de tablă din oţel.

Fig. 3.6-8

(7) În cazul utilizării polimerilor armaţi cu fibre detaliile pot fi rezolvate ca în Fig. 3.6-9(a),(b),(c) şi 3.6-10 pentru pereţi şi grinzi de cuplare. Înainte de aplicarea FRP este esenţială respectarea condiţiilor tehnologice privind curăţirea şi netezirea suprafeţelor şi rotunjirea colţurilor.

Fig. 3.6-9

≥ 15

FRPancore

≥ 15 ≥ 15

FRP

colţ rotunjit

(a)

(b)

(c)

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. 3.6-11). Orientarea fibrelor va fi unidirecţională (paralelă cu direcţia de acţiune a forţei tăietoare). 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 ascociat capacităţii de aderenţă.

Fig. 3.6-10

A

A B B

Perete perpendicular exisent

Gol de uşă

Benzi de FRPcu fibreleorientatevertical

Bulbexistent de

Detaliu de ancorare a benzilor de FRP

Placă existentă de

Benzi de FRP cu fibrele orientate oritontal

ELEVAŢIE

Fig. 3.6-11

3.6.4.5 Sporirea capacităţii de cuplare a pereţilor structurali

(1) Cuplarea pereţilor poate fi îmbunăţită 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. 3.6-12 sau 3.6-13. Soluţia obişnuită este adosarea 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 3.6.4.4.

(4) Introducerea de grinzi de cuplare noi este recomandată în cazul structurilor cu pereţi cu planşee dală. În fig. 3.6-14 este dat un exemplu de consolidare prin introducerea unei grinzi de cuplare la intradosul plăcii.

Montant vertical

Fig. 3.6-12

Fig. 3.6-13

gaură forată

Notă: Dacă se iau măsuri de sprijinire provizorie a plăcii, grinda nouă se poate executa cu înălţimea grinzii existente.

perete existent

grindă de cuplare nouă ≥ 200

completare perete

A

A gol de turnare

ancoră din oţel beton

A-A

1,5 la

Notă: În elevaţie nu se reprezintă decâtarmătura principală a grinzii noi.

perete existent

grindă nouă

1,5 la

completare perete

A

A gol de turnare

gaură forată

ancoră din oţel beton

carcase înclinate

A-A

Fig. 3.6-14

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 3.4.3 şi nu se mai detaliază aici.

găuri forate

perete existent

grindă de cuplare nouă

≥ 100mm

completare perete

A

A

3.7 Intervenţii asupra planşeelor

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 impuse de degradările provocate de solicitările produse de încărcările gravitaţionale sau de rezistenţă insuficientă a planşeelor faţă de aceste încărcări impun măsuri specifice, care nu fac obiectul codului.

(2) Eforturile secţionale (efectele acţiunilor) în diafragmele orizontale ale clădirilor se determină pe modele de calcul specifice proporţiilor acestor elemente, respectiv pe modele de grinzi perete, 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 rigizi, 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 ca urmare a reducerii deschiderii lor pe schema de grindă orizontală prin introducerea unor elemente structurale verticale suplimentare sau prin consolidarea celor existente. 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: - prin suplimentarea grosimii diafragmei orizontale printr-un strat de beton armat monolit turnat deasupra planşeului existent (suprabetonare); - prin 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 conectori post-instalaţi (fig. 3.7-1) şi a conlucrării dintre stratul nou turnat şi stratul de bază de beton.

Fig. 3.7-1

Câteva soluţii de realizare a aderenţei dintre cele două straturi de beton armat sunt prezentate în fig. 3.7-2.

(a)

(b)

(c)

(d)

Fig. 3.7-2 În cazul din fig. 3.7-2(a), conlucrarea este realizată prin intermediul unui strat de pietriş lipit cu adeziv epoxidic de placa planşeului existent. În fig. 3.7-2(b), conectarea celor două straturi se realizează prin ancore post-instalate, cu capăt expandabil sau aderente chimic. În fig. 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. 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. 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. 3.7-3); - montarea unor armături de centură continuă în lungul marginii diafragmei, în grosimea suprabetonării, atunci când planşeul se suprabetonează (fig. 3.7-1); - introducerea unor elemente metalice (platbande, corniere) în lungul marginilor planşeelor conectate adecvat de placă; - prin reducerea eforturilor de încovoiere în planul planşeului prin reducerea deschiderilor acestuia ca urmare a introducerii unor elemente verticale suplimentare (vezi 3.5.2(5)).

(2) În cazul realizării centurii într-o fâşie de planşeu desfăcută şi returnată (fig. 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.

Fig. 3.7-3

(3) Centurile de pe perimetrul planşeului se pot realiza şi cu profile şi platbenzi metalice, dispuse după caz la partea superioară sau la partea inferioară a plăcii (fig. 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 prin expandarea capetelor sau aderenţă chimică.

Fig. 3.7-4

(4) Soluţiile indicate pentru realizarea centurilor cu armături în suprabetonare sau elemente metalice, se pot aplica şi pentru realizarea colectorilor şi suspensorilor diafragmelor. 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 prin forfecarea unor elemente metalice sau prin frecare echivalentă.

(a)

(b) Fig. 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. 3.7-5(a)) sau conectori care transmit aceste forţe de la placă la piesele metalice de legătură şi de la acestea la grinzi sau pereţi (fig. 3.7-5(b)). 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 platbenzi metalice 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 masa planşeului eforturile aferente armăturilor întrerupte prin dispunerea golului (fig. 3.7-6).

Fig. 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 3.7.3. Armăturile de bordare vor fi ancorate adecvat dincolo de marginea golurilor (fig. 3.7-7).

Fig. 3.7-7

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 masa 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.

(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 intervine 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. 2-3 cm. c. găurile în care se introduc ancore să fie suficient de largi pentru a evita rezemarea

tijelor de marginea golului (fig. 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 colector şi placa planşeului să fie flexibilă.

Fig. 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 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, acesta 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.

Fig. 3.7-9 Colectorii pot fi plasaţi şi adosaţi la grinzile planşeului existent. (fig 3.7-10).

Fig. 3.7-10

4. REPARAREA ŞI CONSOLIDAREA STRUCTURILOR DIN OŢEL

4.1. Principii de bază

Îmbunătăţirea performanţelor structurilor din oţel existente poate fi realizată aplicând

unul sau mai multe din principiile următoare.

(1) Îndepartarea sau diminuarea neregularităţilor în plan şi elevaţie a structurilor. Structurile

existente pot conţine una sau mai multe neregularităţi structurale (de exemplu : niveluri

flexibile, rigiditate la torsiune care variază 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 si barelor potenţiale plastice. Mărirea rigidităţii va conduce la reducerea efectului

acţiunii seismice asupra elementelor structurii.

(3) Mărirea ductilităţii elementelor şi ansamblului structural în vederea micşorării 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 (forţele seismice

preluate de structură sunt proporţionale cu acceleraţia mişcării seismice şi cu masa

construcţiei), micşorarea 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 nu face obiectul prezentului normativ.

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.

(2) Intervenţiile se pot grupa, funcţie de amploarea acestora, astfel :

Reabilitările care constau în totalitatea intervenţiilor necesare aducerii construcţiei la

parametrii ceruţi de beneficiar cu respectarea condiţiilor de siguranţă prevăzute de lege ;

Reparaţiile care constau în intervenţii prin care performanţele structurii sunt readuse la

parametrii iniţiali ;

Consolidările care constau în intervenţii prin care sunt mărite performanţele structurii faţă de

cele avute iniţial.

4.3. REPARAŢII

4.3.1. Aspecte generale

(1) Reparaţiile sunt intervenţii care se aplică numai elementelor care şi-au pierdut o parte din

performanţe prin apariţia unor defecte.

(2) Reparaţiile sunt funcţie de natura solicitării din bare sau îmbinari cât şi de natura

defectului depistat.

(3) La alegerea soluţiei de intervenţie se va avea în vedere următoarele :

- stabilirea cauzei care a podus 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).

4.3.2. Mijloace generale de reparare

Repararea (şi consolidarea) elementelor din oţel şi a prinderilor acestora se poate efectua

utilizând ca mijloace de realizare sudarea sau prinderile cu şuruburi.

4.3.2.1. Sudarea – mijloc de realizare a reparaţiilor

Sudura este procedeul de îmbinare cel mai utilizat în prezent la alcătuirea structurilor metalice ale construcţiilor civile şi industriale. Urmarea firească a fost utilizarea sudurii ca metodă de reparare a acestor structuri. Condiţia necesară pentru utilizarea acestei metode este sudabilitatea oţelului. Este necesar să se cunoască următoarele aspecte referitoare la:

(1) Proprietăţile materialului 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. De remarcat că la 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 o

probă din fiecare element structural şi a cel puţin unei îmbinări sudate.

(2) Condiţiile tehnologice ale sudării manuale trebuie să asigure calitatea reparaţiilor.

De aceea este indicat să se respecte câteva condiţii obligatorii :

- lucrarea de reparare se execută de către personal calificat ;

- 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 metalurgi 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 până aproape la

dublu, 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.4.1.);

“în cascadă” “în cocoaşă” “ în blocuri”

Fig. 4.1. Tehnologii de execuţie a cusăturilor de sudură multistrat lungi

(3) Soluţiile constructive adoptate trebuie concepute având în vedere posibilităţile de

acces, în condiţiile în care elementele care necesită reparaţii sunt deja montate:

• se interzic detalii de sudare ale unor

piese în poziţii imposibil de realizat

sau sub unghiuri în care sudura nu

lucrează : sudurile de colţ 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.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

poate fi evitat 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 trebuie să nu favorizeze apariţia fenomenelor de

fragilizare, ruperi prin oboseală şi destrămare lamelară :

• se recomandă înlocuirea sudurilor de colţ cu suduri în adâncime, mai ales atunci

când este vorba de piese groase, prin aceasta evitându-se şi fenomenul de

Fig. 4.2. Soluţii de execuţie a cusăturilor

desprindere lamelară (fig. 4.3.)

Fig. 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.

4.3.2.2. Prinderea cu şuruburi – mijloc de realizare a reparaţiilor

Realizarea primelor construcţii metalice s-a bazat ca procedeu de îmbinare pe

utilizarea niturilor. Îmbinările cu şuruburi reprezintă o alternativă la sudură, impunându-se

datorită avantajelor pe care le prezinta şi anume o tehnologie relativ simplă de execuţie şi

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.

Îmbinările realizate cu şuruburi de înaltă rezistenţă pretensionate , care lucrează prin

frecare se utilizează în special în cazul grinzilor de rulare datorită comportării bune la

oboseală.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.

4.3.3. Procedee generale de reparare a elementelor structurale

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 găsindu-se în limitele cordonului de sudură sau cel mult a progresat până în

Z.I.T.

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 10mm 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 pe baza unor analize speciale efectuarea de suduri frontale

şi admiterea conlucrării acestora în bune condiţii 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 prelucrază marginile fisurii prin crăiţuire.

─ Se sudează fisura în adâncime, pe plăcuţă suport sau cu resudare.

─ Se polizează bombamentul cordonului.

În fig.4.3. 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.

Fig. 4.3. Dimensiuni recomandate pentru reparaţia prin sudură

4.3.3.2. Înlocuirea materialului degradat

Metoda este utilizată în cazul în care anumite bare, elemente de dimensiuni reduse, sau

porţiuni din elementele structurale au fost avariate ca urmare a pierderii stabilităţii locale sau

generale, precum şi în cazul degradării elementelor ca urmare a unor accidente sau intervenţii

iresponsabile.

Reparaţia constă în înlocuirea porţiunii degradate a elementului cu o copie fidelă a

acesteia, însă în situaţia neavariată. 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.

O particularitate a acestei metode constă în aceea că piesele necesare înlocuirii

porţiunilor avariate trebuie să fie executate după măsurătorile exacte efectuate la faţa locului,

astfel încât să existe o potrivire perfectă între decupajele făcute în elemente pe şantier şi

piesele de înlocuire executate în ateliere.

O altă problemă care există la aceste tipuri de intervenţie constă în faptul că elementele

care trebuie înlocuite integral sau parţial se află de obicei sub efort, astfel încât dacă tăierea

porţiunilor avariate se face fără măsuri de precauţie (descărcare temporară), 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 prin

care reabilitarea elementului se face păstrându-l pe poziţie pe cel degradat.

Totuşi dacă nu există condiţii pentru aplicarea altor metode ( nu există suficient spaţiu

pentru adăugarea de platbande sau profile, etc. ), sau dacă se pune vreo problemă de estetică,

se va proceda la înlocuirea totală sau parţială a elementului, caz în care este absolut necesară

descărcarea lui temporară.

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 cedată, a unor platbande având

secţiunea mai mare cu cca 25% faţă de cea a elementului întrerupt. Prinderea ecliselor de

materialul de bază se poate realiza cu sudură sau cu şuruburi. Înaintea eclisării este obligatorie

prelucrarea zonei defecte, pe de o parte pentru a se stopa avansarea defectului, iar pe de alta

pentru a se putea aplica eclisele.

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. Eclisării ca metodă de reparare este indicată numai atunci

când utilizarea sudurii electrice manuale nu este posibilă (secţiuni compuse din platbande

nituite sau oţeluri nesudabile, excentricităţi ale elementelor, etc.) 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, trebuie

luate în considerare solicitările suplimentare rezultate.

În cazul barelor comprimate, pentru eclise se vor avea în vedere următoarele prevederi:

-dacă barele nu sunt prelucrate pentru transmiterea efortului prin contact direct, eclisele

trebuie să fie capabile să transmită solicitările 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.

Fig. 4.4. Dispozitive de strâns

Un tip, mai rar utilizat, de eclisare 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 4.4., care se desfac după

executarea reparaţiei. Această măsură este obligatorie pentru a asigura intrarea în lucru a

elementului după aplicarea ecliselor.

Eclisarea ca măsură de siguranţă respectă aceleaşi reguli

de dimensionare şi dispunere a ecliselor, aplicarea acestora

realizăndu-se în funcţie de axul de simetrie a reparaţiei

efectuate prin sudură (fig.4.5.).

4.3.3.4. Îndreptarea elementelor deformate

Metoda se aplică elementelor care au suferit deformaţii permanente (în domeniul

plastic) din cauze diverse, precum procedeele 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. În aceată situaţie, 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. Repararea

acesteia prin îndreptare introduce în element tensiuni remanente, care conform teoriei

flambajului pot fi asimilate tot cu o deformată iniţială. Ca atare, barele comprimate care-şi pot

pierde stabilitatea nu trebuie îndreptate, ci înlocuite.

Reparaţiile de acest tip sunt recomandate numai în cazul elementelor solicitate static,

care sunt asigurate împotriva pierderii stabilităţii locale sau generale. Există situaţii în care

este absolut necesar să se îndrepte porţiunile deformate ale elementelor, cum ar fi îndreptarea

grinzilor deformate ca urmare a utilizării unei tehnologii neadecvate de sudare pe distanţe

lungi. În aceste cazuri este recomandat ca îndreptarea să se realizeze la cald.

Procedee de îndreptare :

Spănuirea este procedeul de îndreptare a deformaţiilor plastice prin ciocănire, folosit

pentru tablele cu grosime mai mică de 4mm. Aceste grosimi sunt specifice profilelor formate

Fig. 4.5. Eclisarea de

siguranţă

la rece. Astfel de profile sunt utilizate la construcţii industriale uşoare, la pane sau elemente

de închidere, care sunt asigurate împotriva pierderii stabilităţii şi care impun totodată

necesitatea unei bune linearităţi. De aceea în astfel de cazuri procedeul de reparare prin

spănuire este permis şi necesar.

Presarea este un procedeu mecanic de îndreptare la rece sau la cald a deformaţiilor prin

utilzarea unor dispozitive ( fig.4.6.), capabile să forţeze elementul să revină la forma iniţială.

Îndreptarea la rece este admisă numai în cazul deformaţiilor sau grosimilor mici ale pieselor,

în rest recomandându-se încălzirea uniformă a întregului element urmată de îndreptarea prin

presare.

a) potcoave pentru îndreptări locale b) juguri pentru îndreptări de amploare

Fig. 4.6. Dispozitive pentru îndreptarea deformaţiilor la rece

Încălzirea cu flacăra de oxigaz se utilizează pentru remedierea deformaţiilor 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 4.7.

Fig. 4.7. Îndreptarea prin încălzire cu flacăra

4.3.4. Repararea elementelor structurale din oţel 4.3.4.1. Repararea stâlpilor

(1) Repararea plăcilor de bază deformate

Deformarea plastică a plăcii de bază apare în situaţia în care, dintr-o eroare de

proiectare sau execuţie, aceasta are capacitatea de rezistenţă mai mică decât solicitarea la care

a fost supusă.

Metoda recomandată pentru remedierea

acestei situaţii este compusă din următoarele

etape, fig. 4.8.

1. după ce placa de bază deformată a fost

sprijinită la poziţie pe calaje metalice se

îndepărtează tot betonul de subturnare

deteriorat aflat sub aceasta ;

2. se curăţă suprafeţele prin suflare cu aer

cald

3. sub placa de bază se injectează beton de

subturnare preparat cu ciment expansiv ;

4. se consolidează placa de bază deformată

prin sudarea unor rigidizări vericale ;

5. se strâng şuruburile de ancoraj .

(2) Repararea şuruburilor de ancoraj rupte/deformate plastic În cazul în care cedarea s-a produs în buloanele de ancoraj este absolut necesară

înlocuirea acestora. 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 din şuruburi deteriorate.

(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 încât să permită amplasarea corectă a noilor şuruburi de ancoraj, păstrând distanţele necesare între axele şuruburilor şi marginea fundaţiei astfel încât să nu interfereze cu betonul din jurul celor deteriorate, care ar putea fi fisurat ca urmare a preluării forţelor de ancoraj.

Etapele în care se execută remedierea (fig. 4.9.) prin această metodă sunt următoarele: 1. Se fixează şuruburile de ancoraj noi prin intermediul răşinilor sintetice introduse în găuri

Fig. 4.8. Soluţie de reparare a plăcii de bază deformate

forate în betonul fundaţiei.

2. Se sudează

în

adâncime,

cu sudură

în ½V câte

o placă de

bază nouă,

găurită, pe

ambele

părţi ale

plăcii de bază existente.

3. Noua placă de bază se întăreşte cu rigidizări verticale dispuse în funcţie de necesităţi.

4. Se îndepărtează betonul de subturnare deteriorat de sub placa de bază existentă.

5. 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 parte nouă, identică din punctul de vedere al caracteristicilor secţiunii şi materialului cu cea existentă.

Etapele prin care se intervine în cadrul acestei metode (fig.4.10.) sunt următoarele:

Fig. 4.9. Soluţie de reparare a buloanelor rupte prin înlocuire (ancore fixate cu

răşini sintetice)

1. După realizarea sprijinirilor

necesare, betonul fundaţiei se

ciopleşte cu dalta în jurul

şuruburilor de ancoraj până se

ajunge la cca 40mm sub zona

deteriorată a fiecărui şurub, pe o

suprafaţă în plan suficientă

pentru execuţia corectă a

sudurilor

2. Se taie şuruburile existente mai

jos de porţiunile afectate (rupte

sau deformate plastic). Pentru o

mai bună transmitere a eforturilor

tăierea se va realiza la 450, iar marginile tăiate se prelucrează prin polizare în vederea

execuţiei unei suduri în adâncime;

3. Se execută în atelier şuruburi noi de ancoraj cu lungimea necesară;

4. Acestea vor fi fixate în capul şuruburilor existente prin sudură în adâncime, polizată.

5. Se toarnă sub placa de bază beton de subturnare preparat cu ciment expansiv ;

6. Pentru siguranţă se poate îngloba toată baza stâlpului în beton.

(3) Repararea stâlpilor cu întreaga secţiune ruptă

Ruperea în întregime a unui stâlp este o avarie care 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.4.11.a şi b): 1. Sudarea pe tălpile secţiunii a minimum două rigidizări verticale. Dimensiunile şi

poziţionarea acestora trebuie să respecte regulile descrise la pct. 4.3.3.3. pentru eclisele

secţiunilor. Rigidizarea secţiunii rupte înainte de sudare permite susţinerea stălpului

până la realizarea sudurii.

2. Prelucrarea prin crăiţuire a marginilor rupte ale stâlpului şi execuţia unei suduri în

a)Tăiere buloane defecte b) Sudare buloane noi

Fig. 4.10. Soluţie de reparare prin refacerea ancorelor rupte

adâncime, patrunsă, pe plăcuţă suport sau resudată. Sudura se polizează după execuţie.

Rigidizările sunt lăsate pe poziţie, pentru a lucra ca eclise ajutătoare.

Sta

lpi c

u in

ima

plin

a

Sta

lpi c

heso

nati

21

2tDtb ≥⋅ 122

bt ≥

bL ⋅≥ 22 Fig. 4.11. 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. În cazul în care este vorba de o

construcţie care adăposteşte o activitate productivă, costurile se ridică şi ca urmare a timpului

mai îndelungat necesar execuţiei intervenţiei aplicând această soluţie.

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.4.12. : 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.

1. 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.

2. Pentru înlocuirea porţiunii de

stâlp ruptă se fabrică un

element nou similar cu cel

iniţial.

3. 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 4.13.

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. În

funcţie de eforturile la care stâlpul trebuie să fie capabil, 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 de precauţie se

recomandă înglobarea porţiunii înlocuite în beton armat.

Fig.4.12. Refacerea stâlpilor cu secţiune dublu T

Fig.4.13. Refacerea stâlpilor chesonaţi rupţi în urma seismului

(4) Repararea stâlpilor fisuraţi

În cazul în care fisurile nu traversează întreaga secţiune a stâlpului, repararea se poate

realiza prin sudură şi eclisare, sau prin înlocuirea zonei afectate.

(a) Reparare prin sudare şi eclisare

Soluţia de reabilitare constă în practicarea cu burghiul a două găuri ø10mm la capetele

fisurii, pentru a stopa dezvoltarea acesteia, după care se prelucrează marginile fisurii în U,

prin crăiţuire, se sudează în adâncime fisura (inclusiv găurile de stopare), se polizează şi se

aplică peste zona reparată o eclisă sudată pe contur, care să depăşească zona reparată cu 50-

100 mm pe ambele direcţii.

(b) Reparare prin înlocuirea zonelor degradate

În cazul în care se optează pentru înlocuirea zonei fisurate este prezentată în figura

4.14. şi constă în :

1. marcarea zonei care se va îndepărta şi practicarea cu burghiul a patru găuri de stopare

Ø20mm în colţurile zonei, după care zona marcată se taie pe contur cu flacără

oxiacetilenică şi se înlătură ;

2. se prelucrează marginile tăiate după cum cere sudura în adâncime care se va executa ;

3. se aplică pe conturul tăieturii plăcuţe suport pentru sudură ;

4. se aplică o tablă cu aceleaşi caracteristici de material şi secţiune cu originarul şi se sudează

în adâncime pe contur, după care sudura se polizează.

Fig. 4.14. Soluţie de reabilitare prin înlocuirea părţii degradate

Pentru stâlpii cu secţiune dublu T se poate aplica aceeaşi soluţie cu diferenţa că sudura

prin care se realizează prinderea plăcii de înlocuire poate fi executată fără plăcuţă suport, prin

resudare şi polizare pe ambele părţi.

(5) Repararea stâlpilor cu pereţi voalaţi

Pierderea stabilităţii pereţilor stâlpilor se produce de obicei în vecinătatea nodurilor de

cadru, unde eforturile de compresiune provenite din forţa axiala şi moment se însumează.

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 remedierea stâlpilor fisuraţi, astfel că în continuare se vor

descrie numai soluţiile de remediere prin rigidizare. Soluţiile de reabilitare diferă în funcţie de

secţiunea stâlpului şi de gravitatea defectului.

(a) Pentru stâlpii cu secţiune dublu T,

soluţia recomandată constă în (fig.4.15.):

1. introducerea unei rigidizări orizontale pe

inima stâlpului în dreptul deformaţiei

maxime; în cazul unor deformaţii

accentuate se propune introducerea câte

unei rigidizări la fiecare punct de

inflexiune;

2. prelucrarea marginilor tălpilor

deformate astfel încât să permită

aşezarea unei eclise verticale lipite de

ambele tălpi;

Fig.4.15. Repararea stâlpilor voalaţi

3. 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.

(b) În cazul stâlpilor chesonaţi, soluţiile de reparare depind de mărimea deformaţiilor produse

prin voalare şi a eforturilor pe care stâlpul trebuie să le transmită.

În cazul în care secţiunea

stâlpului este un cheson cu

pereţi subţiri soluţia propusă

este prezentată în figura

4.16. şi constă în :

1. îndreptarea la cald a

peretelui voalat (unde

este posibil) ;

2. 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 100mm pe contur şi grosimea

aproximativ egală cu cea a peretelui.

O variantă a soluţiei anteriore, aplicabilă în cazul în care stâlpul trebuie să transmită

eforturi mari, constă (fig.4.17.) în aplicarea peste zona voalată a unei eclise rigidizate

vertical. Grosimea eclisei este aceeaşi cu grosimea peretelui voalat, iar grosimea rigidizărilor

este mai mare decât aceasta cu cca. 30%.

În cazul profilelor cu

pereţi groşi, îndreptarea

deformaţiilor în vederea

eclisării nu se mai poate

realiza. În această situaţie

(fig.4.18.), peste pereţii

voalaţi se sudează eclise

verticale care au

rol dublu de

rigidizare a peretelui

Fig. 4.16. Soluţie recomandată În cazul pereţilor subţiri

Fig. 4.17. Soluţie recomandată pentru pereţi subţiri şi eforturi mari

Fig. 4.18. Soluţie recomandată pentru pereţi groşi cu deformaţii concave

voalat şi de transmitere a eforturilor între părţile neafectate ale stâlpului.

Pentru transmiterea eforturilor sunt considerate numai sudurile ecliselor pe zonele

neafectate ale stâlpilor, dar eclisele trebuie sudate şi pe pereţii voalati pentru rigidizarea

acestora.

Din acelaşi motiv, pereţii sunt bordaţi şi cu rigidizări orizontale aşezate cât mai aproape de

zona afectată, adică la capetele celor verticale, pe care le rigidizează de asemenea.

În situaţia în care deformaţiile produse prin voalare sunt convexe, peste pereţii deformaţi se

aplică eclise decupate pe înălţimea zonei deformate, rigidizate pentru a nu-şi pierde

stabilitatea şi sudate în afara zonei voalate, de ambele părţi ale acesteia (fig. 4.19.).

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 propusă 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

Fig. 4.19. Soluţie de reparare în cazul deformaţiilor mari

îndepărtează sudura dintre talpă şi înimă, pe o zonă ceva mai extinsă, astfel încât să se

formeze o gaură cu margini prelucrate (fig. 4.20. a).

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

100mm pe contur dimensiunile fisurii (fig. 4.20.b)

Următoarea etapă constă în sudarea în adâncime a fisurii de pe talpă, care se execută pe

plăcuţă suport, după prelucrarea marginilor fisurii, după care se polizează în vederea aplicării

eclisei ( fig. 4.20. 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.4.20.d).

(2) Repararea grinzilor cu talpa voalată

În cazul tălpilor comprimate subţiri este posibilă apariţia fenomenului de pierdere locală

a stabilităţii, 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 (cca 12mm), sudate la marginile zonei voalate de talpă (

fig. 4.21.a.)

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

a) gaura de stopare b) sudare, eclisare inima c) sudarea fisurii tălpii d) eclisarea tălpii după sudură

Fig.4.20. Repararea grinzilor fisurate prin metoda sudării si eclisarii de siguranţă

grinzii ( fig. 4.21.b. ). În cazul în care este necesar, se poate consolida grinda la încovoiere, prin adăugarea unui subansamblu format din talpă şi inimă, care va fi sudat în prelungirea inimii grinzii, pe zona afectată de voalarea tălpii ( fig. 4.21.c. )

(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) soluţie de reparare în cazul deformaţiilor mici

b) soluţie de reparare în cazul deformaţiilor mari

c) soluţie de consolidare în cazul deformaţiilor mari

Fig. 4.21. Soluţii de reparare ale grinzilor cu tălpi voalate

a) rigidizarea inimii voalate b) rigidizarea şi placarea inimii voalate Fig. 4.22. Soluţie de reparare a inimilor voalate

(a) Repararea inimii voalate prin rigidizare

Soluţia (fig. 4.22.a.), 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.

(b) Repararea inimii voalate prin rigidizare şi placare laterală Soluţia ( fig.4.22.b.)reprezintă o variantă a celei precedente, pe lângă rigidizările inimii

secţiunea fiind 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 remediere reprezentată în figura 4.23., utilizează metodele eclisării şi

adăugării de material, iar realizarea ei se efectuează prin parcurgerea următoarelor etape :

1. se prelucrează prin

polizare marginile tălpii

în zona deformată pentru

a uşura aplicarea

ecliselor;

2. pe ambele părţi ale tălpii

grinzii se sudează câte o

eclisă cu grosime mai

mare decât a inimii Fig.4.23. Soluţie de reparare prin placare laterală

voalate ;

3. la extremităţile zonei afectate se amplasează câte o nouă rigidizare verticală, sudată atât de

inima şi tălpile grinzii, cât şi de eclise.

4. dacă deformaţiile tălpii sunt importante, se consolidează secţiunea grinzii prin sudarea sub

ea a unui element care să-i mărească capacitatea la încovoiere.

(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. 4.24. ) se aplică astfel:

1. grinda se descarcă prin sprijiniri aplicate de ambele părţi ale zonei defecte ;

2. se marchează liniile de tăiere de jur împrejurul zonei voalate ;

3. la intersecţia liniilor se execută cu burghiul găuri de stopare cu diametrul de minim

20 mm.

4. se taie şi se îndepărtează zona avariată.

5. se prelucrează marginile tăiate prin polizare şi se aplică plăcuţe suport pe tot

conturul ce urmează a fi sudat ;

6. se execută în atelier un subansamblu sudat, alcătuit din talpă şi inimă, cu aceleaşi

dimensiuni şi din acelaşi material ca şi porţiunea îndepărtată ;

7. se amplasează acesta la poziţie şi se sudează pe contur cu sudură în adâncime,

executată în straturi succesive, funcţie de grosimea elementelor;

8. pentru grinzi solicitate dinamic, sudura de joantare se polizează.

Fig.4.24. Reparare prin înlocuirea zonei afectate

4.3.4.3. Repararea nodurilor de cadru

Defectele curent întâlnite la nodurile de cadru sunt arătate în figura 4.25., adică :

• fisuri în sudura dintre talpa grinzii şi stâlp (fig. 4.25. a1) ;

• 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. 4.25. a2) ;

• fisuri care afectează atât talpa cât şi inima grinzii (fig. 4.25. b) ;

• voalarea inimii nodului de cadru (fig. 4.25. c).

(1) Repararea fisurilor din tălpile grinzilor

Indiferent de poziţia fisurii tălpii reparaţia se execută prin sudare în V, pătrunsă, cu

resudarea rădăcinii (fig.4.26.). În funcţie de posibilităţile de acces sudura se poate realiza “de

sus în jos” sau “peste cap”. Se recomandă să se utilizeze sudura executată “de sus în jos” ,

caz în care tehnologia de realizare a reparaţiei cuprinde următoarele etape:

1- se îndepărtează porţiunea fisurată prin crăiţuire ;

2- se polizează fisura de sus în jos pe cca. 75% din grosimea tălpii, sub un unghi de

550 ;

3- se ataşează plăcuţa suport şi se sudează în adâncime în formă de V, de sus în jos ;

4- se polizează zona fisurii de jos în sus, sub acelaşi unghi, pe cca 50% din grosimea

a) fisuri în tălpile grinzii b) fisuri în tălpi şi inima c) voalare inima Fig. 4.25. Defecte ale nodurilor de cadru

a1 a2

tălpii, îndepărtându-se astfel şi plăcuţa suport.

5- se execută resudarea rădăcinii peste cap

În cazul în care sudura nu poate fi realizată decât în poziţie peste cap îmbinarea se

poate întări prin aplicarea de fiecare parte a tălpii a câte unei rigidizări transversale,

triunghiulare, necesare din cauza modului de realizare al sudurii.

Repararea fisurii din sudură Repararea tălpii fisurate

Fig. 4.26. Soluţie de reparare a fisurii cu sudură în V

(2) Repararea nodului cu fisuri pătrunse în talpa şi inima grinzii

Soluţiile de reabilitare 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. 4.27.):

1. 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.

2. Se taie şi se îndepărtează zona avariată, după care marginile se prelucrează prin polizare.

3. Pe tot conturul ce urmează a fi sudat se aplică plăcuţe suport pentru sudură.

4. Se execută în atelier un subansamblu sudat, alcătuit din talpă şi inimă, cu aceleaşi

dimensiuni şi din acelaşi material ca şi porţiunea îndepărtată.

5. 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. 4.28.):

1. Se execută

sprijiniri pentru

grindă;

2. Se îndepărtează

platelajul

metalic, sau

placa de beton

armat până după îmbinarea dintre ramură şi grindă ;

3. Se suflă sudura grinzii pe ramură prin procedeul arc-aer sau se desfac şuruburile ;

4. Se îndepărtează ramura afectată, prin suflarea sudurilor prin procedeul arc-aer ;

5. Se execută în atelier o ramură similară cu cea care trebuie înlocuită ;

6. Aceasta se aşează la poziţie şi se refac sudurile de prindere ale ramurii pe stâlp ;

Fig.4.27. Etapele de realizare a soluţiei de reparare prin înlocuirea zonei afectate

Fig.4.28. Soluţie de reparare a nodului prin înlocuirea în întregime a ramurii

7. Se reface prinderea grindă – ramură.

(c) Repararea nodului prin eclisare În cazul în care ramura stâlpului este numai

fisurată şi nu a suferit deformaţii plastice,

reabilitarea acesteia se poate realiza numai prin

sudarea fisurilor şi aplicarea unor eclise peste

zonele reparate( fig. 4.29.). Eclisele trebuie să

depăşească zona avariată cu minim 50mm pe

fiecare parte.

(d) 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. 4.3.4.1.(5) “Repararea stâlpilor cu pereţii voalaţi”. O soluţie

de prevenire/consolidare a nodului constă în aplicarea pe inima nodului a unor rigidizări

diagonale (fig. 4.30.)

1- rigidizare suplimentară ; 2-rigidizare existentă

Fig. 4.30. Rigidizarea nodurilor de cadru împotriva voalării Repararea sistemelor cu zăbrele

(1) Repararea barelor

Fig.4.29.Reabilitare prin sudură şi eclisare

În ceea ce priveşte defectele sau avariile

întâlnite în mod uzual la barele propriu-

zise, în care eforturile sunt predominant

axiale, acestea sunt fie pierderea

stabilităţii generale a barelor solicitate la

compresiune, fie plastificarea

secţiunilor barelor întinse (fig. 4.31.) Fig.4.31. Avarii produse la barele contravântuirilor

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 cu siguranţă la forma iniţială a barei, ambele aceste situaţii fiind defavorabile în

cazul barelor comprimate. În ceea ce priveşte barele întinse cu secţiuni plastificate, zonele

plastificate se pot găsi în secţiunile slăbite prin fabricaţie sau montaj. În ambele cazuri soluţia

de reabilitare constă în înlocuirea integrală a barei avariate.

În cazul în care se cunoaşte cu precizie că bara a fost deformată mecanic, cum ar fi

cazul barelor întinse deformate, sau în cazul în care există martori credibili care să confirme

un accident sau o utilizare improprie a barei, dublată de o verificare prin calcul a barei care să

confirme acest lucru, se poate utiliza metoda îndreptării la cald a barelor (pct. 4.3.3.4.).

Fig. 4.32. Introducerea unor bare suplimentare, pentru micşorarea lungimii de flambaj

După înlocuirea barelor flambate este necesar să se acţioneze în vederea îmbunătăţirii

comportării la stabilitate generală a acestora, de exemplu prin introducerea unor legături

suplimentare în sistemul contravântuirilor (fig. 4.32).

(2) Repararea prinderilor barelor la noduri

În privinţa defectelor prinderilor barelor contravântuirilor, acestea pot fi localizate în

şuruburile sau sudurile de prindere (fig.4.33.) sau pot afecta guseele aferente acestora

(fig.4.34.)

Alunecarea una faţă de alta a tablelor componente ale prinderilor cu şuruburi de înaltă

rezistenţă pretensionate este avaria cea mai greu de depistat. Deoarece eforturile în acest tip

de îmbinare se transmit prin frecarea între elementele prinderii datorată pretensionării

şuruburilor , alunecarea prinderii înseamnă că şuruburile nu mai produc apăsarea

corespunzătoare, fie din cauza deşurubării, fie din cauza plastificării lor. Un alt defect, mult

mai frecvent constatat este lipsa şuruburilor de prindere ale barelor sau fisurarea sudurii dintre

bara şi guseu.

Defectele apărute la guseele de prindere a barelor constau în ruperea guseului, ruperea

sudurii de prindere a acestuia, sau voalarea guseului.

Fig. 4.33. Defecte ale elementelor de prindere

Fig. 4.34. Defecte ale guseelor

(a) Repararea în cazul alunecării barelor în prindere Dacă alunecarea are valori mici, se poate utiliza soluţia de reparare care constă în

strângerea corespunzătoare a şuruburilor şi întărirea prinderii prin sudură. O alunecare de

valoare mare poate fi interpretată drept plastificare a şuruburilor, astfel încât soluţia de

remediere constă în înlocuirea integrală a şuruburilor (fig.4.35.).

Fig.4.35. Soluţii de reparare în cazul alunecării prinderilor cu şuruburi de înaltă rezistenţă pretensionate

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 executată după strângerea şuruburilor.( fig. 4.36.)

În cazul ruperii guseului, soluţia de

reparare constă în înlocuirea

acestuia cu unul nou, eventual mai

gros sau realizat dintr-un material cu

caracteristici superioare ( fig.

4.37.a. ) Dacă defectul constă în

ruperea sudurii, este necesar să se repare aceasta prin crăiţuirea ei şi resudare (fig. 4.37.b.) .

Ca măsură suplimentară de siguranţă se poate întări guseul prin aplicarea pe ambele părţi ale

guseului a câte unei rigidizări sudate, aplicată perpendicular pe sudură. Guseele voalate se

îndreaptă prin încălzire, după care se consolidează prin aplicarea unor rigidizări capabile să

transmită forţa la cadru (fig.4.37.c.).

A) CAZUL RUPERII GUSEELOR B) CAZUL RUPERII SUDURII C) CAZUL DEFORMĂRII GUSEELOR

Fig.4.37. Soluţii de reparare a defectelor guseelor

Repararea căilor de rulare ale podurilor rulante

Din cauza concepţiei spaţiale a ansamblului căii de rulare defectele se propagă rapid de

la un element la altul, conducând în scurt timp la apariţia unor avarii care împiedică

funcţionarea utilajelor de ridicat.

Cele mai frecvente defecte care afectează subansamblul căilor de rulare sunt :

─ ruperea sudurilor prinderilor orizontale ale grinzilor de rulare pe stâlpi;

─ ruperea sau lipsa sudurilor dintre tabla striată ( pasarelă) şi tălpile grinzilor de rulare;

─ lipsa continuităţii inimilor grinzilor de frânare în dreptul stâlpilor ;

─ practicarea golurilor în inima grinzii de frânare;

─ pozarea excentrică a şinelor pe grinzile de rulare ;

Fig.4.36. Soluţie de consolidare în cazul ruperii prinderii

─ modificarea geometriei podului rulant.

În cele ce urmează sunt prezentate câteva dintre soluţiile de remediere recomandate

pentru remedierea acestor defecte.

(1) Repararea şinelor de rulare

(a) Înlocuirea şinelor

La şinele de rulare se pot întâlni defecte cum ar fi: ciupercarea

(fig.4.38.), răsucirea vizibilă din laminare, fisurarea, etc, care

impun înlocuirea de urgenţă a şinelor. Cu prilejul demarării

operaţiunilor necesare pentru înlocuirea şinelor este obligatorie

corectarea abaterilor de poziţionare pe verticală şi pe orizontală

ale şinelor .

(b) Corectarea nivelmentului şinelor

Abaterile pe verticală pot fi corectate prin ridicarea grinzilor de rulare de la reazeme.

Ridicarea grinzilor de rulare la reazeme se realizează de obicei prin introducerea sub aparatul

de reazem fie a unei fururi, fie a unui scaun cu înălţime corespunzătoare (fig.4.39.)

a) a1<40mm: introducerea unei fururi b) a1>40mm: introducerea unui scaun

Fig. 4.39. Soluţii pentru corectarea nivelmentului şinelor

Fig. 4.38. Şină ciupercată

(c) Corectarea ecartamentului şinelor

Abaterile şinei în plan orizontal se pot corecta fie prin modificarea poziţiei lor faţă de

axul tălpii superioare a grinzii de rulare, în limitele prevăzute (max 5mm), fie prin deplasarea

reazemelor grinzii de rulare perpendicular pe direcţia grinzii (fig.4.40.).

a) tăierea prinderii verticale a) eclisarea prinderii Fig. 4.40. Soluţii de corectare a ecartamentului şinelor, prin deplasarea grinzilor

(2) Repararea grinzilor de frânare

Grinzile de frânare sunt grinzi orizontale montate la nivelul tălpilor superioare ale grinzii de rulare, având un rol complex, care constă în asigurarea rigidităţii şi stabilităţii generale a grinzilor de rulare, precum şi în asigurarea păstrării ecartamentului şinelor. În funcţie de mărimea forţelor orizontale datorate frânării căruciorului, sau mersului oblic al podului rulant, în funcţie de regimul de funcţionare al acestuia, precum şi de opţiunea asigurării circulaţiei la nivelul căii de rulare, s-au utilizat mai multe tipuri de rezolvări constructive ale grinzilor de frânare. Cea mai utilizată soluţie pentru grinda de frânare este grinda cu inimă plină alcătuită din tălpile superioare ale grinzilor de rulare şi grinzilor secundare, sau din tălpile superioare ale grinzilor de rulare, având drept inimă pasarela de circulaţie din tablă striată, sau tablă lisă găurită.

(a) Repararea grinzii de frânare cu inima desprinsă de tălpi Grinda de frânare se realizează prin sudarea inimii de cele două tălpi, motiv pentru care

continuitatea acestei suduri este foarte importantă.

În cazul în care sudura este ruptă, dar panourile de tablă ale inimii sunt în poziţia

corectă, se poate executa reparaţia care constă în crăiţuirea sudurii rupte şi resudarea

platelajului de tălpi.

Dacă panourile de tablă care alcătuiesc inima sunt în poziţii care nu permit sudarea lor

directă de tălpi, se poate utiliza soluţia prezentată in figura 4.41.

a) Avarie produsă b) Soluţie de remediere

Fig. 4.41. Soluţie pentru repararea grinzii de frânare cu inima desprinsă Un defect foarte des întâlnit este reprezentat de lipsa continuităţii sudurii inimii grinzii

de frânare în dreptul joantelor de montaj ale grinzii de rulare, cauzele apariţiei sale fiind erori

de proiectare sau execuţia incorectă.

Fig. 4.42. Soluţie pentru asigurarea continuităţii grinzii de frânare în dreptul joantelor grinzilor de rulare

Soluţia recomandată pentru remedierea situaţiei este arătată în figura 4.42.

(b) Asigurarea continuităţii inimii grinzii de frânare

Primul defect de acest tip constă în întreruperea continuităţii inimii grinzii de frânare

prin lipsa sudurii dintre panourile de tablă striată (fig. 4.43.a.), consecinţa fiind transmiterea

incorectă a forţelor longitudinale la portale. Soluţia de reparare ( fig.4.43.b.)constă în

prevederea unei eclise sudate la îmbinarea panourilor de tablă. Eclisa se realizează de regulă

dintr-un cornier cu aripi inegale, în acest fel obţinându-se şi rigidizarea inimii grinzii de

frânare.

a) Avarie produsă b) Soluţie de remediere FFIIGG ..44..4433.. RREEAABBIILLIITTAARREEAA GGRRIINNZZIILLOORR DDEE FFRRAANNAARREE DDIISSCCOONNTTIINNUUEE IINN CCAAMMPP

(c) Repararea slăbirilor inimii grinzii de frânare

Defectul face parte din categoria

intervenţiilor neautorizate asupra

elementelor structurale şi constă în

practicarea unor găuri de diverse

dimensiuni în inima grinzii de rulare, în

vederea trecerii unor conducte sau a

uşurării accesului la grinda orizontală. Repararea defectului (fig. 4.44.) se face

fie prin bordarea corespunzătoare a

golului, dacă acesta este de dimensiuni

reduse, fie prin înlocuirea materialului îndepărtat, şi sudarea acestuia în adâncime, pe plăcuţe

suport.

(d) Refacerea continuităţii grinzilor de frânare în dreptul stâlpilor

Fig. 4.44. Soluţie de reparare a găurilor din pasarele

Deosebit de importantă pentru transmiterea forţelor este realizarea continuităţii grinzilor

de frânare în dreptul stâlpilor. La execuţie abaterile la montajul stâlpilor pe verticală au

condus în mod frecvent la defecte precum cel prezentat în figura 4.45.

Fig. 4.45. Defect: lipsa continuităţii pasarelei în dreptul stâlpilor

Soluţia de reabilitare recomandată este prezentată în figura 4.46., şi constă în

prevederea unor eclise atât între stâlpi şi pasarele, cât şi între prinderea orizontală a grinzii de

rulare pe stâlp şi pasarele. În cazul în care stâlpul a fost montat greşit pe verticală, tabla din

golul stâlpului pe care ar trebui să se realizeze continuitatea se află la alt nivel faţă de

pasarele. Soluţia de reabilitare constă în aplicarea unui scaun realizat din platbande sudate

care să compenseze diferenţa de nivel existentă.

Fig. 4.46. Soluţie pentru asigurarea continuităţii pasarelei în dreptul stâlpilor

(3) Repararea grinzilor de rulare

Prezenţa a unor defecte precum ruperea sudurii dintre grinda de rulare şi pasarelă şi

pozarea excentrică a şinei pe grinda de rulare afectează semnificativ rigiditatea la torsiune a

tălpii superioare a grinzilor de rulare, obligându-le să lucreze în condiţii foarte diferite de cele

avute în vedere la proiectare. În aceste condiţii grinzile de rulare sunt avariate prin apariţia de

fisuri şi crăpături localizate în inimile şi tălpile acestor grinzi.

(a) Repararea grinzilor de rulare cu inima fisurată în dreptul reazemelor

În cazul depistării unei fisuri în zona

reazemelor, localizată de obicei în inima

grinzii de rulare spre talpa superioară

(fig.4.47.), reabilitarea se poate realiza

prin

sudarea fisurii în adâncime (fig. 4.48.),

soluţie care se realizează în următoarele

etape tehnologice :

1. Se execută la fiecare capăt al fisurii câte o gaură de stopare cu diametrul de 10mm.

2. Se crăiţuieste fisura între cele două găuri, apoi se sudează materialul în adâncime, inclusiv

găurile, cu resudarea rădăcinii, urmată de polizare pe ambele feţe.

3. Se sudează în relief o eclisă de grosime egală cu cea a inimii grinzii şi dimensiuni în plan

care să depăşească dimensiunile fisurii cu 50mm pe contur.

4. Se decupează rigidizarea de reazem şi se sudează de eclisă.

Simultan cu remedierea defectului este necesară şi adoptarea unor măsuri de reducere a

eforturilor în zona afectată, deziderat care se poate obţine prin: reducerea sarcinii şi vitezei

Fig.4.47. Defect

Fig. 4.48. Soluţie de reabilitare prin sudare a grinzii fisurate pe inimă, la reazem

podurilor care funcţionează în zonă, recentrarea şinelor în raport cu grinda de rulare, refacerea

prinderii orizontale a grinzii de rulare de stâlp, precum şi, după caz, consolidarea generală a

elementului sau numai introducerea unor rigidizări suplimentare.

În cazul în care fisurile nu se pot repara, reabilitarea se va realiza prin înlocuirea

întregului tronson de grindă avariat cu un tronson nou cu aceleaşi caracteristici geometrice cu

cel existent. Pentru a împiedica reapariţia defectului este obligatoriu să se elimine toate

defectele care au favorizat fisurarea grinzii.

(b) Repararea grinzilor de rulare având sudura dintre inimă şi talpă fisurată

în dreptul reazemelor

Remedierea unei fisuri apărute în limita

cordonului de sudură sau care a progresat

cel mult în Z.I.T. se poate realiza prin

crăiţuire şi refacerea sudurii. Excavarea

sudurii nu trebuie să depăşească 10mm pe

o parte a sudurii ( fig. 4.49.).

(c) Repararea grinzilor de rulare cu inima fisurată în câmp

Fisurile care apar în câmplul grinzilor de rulare continue pe reazeme sunt localizate în

inimă în apropierea tălpii inferioare, în dreptul guseelor de prindere a contravântuirilor

orizontale. Apariţia acestor fisuri este favorizată de absenţa rigidizărilor inimii în dreptul

acestor gusee (fig. 4.50.).

Fig. 4.49. Soluţie de reabilitare a grinzilor de

rulare cu sudura dintre talpa superioară şi înimă fisurată

Fig. 4.50. Avaria produsă prin fisurarea inimii grinzii de rulare în câmp

Soluţia de reabilitare (fig. 4.51.) este similară cu cea recomandată pentru reabilitarea

grinzilor de rulare fisurate în inimă la reazem, cu menţiunea că după resudare şi eclisare

trebuie să se adauge în dreptul fisurii o rigidizare decupată pe conturul eclisei şi sudată de

aceasta, poziţionată în dreptul rigidizării curente de care este sudat guseul contravântuirii

orizontale.

Fig. 4.51. Soluţie de reparare prin sudare a grinzii fisurate pe inimă, în câmp

(d) Repararea grinzilor de rulare cu inima voalată

Îmbunătăţirea comportării la voalare a inimilor grinzilor de rulare existente se poate

realiza prin soluţii diferite în funcţie de caracterul permanent sau temporar al deformaţiilor

produse.

Dacă deformaţiile inimilor sunt temporare, cea

mai simplă soluţie constă în adăugarea unor rigidizări

suplimentare, fie transversale scurte, fie şi

longitudinale şi transversale scurte. O soluţie de

reabilitare posibilă, aplicabilă mai ales dacă inimile

grinzilor de rulare existente sunt rigidizate numai

transversal, constă în adăugarea unor nervuri de

rigidizare diagonale, solicitate la compresiune

(fig.4.52.).

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 de

rulare sunt permanente (fig. 4.53.).

a) Situaţia neconsolidată

b) Situaţia consolidată

Fig. 4.53. Un tronson al grinzii de rulare, înainte şi după consolidare

Constă în utilizarea rigidizărilor diagonale, necesare pentru consolidarea inimii, drept

pârghii pentru aparatul de îndreptare al inimii (fig. 4.54.).

După aducerea inimii în poziţia nedeformată, rigidizările se prind de aceasta cu sudură.

Fig. 4.52. Soluţie de reparare a

grinzilor de rulare voalate

Fig. 4.54. Detalii de îndreptare a deformaţiilor permanente ale inimii

1- inima deformată; 2- rigidizare înclinată; 3- bridă; 4- pană metalică.

4.4. CONSOLIDĂRI 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, cerută în general de condiţii noi, 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, diferite improvizaţii). (2) Reparaţiile sunt funcţie de natura solicitării din bare sau îmbinari cât şi de natura

defectului depistat.

(3) La alegerea soluţiei de intervenţie se va avea în vedere următoarele :

- stabilirea cauzei care a podus 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).

4.4.2. Mijloace generale de consolidare

(1) Consolidarea elementelor din oţel şi a prinderilor acestora se poate efectua utilizând ca mijloace de realizare sudarea (vezi 4.3.2.1.) sau prinderea cu şuruburi (vezi 4.3.2.2.) care au fost prezentate la 4.3.2.

4.4.3. Metode de consolidare a elementelor

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 motive financiare 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 solicitărilor, 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 : la elementele încovoiate materialul se adaugă la tălpi spre a creşte momentul

de inerţie al secţiunii, în cazul elementelor comprimate materialul trebuie adăugat cât

mai departe de centrul de greutate, astfel încât să se mărească raza de inerţie a secţiunii

consolidate, în cazul secţiunilor supuse la forţe tăietoare mari, materialul se adaugă pe

direcţia acestora, consolidările barelor la flambaj pot fi aplicate numai în zona centrală

a elementelor,etc. ;

− 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 fiind preferabilă întrucât asigură

o durabilitate sporită faţă de şuruburi care se slăbesc în timp, dând naştere la deplasări

ale elementelor secţiunii unele faţă de altele ;

− dacă distribuirea materialului adăugat poate crea variaţii bruşte de secţiune sau o

schimbare a raportului de rigidităţi între componentele structurale, aceste aspecte

trebuie luate în considerare la efectuarea calculelor ;

− la confecţionarea şi punerea în operă a materialului de adaos, se respectă aceleaşi reguli

ca şi pentru construcţiile noi. În mod particular la aplicarea acestei metode, elementele

de adaos trebuie ca să fie confecţionate în ateliere, în strânsă concordanţă cu

măsurătorile 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 comune

elementelor vechi şi noi, insistând asupra curăţării 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 metalului. Modul de calcul al secţiunii materialului adăugat necesar este particularizat în funcţie

de domeniul elastic sau plastic în care urmează să lucreze secţiunea consolidată. De aceea, pentru elementele consolidate sub sarcină şi la care s-a considerat că secţiunea consolidată lucrează în domeniul elastic, este necesar să se respecte o condiţie suplimentară care să asigure rezultate optime din punct de vedere tehnic şi financiar, anume 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 pondere 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 presupuse de descărcarea lor. Pentru

utilizarea eficientă a materialului de consolidare este preferabilă descărcarea parţială a

acestora. Un efect suplimentar, care influenţează în mod favorabil atât rezistenţa cât şi

comportarea la stabilitate se poate obţine prin considerarea tensiunilor reziduale care iau

naştere la sudarea plăcilor de consolidare pe stâlpi. Sudurile aplicate la marginile tălpilor profilelor dublu T schimbă distribuţia

tensiunilor remanente de la extremităţile tălpilor din compresiune în întindere, ceea ce

conduce la capacitate portantă superioară a secţiunii comprimate a stâlpului astfel consolidat.

Efectele favorabile induse prin sudare sunt importante numai în cazul secţiunilor

laminate de dimensiuni mici sau medii, fiind direct proporţionale cu mărimea zonei

influenţate termic. Pentru a putea ţine cont în calcul de efectul favorabil descris, se poate

considera la verificarea acestor stâlpi o curbă de flambaj superioară (în loc de curba B se

poate folosi curba A). Efectele nu mai sunt semnificative în cazul secţiunilor laminate de

dimensiuni mari şi a secţiunilor realizate din table tăiate cu flacăra. În fig.4.55. sunt arătate soluţii de consolidare prin adaos de material a stâlpilor din

profile laminate. laminaţi. Aceste soluţii se pot utiliza şi pentru consolidarea stâlpilor realizaţi

din table tăiate cu flacără şi sudate, dar în acest caz nu se poate conta pe nici un efect

favorabil produs prin încălzirea la sudare.

a) Solutii recomandate b) Solutii nerecomandate

Fig. 4.55. Soluţii pentru consolidarea stâlpilor realizaţi din laminate

Dintre soluţiile de consolidare, cea mai bună este soluţia în care consolidarea se aplică

pe tălpi si platbandele adăugate depăşesc dimensiunea acestora.

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 devine nulă.

În cazul stâlpilor deformaţi plastic prin lovire

se poate utiliza soluţia de consolidare care constă în

aplicarea pe tălpi a unor table sudate în relief

(fig.4.56.), aplicate simetric pe toate tălpile.

Consolidarea trebuie aplicată de la baza stâlpului

până cel puţin la 150 mm deasupra defectului, după

care secţiunea tablelor de consolidare se va micşora

treptat astfel încât să se realizeze trecerea gradată de

la secţiunea consolidată la secţiunea iniţială.

(2) Consolidarea fermelor (grinzilor cu

zăbrele)

Defectele fermelor (grinzilor cu zăbrele) constau de regulă în deformaţii plastice ale barelor, produse în timpul montajului, sau în corodarea elementelor componente şi îmbinărilor. Un alt aspect care influenţează capacitatea portantă a fermelor este încărcarea suplimentară produsă prin agăţarea de acestea a monoraielor, conductelor, sau altor echipamente tehnologice, care nu au fost considerate la proiectare. De asemenea, se cunoaşte că în urma reevaluării influenţei pe care zăpada o are asupra acoperişurilor metalice, acţiunea zăpezii de calcul a fost majorată.

Fig. 4.56. Soluţie ptr. repararea stâlpilor loviţi

În situaţiile descrise mai sus, verificările prin calcul evidenţiază de obicei necesitatea

consolidării fermelor. Metoda cea mai frecvent utilizată este mărirea secţiunii, cu

particularităţile specifice grinzilor cu zăbrele.

Consolidarea barelor fermelor trebuie gândită şi realizată efectiv 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. De regulă dat fiind aportul mare al

zăpezii în totalul încărcărilor fermelor, este suficient dacă intervenţia se face pe timp de vară,

atunci când suprasarcina provenită din zăpadă este nulă.

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,

astfel încât nodul fermei să fie depăşit cu lungimea necesară sudurii pentru a transmite efortul

din secţiunile de adaos.

Soluţiile de consolidare pentru tălpile întinse ale fermelor constau în aplicarea simetrică faţă de inima tălpii a unor profile laminate, care pot fi executate dintr-un material cu rezistenţă mai mică decât cel din care este alcătuită secţiunea de bază, date fiind eforturile mai reduse la care sunt supuse suplimentele secţiunii (fig.4.57.).

a) cu bare pătrate b) cu bare rotunde c) cu platbande

Fig.4.57. Soluţii de consolidare pentru talpa întinsă a fermelor

Consolidarea acestor secţiuni se poate realiza prin ataşarea prin sudură de colţ a unor

bare cu secţiune pătrată ori circulară, sau a unor platbande. Avantajele folosirii profilelor cu secţiune pătrată, faţă de cele cu secţiune circulară, constă în faptul că la dimensiuni egale aria profilelor pătrate este mai mare, iar sudurile de îmbinare se pot executa în bune condiţii. Pe de altă parte, la laminatele pătrate este necesară îndepărtarea unui colţ pe toată lungimea barei, astfel încât să permită apropierea de inima secţiunii şi sudarea pe aceasta.

În cazul în care diagonalele sau montanţii sunt atât de apropiaţi de talpa secţiunii, 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 cea din fig. 4.58., care permite echilibrarea secţiunii, astfel încât poziţia axei neutre să rămână neschimbată. Totodată, platbandele adăugate se pot introduce în furculiţă pe guseu şi suda, transmiţându-şi direct eforturile la acesta.

(b) Consolidarea barelor comprimate

În cazul barelor comprimate cedarea se petrece prin pierderea stabilităţii generale. De

aceea este suficient dacă consolidarea se aplică în zona centrală a barei pe cca 75% din

lungimea sa, urmărindu-se totodată ca prin modul de amplasare a adaosurilor în secţiune să

se mărească raza de giraţie a secţiunii fără să se deplaseze axa neutră.

În cazul tălpilor comprimate, soluţiile de consolidare recomandate sunt arătate în

fig.4.59, iar în cazul diagonalelor şi montanţilor comprimaţi în figura 4.60.

a) cu profile b) cu platbande

Fig. 4.59. Soluţii pentru consolidarea tălpilor comprimate

3- zona consolidată a) cu profile b) cu platbande

Fig. 4.60. Soluţii pentru consolidarea diagonalelor şi montantilor comprimaţi

(c) Consolidarea prinderilor la noduri

Necesitatea consolidării prinderilor la noduri apare, de obicei, la barele întinse

consolidate. Soluţia constă în acest caz în completări ale guseelor din nodurile adiacente barei,

şi sudarea barei de acestea (fig. 4.61.).

Fig.4.58. Soluţie de consolidare a

diagonalelor întinse

Fig. 4.61. Soluţii pentru consolidarea prinderilor la noduri 1- plăci suplimentare; 2-suduri în adâncime 3- suduri în relief

4.4.3.2. Schimbarea schemei statice a elementelor Prin schimbarea schemei statice se urmăreşte redistribuirea eforturilor în elementele structurale existente şi transferul surplusului de efort asupra unor elemente nou introduse în sistem. Aplicarea metodei poate consta fie în schimbarea gradului de nedeterminare al structurilor existente, prin transformarea celor static determinate în structuri static nedeterminate sau prin mărirea gradului de nedeterminare a elementelor static nedeterminate prin introducerea unor reazeme suplimentare, crearea de legături corespunzătoare, introducerea unor bare noi în structurile triangulate, etc.

Având în vedere că acest tip de consolidare se execută asupra elementelor aflate sub sarcină, la aplicarea metodei trebuie respectate căteva 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, direct proporţională cu reducerea eforturilor în

barele existente ;

─ calculul static se efectuează în două etape : în etapa 1, pe schema neconsolidată se

calculează eforturile în elementele existente din încărcările existente în acel moment,

iar în etapa a II-a, pe schema statică consolidată 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 ;

─ dacă prin schimbarea schemei statice apare riscul pierderii stabilităţii elementelor,

trebuie luate măsuri de asigurare corespunzătoare împotriva producerii acestui fenomen.

Consolidarea elementelor prin modificarea schemei statice se pretează elementelor

triangulate şi grinzilor indiferent de alcătuire.

Procedeele uzuale de consolidare a grinzilor şi cadrelor 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 ;

În cazul elementelor triangulate tipul de modificare a schemei statice constă în

introducerea unor bare suplimentare în sistemul de bare existent.

Dacă elementele triangulate sunt grinzi, cele două tipuri de procedee se pot combina.

(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 .

Avantajul principal al metodei constă în faptul că în urma micşorării deschiderii de

calcul, eforturile în elementul astfel consolidat se reduc exponenţial astfel încât pot fi preluate

de element fără alte intervenţii. Un alt avantaj constă în 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 :

- metoda se poate aplica numai atunci când

elementele suplimentare de reazem nu

stânjenesc activitatea ;

- de obicei nu este o metodă ieftină, din cauza

costului elementelor noi de rezemare ;

- corectitudinea realizării presupune controlarea

permanentă a eforturilor din grinda existentă,

ceea ce se obţine doar prin introducerea festă a

elementului de reazem sub secţiunea deformată

a grinzii existente (fig.4.62.)

- elementele de rezemare pot să descarce la

rândul lor pe structuri existente care trebuie să

fie capabile să preia încărcările suplimentare, în caz contrar necesitând ele însele

consolidări.

În fig. 4.63. este prezentat un exemplu care prezintă cazul unor pane consolidate prin introducerea unor contrafise rezemate în ferme. După cum se poate observa, dezavantajele descrise anterior nu se regăsesc în această situaţie.

Fig. 4.63. Contrafise pentru rezemarea panelor

(2) Tasarea controlată a reazemelor

Metoda constă în tasarea controlată a reazemelor grinzilor continue în scopul uniformizării eforturilor din secţiunile de cămp şi reazem ale acestora. Din acest motiv, metoda este recomandată numai grinzilor continue cu secţiunea constantă pe lungime. Prin tasarea lor se obţine în grindă un moment de sens contrar celui produs de încărcările exterioare. Metoda este relativ simplu de aplicat în cazul grinzilor cu două deschideri.

(3) Transformarea grinzilor simplu rezemate în grinzi continue

Metoda se poate aplica numai succesiunilor de grinzi simplu rezemate solicitate static precum panele de acoperiş. 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, în timp ce pentru grinzile cu zăbrele este necesară pe lângă eclisarea tălpii superioare şi asigurarea continuităţii tălpii inferioare, conform fig. 4.64.

Fig. 4.62. Elemente de rezemare

a) grinzi cu zăbrele b) grinzi cu macaz Fig.4.64. Soluţii pentru realizarea continuităţii grinzilor

(4) 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 sau în grinzi cu catarg. Prin introducerea

tiranţilor se schimbă în sens favorabil şi schema statică a elementului la care se intervine, prin

creşterea gradului de nedeterminare.

a) Transformarea unei grinzi existente în grindă macaz constă în adăugarea sub aceasta a unui tirant nepretensionat, distanţat de talpa întinsă prin unul sau mai mulţi montanţi. Această metodă se poate aplica pentru consolidarea grinzilor cu zăbrele sau cu inimă plină, ca şi pentru consolidarea cadrelor. În funcţie de eforturi, tiranţii se pot realiza atât din oţel rotund, cât şi din profile laminate sau din table sudate. Prin transformarea în grindă macaz, momentul încovoietor în grinda existentă scade mult, apărând în schimb un efort de compresiune a cărui valoare este invers proporţională cu înălţimea grinzii macaz.

Eforturile din elementele componente ale unei grinzi macaz depind de deschiderea şi de înălţimea sa, precum şi de numărul de montanţi intoduşi (tab.4.1.).

Tabelul 4.1. Relaţii de calcul pentru eforturile din grinzile macaz

Solicitări Schema statică şi de încărcare a grinzii macaz cu “n” montanti

În grindă În tirant În montant

Q =q . L

yNMM x −= 0

hQLkNπ

2= unde:

25,0=k ptr. 2=n

20,0=k ptr. 2>n

nn

NSαcos

= )( 1+−= nnn tgtgNV αα

32QLM =

αtgQS

165

−= αsin165QS +=

85QV −=

90QLM =

αtgQN

3011

−=

αsin3011QS BA +=−

αtgQS CB 30

11+=−

30

11QV −=

Eforturile din grindă calculate pe schema statică a grinzii cu macaz se suprapun peste eforturile existente în grindă înainte de aplicarea macazului. Pentru ca sistemul macaz să fie utilizat cât mai eficient, se impune descărcarea grinzilor existente. Aceasta se realizează de obicei prin utilizarea unor prese hidraulice rezemate pe eşafodaje speciale, prin intermediul cărora se descarcă grinda, dar se poate utiliza pentru descărcare şi pretensionarea tirantului.

În cazul grinzilor cu zăbrele (fig.4.65.) 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 bare întinse ale grinzii neconsolidate 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

Fig.4.65. Transformarea grinzilor cu zăbrele în grinzi cu macaz La aplicarea acestei metode se va ţine cont de tendinţa macazului de a-şi pierde

stabilitatea în sens perpendicular axului său, asigurarea împotriva acestui eveniment realizându-se prin contravântuiri verticale amplasate în dreptul montanţilor grinzii macaz.

b) Transformarea unei grinzi existente în grindă cu catarg constă în amplasarea unui tirant deasupra grinzii existente, distanţat prin intermediul unui montant denumit catarg. Schimbarea schemei statice în sistem catarg se utilizează pentru reducerea săgeţilor şi eforturilor în console ca de exemplu la acoperişurile peroanelor, copertine de mari dimensiuni, etc. Aşa cum o arată şi numele, schema statică a acestui sistem este alcătuită dintr-un catarg peste care este întins un tirant prins cât mai aproape de vârful consolei (fig.4.66.)

Fig. 4.66. Catarg cu tirant

Efortul în tirant se determină cu relaţia:

)cos2

sin(2 1

2

αα hlTqlM +−≤ ,unde:

M - moment încovoietor capabil al grinzii q - încărcare pe metru liniar de grindă T -efortul în tirant

Impunând o săgeată y la capătul consolei, se poate determina efortul de pretensionare

necesar : αsin1 ⋅⋅⋅

−=l

AEyTT , unde: AE, sunt modulul de elasticitate şi aria grinzii în

consolă. (5) Consolidare prin post - tensionare

Metoda reprezintă o modificare adusă celei descrise anterior, în sensul că în tiranţi se introduce un efort de pretensionare care are drept efect descărcarea elementelor structurale de eforturile provenie din încărcările existente. Domeniul de aplicabilitate al acestei metode

este similar cu cel al metodei anterioare, în plus putându-se aplica pentru consolidarea barelor întinse care nu-şi pot prelua integral efortul (fig.4.67.). În acest caz tirantul trebuie să fie amplasat în centrul de greutate al secţiunii pentru ca ansamblul bară – tirant să fie solicitat centric.

Pretensionarea presupune o proiectare şi o execuţie mult mai pretenţioase decât în cazul utilizării altor metode, însă

prezintă şi avantaje cum ar fi consumul redus de oţel şi mărirea domeniului elastic de lucru al materialului.

La grinzile simplu rezemate tirantul se amplasează la talpa inferioară, efortul de pretensionare putându-se introduce prin strângerea şuruburilor de la capetele tirantului sau

Fig. 4.67. Secţiuni de bare întinse pretensionate

Fig. 4.68. Grinzi simplu rezemate şi continue consolidate cu tirant pretensionat

prin dilatatare termică a tirantului şi blocare înainte de răcire. Aceeaşi metodă se poate aplica

şi la grinzile cu zăbrele sau cadre (fig. 4.68. şi 4.69.)

Fig. 4.69. Consolidarea cadrelor cu tirant pretensionat

(6) Suplimentarea barelor din alcătuirea grinzilor cu zăbrele Sistemele cu zăbrele sunt des întâlnite în alcătuirea elementelor clădirilor industriale, în

special sub formă de ferme, contravântuiri orizontale şi verticale. Metoda de consolidare prin

suplimentarea barelor se poate realiza în două moduri ( fig. 4.70.):

- suplimentarea barelor se realizează păstrând gabaritul iniţial al grinzii (fig.4.70.a)

- grinda se consolidează prin mărirea înălţimii sale realizată prin adăugarea unor tălpi noi

şi prelungirea sistemului de zăbrele până la acestea (fig.4.70.b)

4.4.3.3. Descărcarea elementelor prin sprijinire

Metoda constă în transferul încărcărilor asupra unor elemente noi, care să le preia integral încărcările. În funcţie de particularităţile construcţiei şi de natura efortului care trebuie preluat, scoaterea de sub efort a unui element ce urmează a fi înlocuit se poate realiza în diverse moduri.

a) consolidare păstrând gabaritul grinzii iniţiale

b) consolidare cu mărirea gabaritului iniţial

Fig. 4.70. Suplimentarea barelor ce alcătuiesc sisteme triangulate

Cea mai simplă soluţie constă în realizarea de reazeme adiacente capetelor elementului

deteriorat, prin intermediul unor vinciuri cu şurub sau prese hidraulice aşezate pe eşafodaje

sau alte elemente care să

poată prelua efortul.

De exemplu, în cazul

grinzilor orizontale cu

zăbrele, pentru descărcarea

diagonalelor sau montanţilor se poate aşeza peste talpa superioară o grindă rigidă, având o

lungime care să acopere minim două panouri complete adiacente zonei de intervenţie(

fig.4.71.). Talpa superioară se prinde în noduri de grinda rigidă prin intermediul unor juguri,

iar transferul efortului

aferent elementului ce

trebuie descărcat către

grinda rigidă se

realizează prin

intermediul unor prese

hidraulice. Elementele solicitate la întindere se pot descărca prin intermediul unor tiranţi din oţel

rotund a căror lungime se reglează prin strângerea piuliţelor, iar rezemarea se face prin intermediul unor profile laminate care descarcă pe un scaun realizat din elemente sudate (fig. 4.72.).

În cazul grinzilor cu inimă plină avariate local, descărcarea zonei avariate se poate obţine prin intermediul unor eşafodaje cu prese hidraulice, a unor popi extensibili, sau a altor dispozitive, amplasate în funcţie de posibilităţile de la faţa locului şi de solicitările din elementul respectiv.

Fig. 4.71. Grindă de susţinere pentru înlocuirea unei diagonale

Fig. 4.72. Scaun pentru fixarea tiranţilor

Consolele şi stâlpii unei hale cu poduri rulante care necesită consolidări ca urmare a măririi încărcărilor date de poduri, se pot consolida prin descărcare directă prin intermediul

unui stâlp suplimentar,

legat elastic de cel al halei şi amplasat chiar sub reazemul grinzii de rulare.

Stâlpii şi fundaţiile

acestora pot fi descărcate (fig.4.73.) prin grinzi sudate de stâlp care descarcă prin intermediul preselor hidraulice rezemate pe elemente noi. Pentru descărcarea grinzilor deteriorate se utilizează transferarea parţială a încărcărilor

aferente acestor grinzi asupra altor grinzi metalice noi denumite grinzi de transfer. Acestea se

amplasează deasupra celor deteriorate, transferul eforturilor realizăndu-se prin intermediul

unor tiranţi din oţel dimensionaţi la întreaga încărcare aferentă grinzilor deteriorate, (fig.

4.74.).

4.4.3.4. Consolidarea elementelor metalice cu

beton

Fig. 4.73. Descărcarea provizorie a stălpilor şi fundaţiilor

Fig. 4.74. Secţiunea consolidată

Metoda de consolidare constă în umplerea cu beton sau înglobarea în beton a elemetelor

verticale sau uşor înclinate, aplicându-se în special stâlpilor.(fig.4.75.)

Prin aplicarea metodei se obţine mărirea capacităţii de rezistenţă şi rigidităţii

elementului consolidat.

Cămăşuirea stâlpilor metalici se realizează prin îmbrăcarea acestora în beton armat. 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 este capabilă să preia doar sarcinile care intervin după intrarea în lucru a betonului,

adică încărcări suplimentare celor existente în momentul consolidării. Un dezavantaj al

metodei îl reprezintă sporul important adus de beton încărcării permanente a construcţiei. Dacă nu se realizează conlucrarea beton-metal, intervenţia nu poate fi considerată

consolidare, ci protecţie a elementului necesară împotriva coroziunii sau incendiului.

Consolidarea prin umplerea cu beton a elementelor metalice se foloseşte numai pentru

secţiuni închise sau pentru secţiuni alcătuite din elemente depărtate la care solidarizarea

ramurilor este făcută cu plăcuţe.

4.4.3.5. Îmbunataţirea comportării elementelor la pierderea stabilităţii

generale

Metoda constă fie în prevederea de legături care reduc lungimile de flambaj ale

elementelor comprimate, încovoiate sau comprimate şi încovoiate, fie în modificarea secţiunii

elementelor comprimate, încovoiate sau comprimate şi încovoiate astfel încât să se comporte

mai bine la stabilitate generală.

Prin utilizarea metodei se obţine îmbunătăţirea rigidităţii întregii structuri.

a) stâlpi înglobaţi în beton b) stâlpi umpluţi cu beton

Fig. 4.75. Protejarea şi consolidarea stâlpilor metalici

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. 4.76. este arătat modul în care au fost consolidaţi stâlpii unei hale industriale care

aveau tendinţa de flambaj.

4.4.3.6.

Îmbunataţirea

comportării

elementelor la

pierderea stabilităţii

locale prin rigidizarea

pereţilor

Metoda este utilizată pentru îmbunătăţirea comportării la stabilitate locală a

pereţilor elementelor metalice. Pereţii elementelor care fac parte din clasa 4 de secţiuni

sunt proiectaţi ţinându-se cont de zona activă a acestora care poate prelua încărcările în

Fig. 4.76. Consolidarea stâlpilor unei hale

situaţia în care restul pereţilor au voalat. La halele construite din table groase şi profile

laminate la cald voalarea nu este acceptată.

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.4.77.).

Dacă deformaţia este permanentă, se poate combina metoda refacerii geometriei

elementelor deformate în domeniul plastic cu metoda rigidizării.

Aceasta constă în îndreptarea deformaţiilor pereţilor prin intermediul unor rigidizări

diagonale prevăzute cu şuruburi sau cu bride în care se introduc pene (vezi fig. 4.78.)

După îndreptarea pereţilor rigidizările diagonale se sudează pe perete pe întreaga

lungime, devenind astfel reazem pentru aceasta şi prevenind o voalare ulterioară.

1- rigidizare Fig. 4.77. Rigidizarea inimii unui cadru

a) vedere în plan balcon susţinut de grinzi metalice b) grindă consolidată A-A deformaţii inimă B-B deformaţii tălpi C-C secţiune 1-sală ;2-balcon ;3-balustradă balcon ; 4-stâlpi; 5-scară;6- fisuri în placă ; 7- grinzi voalate

Fig. 4.78. Consolidarea grinzilor voalate ale unui balcon de cinematograf

4.4.4. Metode de consolidare a ansamblurilor structurale

Structurile clădirilor industriale necesită consolidări în următoarele situaţii :

- este necesară extinderea lor ;

- s-au schimbat condiţiile de solicitare avute în vedere la proiectare ;

- construcţia nu se comportă bine în exploatare.

4.4.4.1. Extinderea structurilor

Reabilitarea halelor industriale poate necesita extinderi pe oricare dintre cele trei direcţii. Extinderile pot să fi fost luate sau nu în consideraţie la proiectarea iniţială a halei. În cazul în care s-a ţinut cont de posibilitatea extinderii halei, detaliile de execuţie ale elementelor existente sunt realizate astfel încât să permită ataşarea extinderii la hala existentă ( fundaţiile existente sunt excentrice, stâlpii sunt prevăzuţi cu console simetrice pentru podul rulant şi acoperiş, etc.), iar dacă extinderea a fost gândită să fie realizată fără rost de dilataţie, elementele comune celor două structuri au fost dimensionate astfel încât să fie capabile să preia încărcările provenite din cele două structuri.

Dacă proiectul iniţial este disponibil, este suficientă realizarea unei structuri în conformitate cu acesta, după efectuarea verificărilor impuse de modificările normelor sau ale încărcărilor tehnologice. În orice caz, structura extinderii va urmări sistemul structural al halei iniţiale.

Există situaţii în care beneficiarul, deşi posedă o hală a cărei extindere a fost prevăzută

din faza de proiectare, să dorească din anumite motive (economice sau de fezabilitate) să

modifice sistemul structural al extinderii. În această situaţie, dacă nu pot fi prevăzute rosturi,

este obligatorie verificarea întregului ansamblu structural format din hala iniţială şi extindere.

În cazul în care extinderea cerută nu a fost prevăzută de la început, diferitele tipuri de

extindere se pot rezolva astfel :

În cazul extinderii pe direcţie longitudinală, aceasta se poate realiza fără rost dacă

sunt îndeplinite următoarele condiţii :

- în zona extinsă a halei să se desfăşoare o activitate similară cu cea din hala existentă,

ceea ce presupune gabarite şi încărcări asemănătoare ;

- să existe posibilitatea procurării şi montării unor elemente structurale similare cu cele

existente ;

- să se poată păstra sistemul structural şi dimensiunile halei existente ;

- lungimea halei cu tot cu extindere nu trebuie să depăşească lungimile care impun

prevederea de rosturi de dilataţie ;

- hala existentă să fie aptă pentru exploatare ;

- cadrele şi fundaţiile halei existente alăturate extinderii trebuie să fie capabile să preia

încărcările provenite din cele două structuri sau să fie apte să suporte consolidări

acceptabile ca volum şi importanţă.

Dacă una sau mai multe condiţii nu sunt îndeplinite extinderea se va realiza cu

prevederea unui rost între cele două structuri. Dimensiunea rostului este de obicei impusă de

gabaritul fundaţiei existente.

Extinderea pe direcţia longitudinală a unei hale existente necesită de obicei desfacerea

închiderii de fronton şi mutarea sa la capătul extinderii.

Dacă la capetele halei sunt amplasate elemente rigide precum contravântuiri verticale şi

orizontale care din motive tehnologice trebuie desfiinţate, este obligatorie analizarea prin

calcul a comportării de ansamblu a construcţiei extinse, luând în consideraţie modificările

aduse structurii.

Extinderea pe direcţie transversală a halelor presupune adăugarea uneia sau mai

multor deschideri. Se pot utiliza două metode de extindere în direcţie transversală a halelor :

- structurile extinderii şi halei existente sunt independente ;

- structura extinderii este comună cu structura halei existente

Prima metodă constă în proiectarea unei structuri noi, în conformitate cu cerinţele

beneficiarului şi cu normele în vigoare la data proiectării. Cu toate acestea, proiectarea

unei structuri noi alăturată alteia existente poate să determine situaţii care necesită

expertizarea şi consolidarea structurii existente:

- cele două structuri trebuie să fie fundate la aceeaşi adâncime, în cazul în care

structura nouă necesită adâncime mai mare de fundare este necesară consolidarea

fundaţiilor de calcan ale halei existente ;

- în situaţia în care construcţia nouă este mai înaltă decât construcţia existentă se

produce o supraîncărcare a celei vechi datorată aglomerării de zăpadă.

În cazul în care cele două structuri nu sunt independente este obligatorie analizarea

implicaţiilor alipirii structurii extinderii la structura existentă, atât din punctul de vedere al

capacităţii acesteia de a prelua şi transmite încărcările gravitaţionale, dar mai ales în ceea ce

priveşte comportarea ansamblului extins la seism. Pentru extinderi de dimensiuni mici soluţia

uzuală este realizarea unui semicadru articulat pe structura existentă. Pentru extinderi

comparabile cu hala existentă este convenabil să se continue sistemul structural al acesteia.

În cazul extinderii pe direcţie transversală a halelor, dacă se cere desfiinţarea închiderii

laterale, trebuie verificat dacă aceasta face sau nu parte din sistemul structural al halei

existente, caz întălnit de obicei la structurile de tip uşor, la care stălpii sunt împiedicaţi să

flambeze de structura rigidă a închiderii.

Extinderea pe verticală este cea mai dificil de realizat întrucât presupune ridicarea acoperişului şi înălţarea stâlpilor. Aceasta poate implica consolidări ale stâlpilor şi completarea contravântuirilor verticale. În figura 4.79. este prezentat cazul unei extinderi realizate numai pe verticală, dar dublată de o mărire a încărcărilor tehnologice, care a necesitat construirea unei structuri noi ( fundaţii, stâlpi, acoperiş) montate intercalat cu cea existentă. După montarea acoperişului nou s-a întrerupt producţia pe o perioadă scurtă, necesară demontării vechii structuri şi finalizării celei noi.

4.4.4.2. Utilizarea

conlucrării spaţiale

Conlucrarea reprezintă proporţia în care elementele componente ale oricărei structuri se

încarcă în funcţie de rigidităţile proprii şi de legăturile pe care le au între ele.

Sistemele constructive ale clădirilor industriale au fost proiectate până în anii ’70 pe modele plane, dezvoltate pe cele două direcţii ale halei. Cele două sisteme plane erau alcătuite din cadre transversale încastrate la bază şi cadre longitudinale contravântuite vertical. Conlucrarea spaţială a cadrelor transversale are loc prin intermediul a două subansamble : acoperişul contravântuit şi ansamblul grinzilor de rulare. În urma considerării conlucrării cadrelor la aceste niveluri se constată reduceri importante ale eforturilor aferente unui cadru transversal calculat pe modelul plan.

1-hala veche; 2-stâlpi; 3- grinzile podurilor rulante; 4- fermă;

5- fundaţie veche; 6-fundaţie nouă. Fig.4.79. –Extindere pe verticală

Există situaţii în care subansamble nelegate fizic pot fi făcute să conlucreze în aşa fel încât să micşoreze volumul de consolidări necesar în caz contrar. În figura 4.80. este prezentat un astfel de caz în care în loc să se consolideze toate fermele unei hale, s-a adoptat soluţia consolidării a 3 ferme (din 13), amplasate la câte trei travei. Restul fermelor erau descărcate pe fermele consolidate prin grinzi longitudinale continui, obţinute prin rigidizarea contravântuirilor verticale de acoperiş.

4.4.4.3. Exploatarea

rezervelor

plastice ale structurii

Existenţa rezervelor plastice de rezistenţă ale structurilor static nedeterminate poate fi

exploatată dacă se acceptă incursiunile în domeniul inelastic în anumite zone ale elementelor.

Prin formarea articulaţiilor plastice are loc o modificare a schemei statice soldată cu

redistribuirea eforturilor în structură. Condiţiile în care se poate conta pe redistribuirea

plastică se referă la capacitatea oţelului şi secţiunilor de a dezvolta articulaţiile plastice înainte

de pierderea stabilităţii locale sau generale a oricărei componente aparţinând structurii. De

asemenea trebuie respectată condiţia ca prin formarea articulaţiilor plastice deformaţiile să se

menţină în limite care să nu stânjenească activitatea şi să nu producă interacţiuni cu structuri

vecine independente.

În anumite studii deformaţiile plastice ale unor elemente structurale pot fi acceptate fară consolidări sau cu intervenţii minime.

Un exemplu se referă la grinda cu zăbrele a unei estacade la care două dintre barele comprimate, executate din profile mai mici decât cele prevăzute în proiect, au flambat. S-a efectuat calculul fără a considera existenţa celor două bare flambate şi s-a constatat că grinda avea suficientă capacitate portantă chiar în aceste condiţii.

a-schema fermei ;b-plan ;c- contravântuire longitudinală ; 1-ferme ;2-ferme consolidate ; 3-stâlpi marginali ;4-stâlpi centrali ; 5-căi de rulare monorai; 6-bare existente ; 7- bare introduse Fig. 4.80. Exemplu al aplicării metodei conlucrării spaţiale

Eforturile s-au redistribuit între elementele structurale prin deformare plastică, iar structura nu a ajuns în situaţia de colaps datorită rezervelor plastice de care a dispus.

Exploatarea rezervelor plastice ale structurilor static nedeterminate poate să micşoreze volumul intervenţiilor până la anularea lor.

2. . LUCRĂRI DE INTERVENŢIE PENTRU REDUCEREA RISCULUI SEISMIC AL CLĂDIRILOR DIN ZIDĂRIE

Obiectul capitolului

(1) Obiectul prezentului Capitol este stabilirea cerinţelor şi a principiilor generale pentru proiectarea lucrărilor de reducere a riscului seismic pentru construcţiile din zidărie existente.

(2) 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.

(3) Măsura în care sunt satisfăcute nivelurile de performanţă corespunzătoare diferitelor obiective de performanţă se determină prin evaluarea seismică conform P100-3/ vol.1, anexa D.

(4) Prezentul capitol se referă la principiile soluţiilor tehnice de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie şi, în unele cazuri, la regulile de aplicare a acestor principii. Detalierea soluţiilor de reparaţie/consolidare va face obiectul unui document separat.

(5) 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.

Categoriile şi scopul lucrărilor de intervenţie pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie

Categorii de lucrări pentru reducerea riscului seismic

(1) Lucrările pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie se grupează în două categorii conceptual diferite:

- lucrări de reparaţie

- lucrări de consolidare

(2) În funcţie de amploarea şi complexitatea lucrărilor de consolidare acestea se clasifică după cum urmează:

- consolidarea individuală, care implică intervenţii asupra unui număr redus de elemente structurale cu avarii grave şi foarte grave;

- consolidarea 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.

Scopul lucrărilor pentru reducerea riscului seismic

(1) Lucrările de reducere a riscului seismic al clădirilor din zidărie au ca scop reducerea următoarelor categorii de risc seismic:

- afectarea siguranţei vieţii;

- pierderi importante, directe şi indirecte, de valori materiale si culturale.

(2). Amploarea şi complexitatea lucrărilor necesare pentru reducerea riscului seismic al clădirilor din zidărie depinde de:

- starea de avariere a structurii din cauze seismice şi neseismice;

- nivelul de vulnerabilitate seismică al structurii, identificat conform P100-3/vol. 1, anexa D;

- obiectivele de performanţă stabilite pentru clădire după reabilitare;

- severitatea acţiunii seismice de proiectare la amplasament;

(3) Nivelurile de performanţă seismică ale structurilor din zidărie care trebuie să fie realizate după executarea lucrărilor de intervenţie se stabilesc în corelare cu obiectivele de performanţă seismică pentru clădirea în ansamblu cerute de investitor / utilizator:

- obiective de performanţă de bază (OPB):

- limitarea degradărilor;

- siguranţa vieţii;

- obiective de performanţă superioare (OPS). Notă. Definirea/descrierea obiectivelor de performanţă seismică de bază/superioare sunt date detaliat în P100-3/2007.

(4) 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.

5.2.2.1. Scopul intervenţiilor de reparaţie

(1) Prin lucrările de reparaţii se urmăreşte ridicarea nivelului disponibil de siguranţă structurală 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.

(2) Pentru reducerea riscului seismic pot fi avute în vedere două niveluri de lucrări de reparaţie :

A. Pentru revenirea la nivelul de siguranţă disponibil în momentul producerii ultimului cutremur.

B. Pentru realizarea unui nivel de siguranţă apropiat sau egal cu cel iniţial. Notă. În cazul B se obţine si prelungirea duratei de exploatare a clădirii.

(3) Lucrările de intervenţie de reparaţie se recomandă, de regulă, pentru clădirile din zidărie puţin afectate, mai ales pentru afectări din cauze neseismice sau pentru 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.

(4) Lucrări de intervenţie de reparaţie pot fi necesare şi când s-au produs degradări limitate (la un număr redus de elemente) ale proprietăţilor de rezistenţă şi deformabilitate ale materialelor de construcţie datorită numai acţiunilor fizice, chimice şi biologice.

Scopul intervenţiilor de consolidare

(1) 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;

- dimensionarea insuficientă şi/sau alcătuirea necorespunzătoare a subansamblurilor structurale/ elementelor de structură;

- degradarea proprietăţilor de rezistenţă şi deformabilitate ale materialelor de construcţie datorată acţiunilor fizice, chimice şi biologice;

- lipsa/insuficienţa lucrărilor de întreţinere, reparaţie şi/sau consolidare

(2) Intervenţiile de consolidare individuală au ca scop eliminarea uneia sau mai multor dintre deficienţele de dimensionare/alcătuire identificate la 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.

(3) Intervenţiile de consolidare de ansamblu au ca scop eliminarea uneia sau mai multor dintre deficienţele de alcătuire de ansamblu identificate la 5.3.1.2.2. şi includ şi consolidarea individuală a unui număr important de elemente structurale.

Alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie

Criterii pentru alegerea categoriei lucrărilor de intervenţie

Starea de avariere a structurii

(1) Starea de avariere a zidăriei din acţiunea seismică poate fi încadrată în următoarele clase:

I. Avariere nesemnificativă

II. Avariere moderată

III. Avariere gravă

IV. Avariere foarte gravă

Descrierea stărilor de avariere este dată în continuare.

(2) Starea de avariere nesemnificativă a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează:

- 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 (pentru efect dominant: încovoiere cu fortă axială)

- 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);

- fisuri diagonale subţiri în cărămizi în < 5% din asize (pentru efect dominant: forţă tăietoare-eforturi principale de întindere).

(4) Starea de avariere moderată a zidăriei este descrisă, orientativ, după cum urmează:

- 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 (pentru efect dominant: încovoiere cu forţă axială)

- 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);

- fisuri diagonale (<5÷6mm), 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).

(5) Starea de avariere 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

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.

C. Avariile caracteristice pentru această starea de avariere sunt următoarele:

- pereţi structurali:

- 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 foarte subţiri / mortar sfărâmat în rosturile orizontale de la extremităţi

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);

- 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).

(6) Starea de avariere 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 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,

C. Avariile caracteristice pentru această stare de avariere 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;

- deplasari laterale mari (în unele zone de margine zidăria a început să cadă).

- spaleţi 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);

- ruperea verticală a cărămizilor în majoritatea asizelor;

- deplasari 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).

(7) Avarierea zidăriei, cu forme de manifestare specifice şi cu niveluri de severitate asemănătoare celor de la (1), se poate produce din cauze neseismice prin:

- acţiuni mecanice (cedarea fundaţiilor/terenului de fundare);

- acţiuni fizice, chimice şi biologice asupra materialelor de construcţie .

(8) Avarierea clădirilor din zidărie datorată acţiunilor mecanice neseismice provine, în cele mai multe cazuri, din una sau din mai multe din următoarele cauze:

- cauze datorate naturii terenului de fundare:

- teren de fundare necorespunzător:

- teren în pantă supus alunecărilor active;

- teren compresibil sau sensibil la umezire;

- teren cu rezistenţă insuficientă;

- teren neuniform;

- variaţia nivelului apelor subterane (inclusiv efectul apelor de infiltraţie, sau al pierderilor din reţele):

- coborârea nivelului apelor;

- ridicarea nivelului apelor;

- modificări ale terenului în vecinătatea construcţiei:

- săpături sau demolarea construcţiilor alăturate;

- umpluturi sau executarea unor construcţii alăturate;

- cauze datorate interacţiunii sol-structură:

- alcătuirea necorespunzătoare a fundaţiilor:

- fundaţii cu dimensiuni insuficiente;

- fundaţii din materiale slabe, nearmate sau cu armături insuficiente;

- încărcări neuniforme pe fundaţii;

- adâncimi de fundare insuficiente faţă de limita de îngheţ;

- fundare pe terenuri cu caracteristici geotehnice diferite;

- lipsa legăturilor între fundaţii.

- amenajarea necorespunzătoare a spaţiului exterior care nu asigură îndepărtarea apelor din precipitaţii de construcţie;

- acţiuni dinamice asupra terenului de fundare:

- vibraţii din trafic;

- vibraţii/şocuri produse de lucrări de construcţii. Notă. Între cauzele neseismice de avariere a clădirilor din zidărie nu se includ cele provenite din exploatare necorespunzătoare (încărcări de exploatare peste valorile normale) sau din intervenţii necontrolate (suprimarea unor elemente de structură) şi nici cele cu caracter excepţional (explozii, impactul vehiculelor).

(9) Avarierea clădirilor din zidărie poate fi facilitată/datorată şi acţiunilor fizice, chimice şi biologice asupra materialelor care se manifestă prin:

- reducerea rezistenţei şi/sau proprietăţilor termotehnice ale zidărieiprin:

- ascensiunea capilară a apei (igrasie);

- cicluri repetate de îngheţ-dezgheţ;

- reducerea secţiunii elementelor metalice prin coroziune;

- reducerea rezistenţei/secţiunii elementelor din lemn prin degradare biologică (insecte, ciuperci,etc).

Vulnerabilitatea seismică

(1) Pentru stabilirea categoriei categoriei lucrărilor de intervenţie, vulnerabilitatea seismică a clădirii se determină ţinând seama de: - factorul de vulnerabilitate R3 sau Rconv determinat conform 5.3.1.2.1. - influenţele deficienţelor de alcătuire ale:

- ansamblului structurii; - elementelor structurale.

Stabilirea nivelului de vulnerabilitate prin coeficienţii R3 şi Rconv

(1) Dacă evaluarea cantitativă se face cu procedeul evaluare preliminară de ansamblu, conform P100-3/vol.1, D.3.4.1.2, pentru stabilirea nivelului de vulnerabilitate se foloseşte factorul R3 dat de relaţia (D.5).

(2) Dacă evaluarea cantitativă se face cu procedeele de calcul static liniar elastic (P100-3/vol.1, D.3.4.1.5) sau static neliniar elastic (P100-3/vol.1, D.3.4.1.6), pentru evaluarea nivelului de vulnerabilitate se utilizează factorul Rconv definit după cum urmează:

- în cazul structurilor în care domină pereţii cu comportare de tip ductil factorul 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, factorul Rconv se determină împărţind forţa tăietoare de bază la suma forţelor tăietoare capabile ale pereţilor structural.

(3) Pentru stabilirea categoriei lucrărilor de intervenţie nivelurile de vulnerabilitate se clasifică conform tabelului 5.1.

Tabelul5.1. Factorul R3 sau Rconv <0.4 0.4 ....0.6 0.6....0.8 >0.8 Vulnerabilitate foarte ridicată ridicată moderată redusă

Influenţa deficienţelor de alcătuire de ansamblu asupra nivelului de vulnerabilitate determinat prin calcul conform 5.3.1.2.1 (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.

(2) Deficienţele la (1) pot proveni din:

- proiectul iniţial al clădirii/structurii;

- intervenţii efectuate în timpul exploatării.

(3) Influenţa deficienţelor menţionate la (1) asupra nivelului de vulnerabilitate seismică determinat prin calcul poate fi apreciată după cum rezultă din tabelul 5.2:

Tabelul 5.2 Severitatea efectelor Discontinuitatea

traseului forţelorLipsă de

redundanţă Influenţă majoră Da Da Influenţă moderată Da Nu Influenţă redusă Nu Da

Influenţa deficienţelor de dimensionare/alcătuire ale subansamblurilor şi/sau elementelor structurale asupra nivelului de vulnerabilitate determinat prin calcul conform 5.3.1.2.1 (1) Principalele deficienţe de dimensionare/alcătuire constructivă ale elementelor structurale verticale (pereţi plini, pereţi cu goluri, stâlpi) sunt următoarele:

- 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.

(2) Deficienţele la (1) pot proveni din:

- proiectul iniţial al clădirii/structurii;

- intervenţii efectuate în timpul exploatării.

(3) Influenţa deficienţelor menţionate la (1) asupra nivelului de vulnerabilitate seismică determinat prin calcul poate fi apreciată după cum rezultă din tabelul 5.3

Tabelul 5.3

Severitatea efectelor Rezistenţă Ductilitate Influenţă majoră insuficientă insuficientă Influenţă moderată suficientă insuficientă Influenţă redusă insuficientă suficientă

(4) Principalele deficienţe de alcătuire ale subansamblurilor/elementelor structurale orizontale din punct de vedere al comportării 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.

(5) 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

Categorii de lucrări de intervenţie recomandate

(1) Prevederile din aliniatele următoare referitoare la alegerea categoriei de lucrări de intervenţie în funcţie de criteriile descrise la 5.3.1. au caracter de recomandare.

(2) Lucrările de intervenţie asupra structurii nu sunt, în general, necesare dacă sunt îndeplinite următoarele două condiţii:

- afectarea zidăriei este nesemnificativă sau vulnerabilitatea calculată este redusă;

- deficienţele de alcătuire de ansamblu şi ale subansamblurilor / elementelor structurale au efecte reduse.

De regulă, în aceste cazuri este necesară numai refacerea finisajelor.

(3) Pentru cazurile în care:

- avarierea pereţilor structurali este moderată sau vulnerabilitatea calculată este moderată

şi

- deficienţele de alcătuire de ansamblu şi ale subansamblurilor / elementelor structurale au efecte reduse.

pentru satisfacerea obiectivelor de performanţă de bază (OPB) sunt necesare, de regulă, numai lucrări de intervenţie de reparaţie.

(4) În condiţiile de la (3) 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

(5) În cazurile în care zidăria este avariată grav, în condiţiile descrise la 5.3.1.1.(5) sau dacă vulnerabilitatea este scăzută 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

(6) 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 5.3.1.1.(5), 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.

(7) În condiţiile de la (5) 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.

(8) În cazurile în care zidăria este avariată foarte grav, în condiţiile descrise la 5.3.1.1.(6) sau dacă vulnerabilitatea calculată este foarte scăzută, indiferent de severitatea deficienţelor de alcătuire, sunt necesare lucrări de consolidare de ansamblu.

Calculul şi verificarea lucrărilor pentru reducerea riscului seismic

Bazele calculului lucrărilor de intervenţie

(1) Elementele structurale noi, introduse pentru corectarea deficienţelor de alcătuire de ansamblu (vezi 5.6.2.2.) se calculează conform prevederilor din CR6-2006 pentru solicitările respective.

(2) Legăturile dintre pereţii existenţi şi cei noi se dimensionează pentru preluarea eforturilor de lunecare verticale astfel încât să fie asigurată conlucrarea lor.

(3) 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 acestuia se neglijează).

(4) În cazul menţionat la (3) 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).

(5) 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/Vol.1, Anexa D, D.3.4.1.7

(6) În ambele cazuri caracteristicile mecanice ale mortarului/betonului de placare şi ale armăturilor se introduc cu valorile corespunzătoare construcţiilor noi

(7) În cazul în care legătura/conlucrarea între zidăria existentă şi elementele noi se realizează prin ancore pentru zidărie acestea se verifică pentru rezistenţa la smulgere, la forfecare şi pentru efectul combinat al acestor solicitări

Modele şi metode de calcul

(1) Modelele şi metodele de calcul pentru structurile din zidărie consolidate sunt cele date în P100-3/Vol.1 Anexa D, D.3.4.1.3.÷ D.3.4.1.6.

(2) Factorii de comportare se iau în considerare în funcţie de neregularităţile în plan şi în elevaţie, după efectuarea lucrărilor de consolidare, conform prevederilor din P100-1/2006, cap.8, 8.3.4. în care se iau valorile:

- 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.

(3) În cazul utilizării calcului liniar elastic modelul şi metoda de calcul se iau conform P100-1/2006, tab.4.1 în funcţie de neregularităţile în plan şi în elevaţie, după efectuarea lucrărilor de consolidare

Criterii de verificare

(1) Criteriile de verificare a siguranţei seismice a elementelor din zidărie după consolidare sunt cele date în P100-3/Vol.1, Anexa D, D.3.4.1.10.

Lucrări de reparaţie

(1) Principalele lucrări de reparaţie aplicabile în cazul clădirilor cu pereţi structurali din zidărie sunt:

- reţesere/rezidirea zonelor cu fisuri/crăpături înlocuind elementele rupte cu cărămizi sau blocuri de piatră asemănătoare celor originare (reţeserea se va face folosind mortar cu proprietăţi cât mai apropiate de mortarul originar);

- refacerea mortarului din rosturi;

- injecţii cu lapte de var (pentru completarea golurilor);

- injecţii cu lapte de ciment;

- injecţii cu răşini epoxidice (se vor folosi numai răşini pentru care există confirmarea durabilităţii în timp);

- injecţii însoţite de introducerea unor elemente metalice (platbande, bare rotunde);

- matarea crăpăturilor cu mortar de var sau de ciment;

- umplerea crăpăturilor mari (dislocări) cu beton simplu sau mortar-beton armat cu bare din oţel rotund;

- montarea unor câmpuri de scoabe în "X" în zonele cu dislocări extinse;

- placarea locală, pe traseul fisurii/crăpăturii cu tencuială armată (armătură din oţel, grile polimerice, ţesături din polimeri armate cu fibre)

(2) Repararea zidăriilor prin injectarea fisurilor se face ţinând seama de următoarele condiţii:

- fisurile mici (cu deschideri < 2mm) 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.

(3) Repararea panourilor de zidărie de umplutură se referă la:

- refacerea contactului între cadru şi panou prin umplerea rosturilor cu mortar, pentru asigurarea conlucrării;

- asigurarea panourilor care nu sunt în contact nemijlocit cu cadrul 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).

Lucrări de consolidare

Intervenţii de consolidare individuală a elementelor structurale

(1) Consolidarea pereţilor structurali din zidărie pentru sporirea rezistenţei se face, de regulă, prin:

- injectarea de mortar / răşină epoxidică care permite sporirea rezistenţei peretelui la forţă tăietoare;

- placarea peretelui pe una sau pe ambele feţe cu tencuiala armată cu plasă din oţel, grile polimerice de înaltă rezistenţă şi rigiditate,

Notă. Pentru placare nu se vor folosi plasele sudate din sârmă trasă deoarece au deformaţie specifică de rupere mică

(2) Consolidarea zidăriei prin confinare cu centuri si 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

- sporeşte capacitatea portantă

- sporeşte ductilitatea la rupere

(3) Întroducerea stâlpişorilor din beton armat împlică spargeri importante în zidăria existentă şi ancorarea armăturilor în fundaţii; din acest motiv soluţie trebuie adoptată numai dacă placarea zidurilor nu este posibilă din diferite motive.

(4) Consolidarea plinurilor orizontale de zidărie de peste goluri (uşi/ferestre) se realizează prin:

- 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

- sporirea simultană a rezistenţei la încovoiere şi la forţă tăietoare prin următoarele elemente:

- buiandrug metalic peste gol, prins în zidărie cu şuruburi/ancore;

- centură tirant la planşeu din oţel rotund/ profile sau beton armat

- injecţii armate în zidărie şi placare cu tencuială armată

Intervenţii de consolidare de ansamblu

5.6.2.1. Intervenţii fără modificarea alcătuirii structurale existente

5.6.2.1.1 Lucrări pentru realizarea conlucrării între pereţii de pe direcţiile principale ale structurii

(1) 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). Realizarea/refacerea acestor legături este una dintre conditiile necesare pentru realizarea "cutiei" spaţiale (box system).

(2) Situaţia de la (1) 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 exexmplu, pereţi structurali adăugaţi fără ţesere cu cei existenţi.

(3) 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;

- inserţia de bare de oţel rotund/platbande în rosturile de aşezare ale elementelor

- inserţia de stâlpişori din beton armat la intersecţia pereţilor;

- introducerea de centuri / tiranţi la nivelul planşeelor;

- post-tensionare.

(4) Centurile vor forma conturi închise, se vor executa de preferinţă, pe ambele feţe ale peretelui, sub sau peste planşeu, şi vor fi ancorate în zidăria adiacentă (centuri aderente). Armarea centurilor se face conformprevederilor din P100-1/2006, 8.5.4.2.2.

(5) Prin utilizarea tiranţilor se obţine şi:

- îmbunătăţirea legăturii între structura orizontală (planşee sau bolţi) şi structura verticală (5.6.2.1.2);

- reducerea sau eliminarea împingerilor arcelor şi bolţilor (5.6.2.1.3);

- sporirea forţelor de compresiune în zidărie pentru creşterea rezistenţei la forţă tăietoare. Note: 1o.Folosirea tiranţilor este recomandată cu zidăriile care au o rezistenţă suficient de mare. 2o. Se recomanda o uşoară pretensionare a titanţilor în scopul obţinerii unei conlucrări structurale satisfăcătoare chiar pentru valori mici ale încărcării.

Lucrări pentru realizarea legăturilor între pereţi şi planşee/şarpantă

(1) Executarea lucrărilor pentru legarea pereţilor de planşee este necesară 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. (2) 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.

(3) Dacă planşeul se consolidează prin suprabetonare armată armăturile se ancorează în zidăria adiacentă pe toată lungimea peretelui

(4) Elementele majore din zidărie care se dezvoltă peste ultimul planşeu (calcane, timpane, frontoane) se vor ancora de şarpana clădirii care va fi consolidată în mod corespunzător pentru a prelua forţele datorate acţiunii seismice perpendiculară pe planul peretelui.

Lucrări pentru sporirea rigidităţii în plan orizontal a planşeelor.

(1) Lucrările din această categorie se aplică, după caz, clădirilor ale căror planşee au rigiditate nesemnificativă în plan orizontal:

- planşee din elemente prefabricate de tip "fâşie" cu bucle sau cu bare de legătură la extremităţi, fără suprabetonare armată sau cu şapă nearmată cu grosimea ≤ 30 mm;

- planşee din lemn;

- planşee din grinzi metalice (profile laminate) şi bolţişoare de cărămidă

(2) 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 supra încărcarea) şi se

adaugă şapa armată menţionată.

(3) Pentru planşeele din lemn procedeele pentru sporirea rigidităţii în plan orizontal sunt, în principal, următoarele:

- 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); scândurile se prind de grinzi cu un număr suficient de cuie pentru preluarea lunecărilor;

- 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;

- realizarea unei suprabetonări armate legată corespunzător cu grinzile din lemn şi cu pereţii de contur.

(4) În cazul planşeelor cu grinzi metalice şi bolţişoare de cărămidă sporirea rigidităţii se realizează prin sudarea la partea inferioară a profilelor a unui sistem de zăbrele din platbande din oţel care se ancorează în pereţii de contur; în cazul clădirilor vechi, orientativ sfârşitul secolului XIX, se va verifica dacă oţelul profilelor este sudabil.

Lucrări pentru eliminarea efectelor împingerilor

(1) Eliminarea împingerilor laterale date de arcele sau bolţie de zidărie se realizează, de regulă prin introducerea:

- tiranţilor din oţel, ancoraţi corespunzător în masivul de zidărie; se recomandă ca acesţi tiranţi să aibă o pretensionare uşoară;

- centurilor din beton armat.

(2) Împingerile laterale date de şarpante se pot elimina prin:

- adăugarea unor elemente suplimentare, recomandabil la nivelul tălpilor inferioare, destinate să preia împingerile;

- refacerea şarpantei după o schemă statică fără împingeri.

(3) Efectele împingerilor pot fi preluate şi prin adăugarea unor elemente structrale cu rezistenţă şi rigiditate adecvate (contraforţi, pereţi interiori suplimentari,etc)

Lucrări pentru consolidarea fundaţiilor

(1) Lucrările pentru consolidarea fundaţiilor pot fi necesare în următoarele situaţii:

- pentru fundaţiile din materiale slabe : piatră, cărămidă sau beton simplu;

- 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 (vezi 5.3.1.1.(8)).

(2) Procedeele de consolidare a fundaţiilor sunt:

- injectarea mortarului în fundaţiile de zidărie din piatră fără mortar;

- armarea în rosturi a fundaţiilor din zidărie nearmată;

- subzidirea fundaţiilor existente pentru atingerea adâncimii de îngheţ sau a stratelor cu rezistenţă suficientă;

- lărgirea fundaţiilor prin placare cu beton armat turnat sau torcretat.

Intervenţii cu modificarea/completarea structurii existente

(1) Aceste lucrări se realizează, de regulă, prin adăugarea unor elemente structurale noi (pereţi, stâlpi din zidărie) cu caracteristicile geometrice şi poziţiile stabilite în funcţie de categoria deficienţelor care trebuie să fie corectate.

(2) Eficienţa acestui tip de intervenţie este condiţionată de :

- asigurarea conlucrării cu structura existentă pentru toate tipurile de încărcări;

- integrarea fundaţiilor elementelor noi în ansamblul fundaţiilor clădirii, luând măsuri pentru evitarea tasărilor diferenţiate

Lucrări pentru asigurarea continuităţii traseului forţelor gravitaţionale / seismice.

(1) 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).

(2) 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.

(3) În cazurile în care măsurile preconizate la (2) nu pot fi realizate din diferite considerente, expertul va examina traseele "deviate" pe care se scurg forţele, va identifica punctele slabe susceptibile de avariere prematură şi va stabili soluţiile necesare de consolidare locală.

Lucrări pentru sporirea redundanţei

(1) Aceste lucrări sunt necesare când structura existentă nu îndeplineşte cerinţele de redundanţă structurală precizate în P100-1/2006, 4.4.1.2.

(2) Sporirea redundanţei se realizează prin:

- adăugarea unor elemente structurale noi (pereţi sau stâlpi din zidărie) în zonele în care ruperea unui singur element poate provoca pierderea stabilităţii întregii clădiri (de exemplu, în cazul spaleţilor/stâlpilor cu dimensiuni mici de la colţurile clădirilor);

- înzestrarea altor elemente structurale cu ductilitatea sporită prin lucrări adecvate de consolidare

(3) 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

(4) Soluţia de consolidare a elementelor a căror rupere pune în pericol stabilitatea clădirii poate fi acceptată numai dacă prin procedeul folosit se asigură şi o ductilitate suficientă.

Lucrări pentru eliminarea /limitare efectelor de răsucire de ansamblu

(1) 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.

(2) 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

(3) În cazurile în care măsurile preconizate la (2) 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 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.

6. INTERVENŢII ASUPRA STRUCTURILOR DIN LEMN 6.1. Criterii pentru alegerea sistemului de intervenţie 6.1.1. Datele obţinute din evaluarea construcţiei a. Datele obţinute din evaluarea cantitativă b. Datele obţinute din evaluarea prin calcul 6.1.2. Nivelul de asigurare a construcţiei (îndeplinirea condiţiilor de alcătuire seismică, gradul de afectare a structurii, gradul de asigurare seismică conform prevederilor normelor actuale).

6.2. Principii de bază privind stabilirea soluţiilor de intervenţie 6.2.1. Zonele de disipare ale energiei seismice specifice construcţiilor din lemn a. Lemnul nu are o comportare plastică, astfel încât chiar sub acţiuni seismice trebuie menţinut în domeniul elastic b. Consumuri energetice importante sub acţiuni seismice sunt asigurate numai de acele îmbinări lemn–metal care permit plasticizarea oţelului şi strivirea lemnului. 6.2.2. Tipurile de structuri (disipative sau puţin disipative) cu factorii de comportare q se vor considera conform prevederilor codului de proiectare seismică P100-1/2004. 6.3. Modalităţi de intervenţie 6.3.1. Nivelul de asigurare pe ansamblu este conform normelor, dar sunt necesare intervenţii locale – se va acţiona în funcţie de decizia expertului 6.3.2. Nivelul de asigurare este sub norme, dar degradările sunt minore – se va acţiona conform deciziei expertului 6.3.3. Nivelul de asigurare este redus, degradările sunt majore – se impun intervenţii importante, consolidări, sau demolarea construcţiei. 6.4. Analiza degradărilor datorate condiţiilor de exploatare 6.4.1. După o perioadă îndelungată de exploatare elementele din lemn sunt slăbite chiar dacă nu au avut contact direct cu umezeala sau insectele xilofage. O atenţie deosebită trebuie acordată modului în care s-au asigurat şi se respectă condiţiile normale de exploatare (prevăzute în proiect), atât în ceea ce priveşte încărcările cât şi în ceea ce priveşte umiditatea şi temperatura mediului ambiant, cu menţiunea că respectarea acestor condiţii nu exclude apariţia unor defecte ale structurii în exploatare. 6.4.2. Principalele probleme care apar pe parcursul exploatării: - apariţia crăpăturilor datorită fenomenului de contragere şi umflare; - atacul ciupercilor lignivore - fenomenele de putrezire; - atacul insectelor xilofage; - fenomene de îmbătrânire a materialului lemnos - deformaţii excesive din supraîncărcări şi din subdimensionări - slăbirea elementelor de îmbinare; - degradări datorate temperaturilor ridicate; - degradări datorate acţiunii agenţilor chimici. 6.4.3. Analiza comportării structurii se poate şi face prin măsurarea deformaţiilor elastice şi remanente. Comparând deformaţiile înregistrate cu cele admisibile se pot formula concluzii cu privire la condiţiile de exploatare ale elementelor de rezistenţă ale construcţiei şi a structurii în ansamblu. Dacă valorile măsurate ale săgeţilor depăşesc valorile normate medii (raportul f/Lef > f/Lmed), se trece la determinarea solicitărilor conform încărcărilor efective şi secţiunilor nete efective, în grupările de încărcări cele mai defavorabile. Se va verifica respectarea condiţiilor de calitate a materialelor utilizate la îmbinări. 6.5. Intervenţii asupra elementelor structurale

6.5.1. Intervenţii asupra elementelor degradate ale planşeelor din lemn

Lucrările de reparaţii a planşeelor presupun fie înlocuirea elementelor degradate, fie înlăturarea părţilor degradate ale acestora şi înlocuirea cu elemente sănătoase, concomitent cu consolidarea elementului structural reabilitat, sau după caz, a planşeului în ansamblu. În ambele situaţii, înainte de începerea lucrărilor, planşeul care urmează a fi reabilitat se descarcă provizoriu pe stâlpi, eşafodaje, etc.

În cazul unor deteriorări importante ale planşeelor se impune înlocuirea lor în întregime, cu excepţia cazurilor în care din motive arhitectural-patrimoniale acest lucru nu se admite.

Grinzile care lucrează la încovoiere cu compresiune şi prezintă defecte în zona cu moment maxim pot fi eclisate cu eclise metalice sau de lemn dacă acest lucru nu creează disconfort estetic sau functional. Deşi, de regulă, eclisarea în câmp obişnuită nu este oportună deoarece slăbirile datorate găurilor pentru buloanele de prindere a ecliselor se admite folosirea unor eclise foarte lungi, prinderile urmând a se face în zonele cu moment mai redus. O altă posibilitate de remediere a unor astfel de grinzi este dublarea cu profile metalice capabile să preia parţial sau integral solicitările la care sunt supuse acestea. In fine, se pot adopta solutii de consolidare a grinzii pe toata lungimea ei prin structuri din otel special concepute. (fig.6.1).

Fig. 6.1 Consolidarea grinzilor planşeelor din lemn

6.5.2. Intervenţii asupra legăturilor dintre planşeele din lemn şi pereţii din zidărie Soluţia minimală de transfer al forţei orizontale de la diafragma de zidărie la planşeul din lemn este prin frecare şi eficienţa ei depinde de rezistenţa la forfecare a zidăriei, grosimea peretelui şi mărimea suprafaţei de contact între elementele de planşeu (grinzi) şi acesta precum şi greutatea transmisă de perete asupra grinzilor din lemn fiind hotărâtoare în ceea ce priveşte capacitatea de transfer (fig. 6.2.a). Pentru asigurarea unei forţe de transfer corespunzătoare, se pot introduce legături suplimentare între grinzi şi perete de tipul conectorilor verticali (fig. 6.2.b) sau tiranţi prevăzuţi cu elemente de ancoraj (fig. 6.2.c).

6.5.3 Intervenţii asupra planşeelor din lemn pentru sporirea rigidităţii acestora 6.5.3.1 În scopul sporirii rigidităţii planşeului în planul lui, grinzile principale pot fi rigidizate cu tiranţi din oţel de o parte şi de alta a antretoazelor, asigurând astfel transmiterea forţelor orizontale între grinzi perpendicular pe acestea, precum şi prin realizarea la partea superioară sau la partea inferioară a planşeului a unei podini rigide din plăci de placaj de construcţii fixată cu cuie de grinzi (fig. 6.3). 3

6.5.3.2 În cazul în care din motive tehnologice sau arhitecturale nu se poate realiza podina rigidă menţionată la pct. 6.2.2.1 de mai sus, se acceptă, pe bază de calcule, realizarea între grinzi, pe ambele direcţii, a unor elemente cu zăbrele menite să asigure rigiditatea acestuia la foţele seismice orizontale (fig. 6.4). 6.5.3.3 O soluţie modernă şi deosebit de eficientă este realizarea planşeelor mixte lemn-beton armat. Soluţia presupune realizarea unei plăci din beton armat peste planşeul existent din lemn asigurându-se legături între elementele structurale din lemn ale planşeului existent şi placa de beton prin conectori metalici judicios plasaţi, pe bază de calcule. Soluţia poate fi utilizată numai în cazul în care pardoseala existentă a planşeului din lemn poate fi înlocuită, se poate asigura

rezemarea parţială a plăcii din beton pe diafragmele de zidărie şi dacă greutatea suplimentară a plăcii din beton poate fi preluată de elementele structurale verticale ale clădirii, de către fundaţii şi terenul de fundare. 6.5.3.4 Situaţiile particulare, în care rezemarea grinzilor planşeelor din lemn pe diafragmele din zidărie se realizează pe direcţii diferite în cadrul aceluiaşi nivel, necesită intervenţii specifice de asigurare a rigidităţii orizontale a acestora. In fig.6.5. se prezintă o soluţie de rezolvare a unei astfel de intervenţii.

Fig. 6.5. Rigidizarea planşelor din lemn cu grinzi rezemate pe direcţii diferite în cadrul aceluiaşi nivel

6.5.4. Intervenţii asupra şarpantelor din lemn la clădiri cu pereţi din zidărie

6.5.4.1. Unele din aceste intervenţii constau în legături mai bune între diafragmele verticale (pereţii din zidărie) şi fermele şarpantei, astfel încât o parte a forţei seismice să poată fi transmisă tuturor diafragmelor de zidărie prin intermediul şarpantei. Intervenţiile privind aceste legături nu trebuie să prejudicieze deformaţiile libere ale şarpantei sub efectul acţiunilor climatice, termice sau contragerii şi umflării lemnului, cu urmări dintre cele mai periculoase dacă sunt împiedecate. În fig.6.6 de mai jos se prezintă câteva soluţii de legături suplimentare dintre elementele şarpantei şi pereţii de zidărie

6.5.4.2. Intervenţii cu efect însemnat asupra rigidizării ansamblului acoperişului, capabil astfel să transmită o parte mai mare din forţa seismică diafragmelor verticale, se pot face prin rigidizarea suplimentară a căpriorilor în planul lor şi prin rigidizarea coardelor fermelor cu o grinda suplimentară perpendiculară pe acestea şi suspendată de căpriori în zona coamei (fig.6.7), prin introducerea unui sistem macaz, etc.

Fig. 6.7 Rigidizarea ansamblului acoperişului şarpantelor cu ferme 6.5.4.3. Creşterea rigidităţii structurilor acoperişurilor din arce sau ferme cu deschideri mari se poate realiza deosebit de eficient prin modificarea schemei statice (arcele pot fi transformate în ferme, la ferme se poate modifica dispunerea zăbrelelor, etc) - fig. 6.8. a,b,

Fig. 6.8 Rigidizarea acoperişurilor din arce sau ferme cu deschideri mari

6.5.4.4. Intervenţii asupra îmbinărilor pentru a le transforma în îmbinări disipative. 6.5.4.4. Intervenţii asupra unor elemente componente subdimensionate sau degradate ale şarpantei prin consolidarea sau înlocuirea acestora. 6.5.5. Intervenţii asupra elementelor verticale (stâlpi, diafragme) 6.5.5.1. În general, la sistemele structurale din lemn având o anumită vechime se constată că nu se îndeplinesc cerinţele de deplasări laterale la starea limită de serviciu (SLS) şi uneori chiar la starea limită ultimă (SLU) – codul P100-1/2004. Pentru limitarea deplasărilor laterale, se poate înlocui elementul degradat, repara sau consolida.

6.5.5.2. În cazul stâlpilor, pentru realizarea operaţiei de înlocuire sau reparare se impune descărcarea provizorie a construcţiei pe porţiunea aferentă stâlpului care urmeaza a se consolida (se folosesc în acest scop sprijiniri provizorii, de regulă din popi metalici reglabili). La stâlpii puternic solicitaţi la compresiune pot interveni situaţii de pierdere a stabilităţii (apariţia şi creşterea deformaţiilor transversale) ca urmare a supraîncărcărilor sau a reducerii rigidităţii. Dacă sageata se înscrie în limitele admisibile (f < L / 200), consolidarea se poate face fără îndreptarea lor, prin dispunerea pe ambele feţe a unor eclise fixate prin cuie sau buloane. Numărul legăturilor de îmbinare (cuie, buloane) în cazul solicitării la compresiune cu flambaj sau la compresiune cu încovoiere se stabileşte prin calcul tinând seama de eforturile de lunecare. În cazul degradării parţiale (capătul superior, inferior sau o portiune mediană) se poate înlocui partea degradata cu segmente de lemn sănătos. Extremităţile degradate ale lemnului afectat se înlătură prin tăieturi transversale executate la 90o, astfel încât să se asigure un contact perfect, pe toată suprafaţa între piesele înnădite. În unele situaţii se impune în prealabil reaxarea (îndreptarea, aducerea la verticală) a stâlpului cu ajutorul unor juguri metalice sau prese mecanice sau hidraulice, pentru prevenirea eforturilor suplimentare care crescând în timp pot duce la situaţii periculoase pentru elementul de construcţie afectat şi pentru construcţie în ansamblu. 6.5.5.3. La clădirile cu structura verticală cu schelet (stâlpi şi rigle) a. Îmbinările se vor reface utlizînd piese metalice b. Se pot utiliza montanti amplasati la distante reduse, diagonale de contravântuire, in forma de K, continue pe un nivel sau pe mai multe niveluri, etc – fig. 6.9. c. Se pot utiliza plăci din placaj, PAL, etc. care se fixează cu cuie sau buloane de structura verticală (stâlpi şi rigle) pe toată înălţimea nivelului. d. Se pot utiliza contravântuiri din profile metalice

6.5.6. Intervenţii la clădiri vechi cu structura din lemn 6.5.6.1. Alegerea măsurilor adecvate de intervenţie pentru reabilitarea comportării la acţiunea seismică a clădirilor vechi având suprastructura realizată integral din lemn presupune o expertizare detaliată a fiecărei astfel de clădiri datorită influenţei importante a condiţiilor specifice de fundare (teren de fundare, tipul fundaţiei) a numărului de niveluri, a soluţiilor constructive adoptate (clădiri cu diafragme din lemn rotund sau ecarisat, clădiri cu schelet, clădiri cu structura mixtă), a dimensiunilor încăperilor, a tipului de îmbinări, a soluţiei adoptate pentru învelitoare (uşoară - din şiţă sau şindrilă, sau grea - din olane, ţiglă solzi, etc). 6.5.6.2. Intervenţiile asupra acestor clădiri constau în primul rând în înlocuirea tuturor pieselor deteriorate ale structurii şi reabilitarea îmbinărilor pieselor structurale din lemn. Operaţiile de înlocuire şi reabilitare se vor efectua în limita posibilităţilor utilizând materiale, soluţii de îmbinare şi piese de îmbinare identice sau asemănătoare cu cele originale (lemn de aceeaşi esenţă, chertări similare, dornuri din lemn similare, scoabe, cuie, etc) deoarece la o structură deja echilibrată din punct de vedere al distribuţiei tensiunilor în îmbinări utilizarea unor soluţii sau piese de îmbinare diferite poate conduce în anumite zone la concentrări periculoase de tensiuni cu efecte dezastruoase. 6.5.6.3. Consolidarea infrastructurii acestor clădiri – fundaţii şi elevaţii – poate constitui o intervenţie salutară pentru conservarea structurii din lemn. De asemenea, înlocuirea învelitorilor grele cu învelitori uşoare asigură o comportare mai bună la acţiunea seismului. O măsură importantă este înlăturarea unor elemente constructive realizate adesea ulterior în aceste clădiri (pereţi de compartimentare din zidărie sau pe structură metalică tip grindă cu zăbrele, etc) care înrăutăţesc substanţial ductilitatea structurii din lemn. Se va avea în vedere şi degajarea structurii din lemn de orice alte construcţii alipite ulterior acesteia (garaje, magazii, etc). 6.6. Etapele lucrărilor de intervenţie

Etapele esentiale ale lucrarilor de interventie se pot incadra in urmatoarea schema:

- Descoperirea degradarii - Determinarea cauzelor degradarilor - Evaluarea capacitatii portante in stare degradata - Estimarea reparatiilor necesare - Stabilirea si detalierea solutiei de remediere - Repararea si consolidarea elementelor structurale - Asigurarea calităţii lucrarilor de remediere

6.6.1. Descoperirea degradării poate constitui o problemă dificilă, mai ales dacă aceasta se află în părţile inaccesibile ale construcţiei, cum sunt capetele de grinzi din planşee, stâlpi etc., în care există posibilitatea de acumulare a umidităţii şi menţinerea acesteia astfel încât să conducă la putrezirea lemnului. Numai o bună practică profesională, experienţa, poate asigura identificarea degradărilor potenţiale şi a cauzelor care le-au produs.

6.6.2. Identificarea cauzelor degradărilor este indispensabilă stabilirii măsurilor de reabilitare necesare. Când degradarea constatată este rezultatul acţiunii mai multor factori, se impune luarea unor măsuri care să impiedece degradarea ulterioară provocată de oricare din aceştia. În general, nu există reguli prestabilite pentru determinarea cauzelor degradărilor, fiecare caz reprezentând o problemă particulară, specifică şi deci trebuie să constituie obiectul unui diagnostic particular. Aceasta presupune o analiză temeinică, evitarea unor decizii pripite. 6.6.3. Evaluarea capacitatii portante in stare degradata 6.6.3.1. Metoda evaluarii prestabilite Metoda se aplica atunci cind dupa o analiza temeinica efectuata de specialisti cu experienta, in cazul concret, tinind seama de metoda de calcul folosita, conditiile de exploatare, evolutia incarcarilor in timp etc., se poate admite ca pierderile de rezistenta a elementelor structurale nu depasesc cca. 15%. 6.6.3.2. Analiza starii reale de eforturi Aceasta metoda tine seama de dimensiunea reala a sectiunilor elementelor structurii de rezistenta, de rezistenta efectiva a materialelor (lemn, otel). Metoda se aplica dupa parcurgerea intr-o prima etapa a metodei mai sus amintita si descoperirea unor elemente structurale a caror rezistenta este diminuata cu mai mult de 15%. Pentru acestea se propun variante de consolidari si se evalueaza din nou capacitatea portanta a structurii in ansamblu, tinind seama de aceste consolidari si de starea reala de eforturi luind in considerare toti parametrii fizico-mecanici reali. 6.6.3.3. Analiza prin probe de incarcare

Metoda se foloseste atunci cind din calcule rezulta un coeficient de siguranta suficient de mare in raport cu valoarea efortului admisibil in sectiunea considerata a fi cea mai solicitata, astfel incit incarcarea suplimentara de proba sa nu conduca la degradari si mai mari. Experienta arata ca in cazurile obisnuite, unde shemele statice luate in calcul sint in concordanta cu realizarea efectiva a structurii, capacitatea portanta a constructiei este mai mare cu cca. 20% decit cea rezultata din calcule. Explicatia rezida din conlucrarea spatiala a structurii de rezistenta (de obicei

calculele considera structurile ca sisteme plane), caracterul neliniar al diagramei σ - ε, varianta neliniara a modulului de elasticitate E, considerat constant etc. Se mai semnaleaza si faptul ca, in conformitate cu prevederile legale, calculul structurilor de rezistenta ale constructiilor din lemn se face in mediul elastic, incarcarile utile normate nu sint si efective, adeseori elementele de rezistenta sunt supradimensionate etc. Analiza prin probe de incarcare permite concluzii corecte (reale) de apreciere a capacitatii portante structurale.

6.6.4. Estimarea reparatiilor necesare

Dupa stabilirea cauzelor deteriorarii elementelor structurale si verificarea capacitatii portante se poate trece la stabilirea masurilor pentru oprirea degradarilor prin interventii adecvate sau, dupa caz, evacuarea, demolarea constructiei etc. Decizia va fi luata in functie de factorii economici, din conditii estetice sau de securitate a utilizatorilor. Daca analiza facuta arata ca rezistenta si stabilitatea constructiei se inscriu in parametri de functionare a constructiei in conditii de siguranta, aceasta se pune sub observatie pentru a se constata daca degradarea continua sau este stabilizata. Daca degradarea continua se va analiza din punct de vedere tehnic si economic solutia optima: - degradarea va fi lasata sa evolueze pina la stabilizare; - remedierea va fi efectuata imediat.

In cazul in care degradarea este stabilizata se va analiza daca prin aceasta este afectata capacitatea portanta si in ce proportie sau daca este afectat numai aspectul exterior, urmind a se lua apoi masurile de remediere care se impun. In cazul in care analiza arata ca rezistenta si stabilitatea constructiei este afectata sau va fi iminent afectata, se recurge la una sau mai multe din urmatoarele masuri: - consolidarea elementelor structurale, a unui ansamblului structural sau structurii in intregime; - renuntarea partiala sau totala a exploatarii constructiei; - schimbarea destinatiei constructiei; - demolarea constructiei si postutilizarea materialelor. În general, in cazul in care cheltuielile necesare pentru efectuarea reparatiilor sunt sub 50% din valoarea lucrarii considerate noi, este eficient sa se faca aceste lucrari; in caz contrar este recomandabila demolarea sau dezafectarea constructiei. În eventualitatea in care constructia reprezinta un monument istoric sau este indispensabila unui proces tehnologic cu implicatii importante, financiare sau de alta natura, repararea se va face indiferent de costuri. 6.6.5. Stabilirea si detalierea solutiei de remediere Pentru stabilirea solutiei optime de remediere se va urmari alegerea unui precedeu cit mai eficient din punct de vedere al restabilirii capacitatii portante si stabilitatii constructiei la cel mai redus pret de cost. La alegerea masurii de remediere se va tine seama, de urmatorii factori: - lucrarea trebuie sa se poata executa in timp scurt, fara a astepta sa devina urgenta, deoarece pe masura ce starea de degradare avanseaza, costul reparatiilor creste; - in cazul unor degradari locale ale citorva elemente ale structurii se poate accepta numai remedierea acestora, dar daca degradarile sint extinse,

afectind un numar mare de elemente structurale, se recomanda reparatii de ansamblu; - analiza tehnico-economica va tine seama si de influenta costurilor intretinerii constructiei in exploatare, daca reparatiile se fac local, numai pentru citeva elemente structurale, cele mai afectate, sau se fac pentru ansamblul structurii. 6.6.6. Repararea si consolidarea elementelor structurale Câteva soluţii reprezentative de reparare şi consolidare a elementelor structurale au fost prezentate la pct. 6.5. de mai sus. 6.6.7. Calitatea lucrarilor de remediere Principalele cauze ale degradarii structurii constructiilor din lemn sunt erori sau neglijente in activitatea de proiectare si executie a acestora, precum si datorită intretinerii necorespunzatoare in perioada de exploatare.

Lucrarile de remediere au menirea de a corecta si inlatura toate acesta cauze. In acest sens, lucrarile de remediere vor urmari cu acuratete: - adoptarea unor solutii optime de remediere; - elaborarea cu competenta, de catre specialisti cu experienta in domeniu, a proiectului lucrarilor de remediere, cu detalii de executie clare si fara echivoc si insotite de un proiect tehnologic de executie a realizarii lucrarilor de remediere riguros intocmit; - executia va fi ingrijita, se vor utiliza muncitori de calificare inalta iar calitatea manoperei va fi deosebita; - se vor folosi in executie materiale de calitate superioara, in conformitate cu prevederile proiectului, precum si procedee, scule si dispozitive de punere in opera moderne;

- se va da o atentie speciala controlului calitatii, incepind cu faza de proiectare si terminind cu receptia lucrarilor de remediere. BIBLIOGRAFIE /1/ COTTA N.L., CURTU I., SERBU A.- Elemente de construcţii si case prefabricate din lemn. Ed.Tehnică, Bucureşti, 1990. /2/ CURTU I., ROŞCA C.,- Reologia lemnului. Repografia Universitatea TRANSILVANIA Braşov, 1993. /3/ GOTZ, K.H- Construire én bois. Presses Polytechniques Romandes, Lausanne 1998. /4/ NATTERER J., HERZOG T., VOLZ M.- Holzbau Atlas Zwei. Institut fur internationale Arhitektur- Dokumentation, 1991, Munchen. /5/ PERCHAT M.- Calcul des éléments et structures en bois initiation aux états limites. Principes généraux. Annales L’I.T.B.T.P., nr.497, octobre, PARIS /6/ RACHER PATRICK s.a- Structures on bois aux états limites. Calcul de structure. Ed. Eyrolles, 1997, Paris. /7/ ● ● ● Eurocode 5, Calcul des structures en bois, part 1.1,. Règles générales et régles pour les bâtiments. Norme P21-711, Ed. Eyrolles, Paris. /8/ ● ● ● Manuel de calcul des charpantes en bois. Canadian Wood Council, 1991, Ottawa. /9/ ● ● ● Cod pentru calculul si alcătuirea elementelor de construcţii din lemn. NP.005-2003. Buletinul Construcţiilor. Vol.12, 2003, Bucureşti. /10/ ● ● ● Eurocode 5,- Design of timber structure. Part 1.2- General rules for structural fire design. ENV 1995-1-2 /11/ ● ● ● Normativ privind calculul structurilor de rezistenţă din lemn amplasate in zone seismice NP 019-2003 (Completare P100)

3. . REDUCEREA RISCULUI SEISMIC AL COMPONENTELOR NESTRUCTURALE ALE CONSTRUCŢIILOR

Obiectul capitolului

(1) Obiectul prezentului Capitol este stabilirea cerinţelor şi a principiilor generale de reducere a riscului seismic pentru componentele nestructurale (CNS) din construcţiile existente.

(2) Ansamblul lucrărilor şi procedurilor folosite pentru reducerea riscului seismic al CNS va fi denumit generic în cele ce urmează reabilitare seismică a CNS.

(3) Lucrările de reabilitare seismică prevăzute în acest Capitol se aplică tuturor CNS din clădiri, definite conform P100-1: 2006, 10.1.2(2), care nu satisfac nivelurile de performanţă corespunzătoare obiectivelor de performanţă, cu excepţia componentelor care prezintă risc seismic redus, prevăzute în P100-1: 2006, 10.2.(4).

(4) Măsura în care sunt satisfăcute nivelurile de performanţă corespunzătoare diferitelor obiective de performanţă se determină prin evaluarea seismică a CNS conform P100-3/Vol.1, anexa E.

(5) Ordinea de prioritate pentru realizarea lucrărilor de reabilitare seismică a CNS se stabileşte conform 7.5.

(6) Componentele nestructurale noi care se montează în clădiri existente trebuie să satisfacă cerinţele din P100-1: 2006, cap.10 pentru CNS noi.

(7) 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.

Scopul reducerii a riscului seismic CNS

(1) Lucrăriile de reabilitare seismică a CNS au ca scop reducerea următoarelor categorii de risc seismic:

- afectarea siguranţei vieţii (SV);

- pierderi importante de valori materiale si culturale (PV);

- întreruperea funcţionării normale a clădirii (IF).

(2) Amploarea şi complexitatea lucrărilor necesare pentru reabilitarea seismică a CNS depinde de:

- nivelul de vulnerabilitate seismică al CNS, identificat conform P100-3/Vol.1, anexa E;

- categoria de risc seismic, dintre cele menţionate la (1), care decurge din diferitele tipuri de avariere probabile;

- obiectivele de performanţă stabilite pentru clădire după reabilitare;

- severitatea acţiunii seismice de proiectare la amplasament.

Niveluri de performanţă seismică ale CNS după reabilitarea seismică

(1) Nivelurile de performanţă seismică ale CNS care trebuie să fie realizate după executarea lucrărilor de reabilitare seismică, se stabilesc în corelare cu obiectivele de performanţă seismică pentru clădirea în ansamblu cerute de investitor / utilizator:

- obiective de performanţă de bază (OPB):

- limitarea degradărilor;

- siguranţa vieţii;

- obiective de performanţă superioare (OPS). Notă. Definirea/descrierea obiectivelor de performanţă seismică de bază/superioare sunt date detaliat în P100-3/Vol.1.

(2) Nivelul de performanţă seismică al CNS după reabilitare, asociat obiectivului de performanţă de bază/superior siguranţa vieţii, poate fi stabilit diferenţiat, în funcţie de poziţia în clădire a CNS 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 spaţiile/încăperile cu funcţiuni curente.

(3) CNS a căror avariere 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 obiectivele de performanţă fixate.

(4) Nivelul de performanţă seismică al CNS după reabilitare, asociat obiectivului de performanţă de bază/superior limitarea degradărilor, poate avea două trepte, în funcţie de facilităţile de utilizare care sunt cerute după cutremurul cu intensitatea corespunzătoare acestui obiectiv de performanţă:

- clădire complet funcţională;

- clădire care poate fi ocupată imediat.

Definirea celor două niveluri de performanţă şi descrierea stărilor de avariere corespunzătoare ale CNS este dată în P100-3/Vol.1, E.1.3.

(5) Nivelul de performanţă clădire complet funcţională este identic nivelul de performanţă 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. Aceste cerinţe sunt precizate în P100-3/Vol.1, anexa E şi vor fi luate în considerare, dacă este cazul, pentru proiectarea lucrărilor de reabilitare.

(6) Realizarea nivelurilor de performanţă seismică a CNS după executarea lucrărilor de reabilitare seismică este condiţionată de realizarea nivelurilor de performanţă corespunzătoare pentru structura clădirii.

Stabilirea ordinii de prioritate pentru reabilitarea seismică a CNS

(1) 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 obiectivul de performanţă considerat, pentru abordarea cu prioritate a lucrărilor de reabilitare a acestora;

- optimizarea duratei de intervenţie şi a efortului financiar al investitorului.

(2) Pentru stabilirea ordinii de prioritate a lucrărilor de reabilitare seismică a CNS este necesară parcurgerea următoarelor etape:

a. Inventarierea CNS din clădire.

b. Evaluarea vulnerabilităţii seismice a fiecărei categorii / tip de CNS.

c. Identificarea riscurilor care rezultă din avarierea seismică pentru fiecare

categorie/tip de CNS şi pentru fiecare locaţie identificată.

(3) Inventarierea CNS din clădire se face pe categorii/tipuri de componente. Pentru fiecare dintre acestea se consemnează numărul elementelor şi amplasarea lor în clădire. Pentru inventariere se pot folosi fişele corespunzătoare date în Regulament privind metodologia de inventariere a construcţiilor tip clădire din fondul construit existent, din punct de vedere al riscului seismic - indicativ RRS1-94. Localizarea respectivelor componente se face pe planurile clădirii.

(4) Evaluarea vulnerabilităţii fiecărei categorii/tip de CNS se face în raport cu criteriile de acceptare, calitative şi cantitative, date în P100-3/Vol.1, anexa E.

Pe baza acestor criterii, folosind raţionamente inginereşti şi, după caz, în funcţie de rezultatele calculului conform P100-3/Vol.1, anexa E, fiecare CNS va fi încadrată într-una din următoarele categorii de vulnerabilitate:

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 la cutremurul cu intensitatea corespunzătoare obiectivului de

performanţă stabilit (căderea poate fi datorată acţiunii directe sau indirecte 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:

- forţa capabilă este mai mică decât ½ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) din P100-3/Vol.1, sau

- deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere este mai mică decât ½ din deplasarea relativă calculată conform P100-1: 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

obiectivului de performanţă stabilit (căderea poate fi datorată acţiunii directe

sau indirecte 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 P100-3/Vol.1, sau

- deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere este cuprinsă între ½ ÷ ⅔ din deplasarea relativă calculată conform P100-1: 2006, 10.3.2.

c. Vulnerabilitate seismică scăzută: Componenta este corect ancorată (în condiţii

comparabile cu cele cerute pentru clădirile noi, conform P100-1: 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 (căderea poate fi datorată

acţiunii directe sau indirecte 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:

- forţa capabilă să fie mai mare de ¾ din forţa de proiectare dată de relaţia (E.1) din P100-3/Vol.1, şi

- deplasarea relativă capabilă între punctele de prindere să fie mai mare de ¾ din deplasarea relativă calculată conform P100-1: 2006, 10.3.2.

(5) Identificarea riscurilor care rezultă din avarierea seismică pentru fiecare categorie principală de CNS şi pentru fiecare locaţie identificată se poate face folosind tabelele E.1a şi E.1b din P100-3/Vol.1.

(6) Ordinea de prioritate, descrescătoare de la 1 → 9, se stabileşte conform matricei date în tabelul

Tabelul 7.1. Nivelul de risc Categoria de

vulnerabilitate R-ridicat M-moderat S-scăzut Ridicată 1 4 7 Moderată 2 5 8 Scăzută 3 6 9

(7) În cazul în care reabilitarea se face pentru obiectivul siguranţa vieţii în tabelul 7.1. se introduc nivelurile de risc corespunzătoare coloanei SV din tabelele E1a şi E.1b din P100-3/Vol.1, pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

(8) În cazul în care reabilitarea se face numai pentru obiectivul limitarea degradărilor în tabelul 7.1 se introduce cel mai ridicat nivel de risc din coloanele IF sau PV din tabelele E1a şi E.1b din P100-3/Vol.1, pentru acceleraţia seismică de proiectare a terenului de la amplasament.

(9) 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.

Procedee de reabilitare seismică a CNS

(1) Procedeele de reducere a riscului seismic al CNS se împart în două mari categorii:

a. soluţii tehnice inginereşti, care se proiectează, se verifică şi se execută conform reglementărilor tehnice şi/sau practicii recunoscute;

b. măsuri simple, care pot fi aplicate fără documentaţie de specialitate.

Prezentul capitol se referă la principiile soluţiilor tehnice şi, în unele cazuri, la regulile de aplicare a acestor principii.

Detalierea extinsă a soluţiilor tehnice inginereşti şi a măsurilor simple va face obiectul unui document separat.

(2) Soluţiile tehnice inginereşti de reabilitare seismică a CNS se grupează după cum urmează:

a. înlocuire;

b. măsuri pentru asigurarea stabilităţii CNS;

c. reparare;

d. consolidare.

Aceste procedee pot fi utilizate separat sau combinat.

(3) Alegerea soluţiei tehnice de reabilitare seismică a CNS se face având în vedere următoarele criterii de decizie:

- starea de afectare a integrităţii fizice a CNS, din cauze seismice şi/sau neseismice; - vulnerabilitatea seismică a CNS la acţiunea directă/indirectă a cutremurului;

- funcţiunea/importanţa CNS în clădire;

- complexitatea tehnică/tehnologică şi durata de realizare a reabilitării;

- influenţele posibile ale lucrărilor (soluţiei) de reabilitare asupra rezistenţei şi stabilităţii clădirii;

- considerente economice.

(4) Compatibilitatea măsurilor constructive şi a detaliilor de execuţie prevăzute în soluţia tehnică de reabilitare cu nivelurile de performanţă cerute după reabilitare, va fi verificată după cum urmează:

a. calitativ, în raport cu măsurile constructive prevăzute pentru CNS din clădirile noi, conform P100-1: 2006, cap.10;

b. prin calcul, folosind prevederile şi parametrii de proiectare din P100-1: 2006, 10.3. pentru:

- componenta reabilitată;

- prinderile acesteia de structură sau de o altă CNS;

- elementul structural sau CNS de care este prinsă componenta (verificarea locală a capacităţii de rezistenţă).

(5) În cazurile în care, prin proiectul de reabilitare seismică a CNS, se prevăd lucrări care modifică semnificativ schema statică a structurii şi/sau proprietăţile de rezistenţă, rigiditate şi ductilitate ale acesteia, se va analiza, prin calcul, efectul acestor intervenţii asupra răspunsului seismic al ansamblului structurii.

(6) În proiectul lucrărilor de reabilitare seismică a CNS se vor include şi operaţiile necesare pentru remedierea degradărilor/avariilor produse de cauze neseismice, naturale şi/sau antropice.

Măsuri simple pentru reducerea riscului seismic al CNS

(1) Măsurile simple pentru reducerea riscului seismic al CNS se aplică numai acelor componente a căror avariere nu prezintă risc pentru siguranţa vieţii şi pentru care pierderile economice care pot rezulta sunt reduse.

(2) Măsurile simple constau în prevederea unor legături pentru eliminarea /limitarea deplasărilor componentelor nestructurale în timpul cutremurului evitând astfel:

- avarierea componentelor;

- avarierea altor componente cu care acestea pot veni în contact.

(3) Legăturile se prevăd pentru a:

- împiedica/limita deplasările laterale ale CNS pe suprafaţa de rezemare (de regulă, pe planşeu);

- împiedica răsturnarea CNS;

- permite deplasări relative limitate între componentele care alcătuiesc un sistem şi care pot avea mişcări difeirte în timpul cutremurului.

(4) Legăturile menţionate la (3) trebuie să permită/limiteze/împiedice deplasările pe toate direcţiile şi pe ambele sensuri de mişcare pe fiecare direcţie. În acest scop legăturile pot fi flexibile sau rigide şi trebuie să aibă rezistenţa necesară atât la întindere cât şi la compresiune.

(5) Legăturile se ancorează sau, după caz, se fixează rigid de elementele structurii sau de o altă CNS care prezintă rezistenţă şi rigiditate suficiente.

(6) În clădirile curente, reducerea riscului seismic al CNS prin măsuri simple se foloseşte pentru următoarele tipuri de componente (lista este exemplificativă):

- corpuri de iluminat suspendate, libere sau incluse în tavane;

- pereţi despărţitori uşori cu înălţime mică (liberi la partea superioară);

- mobilier de birou, calculatoare, rafturi, dulapuri;

- boilere;

- aparate de condiţionare;

- extinctoare;

- obiecte decorative.

Reducerea riscului seismic al CNS prin înlocuirea CNS vulnerabile

(1) 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.

(2) Reducerea riscului seismic al CNS prin înlocuirea celor vulnerabile este posibilă în următoarele condiţii:

- prin înlocuirea componentei nu sunt afectate funcţiunile şi aspectul clădirii sau aceste afectări sunt limitate şi 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.

(3) Prin înlocuirea CNS se pot obţine avantaje în ceea ce priveşte:

- 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 (de exemplu, înlocuirea pereţilor de compartimentare din zidărie cu pereţi din gips carton, înlocuirea tavanelor grele din ipsos cu tavane din elemente uşoare);

- modificarea favorabilă a caracteristicilor răspunsului dinamic al CNS: reducerea coeficientului de amplificare dinamică - βCNS şi creşterea factorului de comportare -qCNS (prin înlocuirea / modificarea sistemului de prindere şi a materialului din care este alcătuită componenta);

- eliminarea ruperilor fragile ale CNS şi/sau ale prinderilor de structură (de exemplu înlocuirea sticlei vitrinelor / faţadelor cortină cu sticlă securizată, eliminarea / înlocuirea prinderilor cu ancore scurte înglobate în zidărie / beton);

- 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).

Reabilitarea seismică a CNS prin legături suplimentare cu structura

(1) Reducerea riscului seismic al CNS prin introducerea unor legături suplimentare cu structura sau cu o altă CNS se utilizează pentru acele componente care necesită, în principal, asigurare faţă de efectul direct al acţiunii seismice definit conform P100-1: 2006, 10.1.1.(4).

(2) Prin introducerea legăturilor suplimentare se urmăreşte:

- împiedicarea răsturnării şi/sau a deplasărilor laterale în planul de rezemare al CNS;

- limitarea deplasărilor/deformaţiilor excesive ale CNS.

(3) În cazul CNS care sunt susceptibile de a fi afectate şi de efectul indirect al cutremurului, 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).

(4) Reabilitarea 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.

Reducerea riscului seismic al CNS prin elemente de contravântuire

(1) Asigurarea CNS împotriva răsturnării sau a deformaţiilor/deplasărilor excesive produse de acţiunea seismică se poate face prin introducerea unor elemente suplimentare care :

- modifică schema statică a CNS (de exemplu, legături intermediare pentru elementele în consolă- parapeţi, atice, coşuri de fum/ventilaţie);

- împiedică deplasări excesive ale CNS (de exemplu, legături pentru limitarea amplitudinii oscilaţiilor tavanelor şi corpurilor de iluminat suspendate);

- reduc deschiderile libere între reazeme ale CNS limitând eforturile şi deplasările (de exemplu, legături suplimentare între prinderile existente ale conductelor, canalelor de ventilaţie, etc) .

(2) Proiectarea sistemului de legături suplimentare (de contravântuire) pentru CNS se face având în vedere, simultan, următoarele cerinţe:

- minimizarea momentului de răsturnare şi/sau reducerea deplasărilor / deformaţiilor;

- evitarea introducerii unor eforturi suplimentare în componenta respectivă;

- transmiterea eforturilor din elementele de contravântuire numai la elemente structurale care au rigiditate şi rezistenţă corespunzătoare;

- realizarea unor prinderi sigure între elementul de contravântuire şi CNS, şi respectiv, între elementul de contravântuire şi structura clădirii.

(3) Elementele de contravântuire pot fi : - rigide: bare, grinzi cu zăbrele, panouri;

- flexibile: fire, cabluri, lanţuri.

(4) Dimensionarea / verificarea elementelor de contravântuire şi a prinderilor acestora de structură se face folosind:

- forţa seismică determinată conform P100-1: 2006, 10.3;

- un model de calcul adecvat al ansamblului "CNS + element de contravântuire + structură";

- reglementările tehnice specifice materialelor din care sunt alcătuite CNS şi elementul de contravântuire.

Reducerea riscului seismic al CNS prin prinderi rigide de structură

(1) Asigurarea stabilităţii poziţiei CNS se poate realiza şi prin fixarea mecanică de elementele structurale sau de o altă CNS, folosind ancore, buloane şi alte sisteme similare.

(2) 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.

(3) În cazul elementelor nestructurale ale faţadelor, prinderile suplimentare pentru reabilitarea CNS nu trebuie să împiedice deplasările datorate variaţiilor de temperatură.

(4) La proiectarea prinderilor mecanice pentru reabilitarea seismică a CNS se vor respecta toate cerinţele pentru prinderile CNS din clădirile noi date în P100-1: 2006, 10.4.1.

Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de reparaţie

(1) Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de reparaţie se foloseşte în cazul unor avarii/defecte minore, produse de cutremur sau din alte cauze, care afectează în principal aspectul şi funcţiunile unei componente şi, în mică măsură, rezistenţa şi stabilitatea acesteia.

(2) Nivelul de siguranţă seismică al CNS nu poate fi sporit prin lucrări de reparaţii (rămâne inferior, cel mult egal cu cel avut înainte de ultimul cutremur).

(3) 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 (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 (firele de ancorare ale tavanelor suspendate, ale conductelor şi canalelor, unele prinderi afectate de coroziune la elementele nestructurale de pe faţade);

- remedierea locală a unor conducte (în special la prinderi şi îmbinări);

- alte lucrări similare, a căror realizare nu este necesară/prioritară pentru utilizarea în siguranţă a clădirii.

Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de consolidare

(1) Reabilitarea seismică a CNS prin lucrări de consolidare constă în adăugarea unor elemente suplimentare cu rolul de a spori rezistenţa şi rigiditatea componentei.

(2) Eficienţa lucrărilor de consolidare se realizează prin:

- amplasarea elementelor de consolidare 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).

Procedee de reabilitare seismică specifice unor componente arhitecturale (elemente de construcţie)

(1) Reabilitarea componentelor arhitecturale va fi proiectată astfel încât, după executarea lucrărilor, sub acţiunea cutremurului de proiectare, corespunzătoare obiectivului 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.

(2) Procedeele de reabilitare şi măsurile constructive date în cele ce urmează se aplică CNS pentru care, în urma evaluării calitative şi prin calcul, s-a constatat neconformitatea cu cerinţele din Codul P100-1: 2006, cap.10.

Perete cortină exterior

(1) Intervenţia trebuie să asigure preluarea deplasării relative de nivel a structurii sub acţiunea seismică de proiectare.

(2) Pentru satisfacerea cerinţei de la (1) poate fi necesară modificarea dimensiunilor panourilor de sticlă pentru ca acestea să se poată deplasa liber în rama existentă şi/sau înlocuirea garniturilor/masticurilor de etanşare.

(3) Dacă structura proprie a faţadei nu poate prelua deplasarea relativă de nivel a structurii se poate adopta una dintre următoarele soluţii:

- prinderile şi/sau alcătuirea structurii proprii a cortinei vor fi modificate;

- pe faţadă vor fi montate elemente de construcţie care pot prelua fragmentele de sticlă care cad de la înălţime;

- sticla obişnuită se înlocuieşte cu sticlă "securizată" sau pe sticlă se aplică o peliculă transparentă care nu permite căderea fragmentelor de sticlă.

Notă. Măsuri similare pot fi aplicate şi pentru alte suprafeţe vitrate: vitrine, ferestre de mari dimensiuni, etc.

Elemente adăugate anvelopei construcţiei

(1) Pentru toate elementele adăugate anvelopei construcţiei, enumerate în P100-1: 2006, 10.1.2 (2), se vor adăuga 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.

(2) În cazul decoraţiilor şi finisajelor grele se recomandă examinarea posibilităţii de înlocuire a acestora cu materiale uşoare (beton uşor, metal, materiale plastice).

(3) În cazul parapeţilor şi aticelor din zidărie sau beton se poate proceda după cum urmează:

- elementele respective se consolidează prin placare cu tencuială armată/beton armat sau prin sisteme de contravântuire;

- se reduce înălţimea acestora (în limitele permise de cerinţa de siguranţă în exploatare);

- se înlocuiesc cu parapeţi sau atice din metal, lemn sau alt material uşor.

(4) Placajele de piatră sau zidărie se consolidează prin legături (prinderi) suplimentare dimensionate pentru a prelua forţele normale pe plan şi deplasările relative de nivel ale stratului suport. Această operaţie implică desfacerea şi refacerea placajelor.

Pereţi de compartimentare

(1) 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:

- fixare la partea superioară pentru a se evita răsturnarea/ruperea sub efectul forţei seismice normală pe planul peretelui;

- placare cu tencuieli armate cu fibre sau cu grile polimerice dacă din calcule rezultă că nu au capacitatea de rezistenţă necesară;

- înlocuirea cu pereţi uşori (tip gips-carton), cu schelet din lemn sau metalic, ancorat corespunzător în structura clădirii.

(2) Măsurile de la (1) se aplică cu prioritate pereţilor de compartimentare aflaţi pe căile de evacuare.

(3) Pereţii de compartimentare care nu sunt executaţi pe toată înălţimea etajului se asigură împotriva răsturnării prin introducerea unor legături cu pereţi perpendiculari, prin centuri turnate la partea superioară sau prin adăugarea unui schelet de contravântuire din metal sau lemn legat corespunzător de structura clădirii. 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.

(4) Pereţii despărţitori uşori vor fi fixaţi la partea superioară, de regulă printr-un profil metalic în formă de U prins de planşeu iar lateral se vor amenaja spaţii suficiente pentru preluarea deplasării de nivel. Aceste spaţii vor fi umplute cu materiale permanent plastice pentru realizarea etanşeităţii, izolării fonice şi a protecţie la foc.

Tavane suspendate şi corpuri de iluminat

(1) Pentru limitarea oscilaţiilor tavanului în timpul cutremurului se recomandă să se introducă legături diagonale pe patru direcţii în spaţiu şi o bară verticală de compresiune, în nodurile scheletului amplasate la circa 3.00÷3.50 m interax.

(2) 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.

(3) Prinderile plăcilor de tavan de schelet vor fi realizate cu agrafe şi cleme metalice noi. Se vor examina şi alte posibilităţi de fixare în cazul în care riglele scheletului nu sunt profile T .

(4) Pentru corpurile de iluminat incluse în tavanele suspendate se vor crea spaţii libere pe contur iar, dacă este cazul, sistemul de susţinere va fi modificat pentru a fi , independent de cel al tavanului.

(5) Pentru corpurile de iluminat independente, sistemul de suspendare va fi modificat pentru a limita amplitudinea oscilaţiilor laterale şi riscul de cădere al corpului lămpilor fluorescente.

(6) În cazul tavanelor de mari dimensiuni sau denivelate, situate în încăperi cu aglomerări de persoane, se recomandă refacerea lor în conformitate cu prevederile din P100-1: 2006, 10.4.3.2.2.

Procedee de reabilitarea seismică specifice instalaţiilor

(1) Sistemele de conducte se reabilitează, după caz, prin:

- repararea avariilor locale (de regulă, desfacerea îmbinărilor şi refacerea etanşărilor)

- sistemele de conducte pentru stingerea incendiilor se separă de tavanul suspendat;

- modificarea/refacerea legăturilor existente şi prevederea de legături suplimentare pentru limitarea deplasărilor laterale.

Notă. Prevederea legăturilor suplimentare nu este necesară pentru sistemele de conducte prevăzute în P100-1: 2006,10.4.4.3.1.(3).

(2) Utilajele şi echipamentele mecanice şi electrice se asigură împotriva răsturnării sau deplasării laterale prin legături realizate, în principal, conform 7.9.2.

(3) În cazul utilajelor montate pe izolatori de vibraţii se vor prevedea:

- piese pentru limitarea oscilaţiilor laterale;

- piese de legătură flexibile cu sistemele de conducte sau cu alte utilaje şi echipamente. Notă. Pentru echipamentele cu înălţime mare în raport cu baza, montate pe izolatori, se va verifica şi stabilitatea la răsturnare şi capacitatea prinderilor de a prelua eforturile de întindere care pot rezulta.

(4) Pentru a se asigura funcţionarea sistemelor de rezervă de alimentare cu energie electrică, în afara instrucţiunilor producătorului, trebuie să se realizeze şi următoarele măsuri:

- rafturile pentru baterii vor fi asigurate împotriva răsturnării/ deplasărilor laterale prin elemente de contravântuire, prinderi rigide şi se va verifica rezistenţa lor la forţa seismică de proiectare;

- generatorul va fi asigurat, după caz conform prevederilor de la (2) sau (3);

- rezervoarele de combustibil vor fi fi asigurate împotriva deplasărilor;

- conductele rigide de alimentare cu combustibil vor fi înlocuite cu conducte de tip "flexibil".

Procedee de reabilitare seismică specifice echipamentelor electromecanice

(1) Reabilitarea seismică a ascensoarelor şi scărilor rulante se face conform documentaţiei producătorului cu respectarea principiilor de la aliniatele următoare.

(2) 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.

(3) Utilajele şi echipamentele mecanice şi electrice aferente ascensoarelor se vor asigura împotriva răsturnării sau deplasărilor laterale conform prevederilor de la 7.12.

(4) Cabina şi contragreutatea se vor prevedea cu piese speciale pentru a împiedica ieşirea acestora de pe şine.

(5) Se vor prevedea piese/ dispozitive de limitare a deplasărilor cablurilor.

(6) Pentru clădirile înalte / cu aglomerări de persoane, dotate cu ascensoare cu viteză de deplasare ridicată, se vor introduce dispozitive de decuplare automată conform prevederilor P100-1: 2006,10.4.5.1. (2).

Procedee de reabilitare seismică specifice mobilierului din clădiri.

(1) Mobilierul profesional, în unităţi medicale, de cercetare şi similare, va fi asigurat împotriva răsturnării, deplasărilor laterale şi decuplării de sistemele de alimentare conform prevederilor producătorului şi folosind dispozitivele speciale furnizate de acesta.

(2) Mobilierul de birou şi sistemele de computere se asigură, împotriva răsturnării sau deplasărilor laterale cu măsuri simple, conform principiilor de la 7.7.

(3) În clădirile cu aglomerări de persoane se vor elimina toate piesele de mobilier dispuse pe căile de evacuare, chiar dacă acestea au prinderi conform (2).

8. REABILITAREA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR FOLOSIND SISTEME DE DISIPARE A ENERGIEI

8.1 Introducere

(1) Prevederile capitolului 8 se referă la reabilitarea seismică a clădirilor folosind sisteme pasive de disipare energiei.

(2) Sistemele pasive de disipare a energiei considerate în capitolul 8 sunt alcătuite din elemente de tip vâscos (de ex.: amortizori cu fluid vâscos, Fig. 8.1).

Figura 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. 8.2)

(5) Sporirea fracţiunii din amortizarea critică reduce amplitudinea ciclurilor de răspuns structural (Fig. 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. 8.4).

(6) In 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.

Figura 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 8.3. Vibraţii libere amortizate pentru diferite fracţiuni din amortizarea critică

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 8.4. Factorul de amplificare al deplasării versus raportul între perioada de vibraţie a

clădirii si perioada excitaţiei seismice

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 P100-1/2004 şi P100-3/2006, 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 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.

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 (8.1):

αvCF ⋅= (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).

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 ⋅= =≠ %e%efe TSTS 55 0

(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% Se(T)ξef≠5% - spectrul de răspuns elastic pentru componentele acceleraţiei terenului în amplasament corespunzător unei alte fracţiuni din amortizarea critică, ξef ≠ 5% η - factorul de corecţie ce tine cont de amortizare, determinat cu relaţia (8.3):

5505

10 ,ef

≥+

=ξ

η (8.3)

(2) In cazul proiectării soluţiilor de reabilitare seismică a clădirilor care utilizează sisteme de disipare a energiei, fracţiunea din amortizarea critică ξef este determinată cu relaţia (8.4):

sef ξξξ += 0 (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 (8.5):

S

Ds E

Eπ

ξ21

= (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, figura 8.5.

Forta

Deplasare

ED

ES

Figura 8.5. Energia disipată prin amortizare vâscoasă într-un ciclu de mişcare, ED şi energia

maximă de deformaţie elastică, ES 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.

(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 8.2.7.13 - 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:

- 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

- 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 9.2.7.11 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 8.2.7.11, 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 8.2.7.11, 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 8.2.7.7.

9. IZOLAREA SEISMICĂ A BAZEI∗ 9.1 Aspecte generale. Domeniul 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. 9.1-1.

Figura 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. ∗ 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

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. 9.2 Obiective de performanţă (1) Obiectivele de performanţă urmărite prin izolarea bazei se presupun cu cele asociate stării limită ultime (ULS) şi stării limită de serviciu (SLS), conform 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). 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 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 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 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.

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. (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 RIGIPS 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 Metodologia de proiectare şi calcul a intervenţiei bazate pe izolare seismică 9.5.1 Aspecte generale (1) Calculul structurilor existente la care se aplică izolarea bazei se efectuează conform prevederilor date în 11.9 din P100-1: 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. 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 cap. 11 din P100-1: 2006, se dau indicaţii în continuare. 9.5.3 Selectarea iniţială a izolatorilor a amortizorilor 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.

Fig. 9.2

9.5.4 Construirea modelului de calcul (1) Modelul de calcul se întocmeşte pe baza prevederilor date în 11.9 din P100-1: 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. 11.12).

(ii) Factorul de amortizare vâscoasă echivalentă amortizării histeretice a sistemelor cu izolatori cu cauciuc, Pb sau de frecare, caracterizate de comportarea biliniară reprezentată în fig. 9.2 se poate determina cu relaţia:

−

π=ξ

max

y

max

yh d

dFF2 ) (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 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 cap. 3 din P100-1: 2006. Se pot determina spectre specifice stărilor limită SLS şi SLU, sau prin prelucrarea unor accelerograme specifice amplasamentului. 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 P100-1 : 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 P100-1 : 2006, utilizând relaţia:

a2d S1Sω

=

în care: Sd = deplasarea pseudo-spectrale Sa = acceleraţia spectrală

ω = pulsaţia sistemului 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 (vezi 9.5.4), este reprezentată de drepte care trec prin originea sistemului de axe, având diferite înclinări (fig. 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 11.2, 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.

Fig. 9.3

Procedeul se aplică în acelaşi mod pentru SLS şi SLU. (5) Forţa seismică transmisă suprastructurii se distribuie la nivelul etajelor pe baza relaţiei (11.6) dată în cap. 11 din P100-1: 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. I 9.5.7 Calculul detaliat al structurii (1) Calculul detaliat al structurii se realizează cu modelele şi metodele prevăzute în cap. 11 din P100-1: 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. (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 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 P100-1: 2006, pentru aplicarea metodei simplificate de clcul, trebuie utilizate modele şi metode complete, în măsură să evidenţieze mai riguros efecetele de torsiune generală. 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.