tmlc - expertizare ba - 3

Expertizarea şi consolidarea structurilorExpertizarea şi consolidarea structurilor din beton armat pentru construcţii civile,

industriale şi agricoleindustriale şi agricole

Cursul 3

1

I. Efectele seismului din 1977 asupra clădirilor antebelice cu pereţi portanţi de zidărieantebelice cu pereţi portanţi de zidărie

Deşi s-au produs avarii, uneori importante, nu au fost ş p , p , fînregistrate prăbuşiri.

La clădirile cu planşee de lemn, fisurile cele mai f t ă t l ţii i fi i t l t ţifrecvente au apărut la pereţii insuficient lestaţi.

Viciile ascunse ale zidăriilor s-au marcat prin fisuri sau desprinderi.desp de .

Au apărut fisuri frecvente la capetele buiandrugilorinsuficient ancorate în zidărie.

Accidente locale au apărut şi datorită insuficientei ancorări în structură a frontoanelor de zidărie de pe înălţimea podurilor, a aticelor, coşurilor de fum etc.podurilor, a aticelor, coşurilor de fum etc.

2


(a) Fisuri la 45° produse de suprasolicitarea la forţă tăietoare (b) Fisuri verticale din tendinţe de

di l l i t ţiil d ţi

3

şi care urmăresc conturul rosturilor zidăriei

dislocare la intersecţiile de pereţi executate fără ţeserea zidăriilor


(c) Fisuri la 45° la capetele buiandrugilor de lemn sau

(d) Fisuri în buiandrugii din bolţi de zidărie cu intrados plan sau curb

4

metalici insuficient ancoraţi

II. Efectele seismului din 1977 asupra clădirilor interbelice înalte cu schelet din beton armatinterbelice înalte cu schelet din beton armat

Reprezintă cea mai puternic lovită categorie de clădiri.p p g Seismul din 1977 a scos în evidenţă în mod necruţător

carenţele acestor clădiri, provocând doar în Bucureşti ăb i t 30 bl i i t b li î ltprăbuşirea a peste 30 blocuri interbelice înalte.

!!! Cutremurul din 1977 a generat în Bucureşti o comportare dinamică a terenului caracterizată de o compo ta e dinamică a te enului ca acte izată de operioadă de vibraţie apropiată de perioadele proprii fundamentale ale acestor clădiri înalte !!!Î i î B i ă ă d În continuare, în Bucureşti, a rămas un număr mare de blocuri cu structuri similare, care sunt în pericol iminent de prăbuşire în cazul producerii unui cutremur major.

5

p ş z p j

III. Efectele seismului din 1977 asupra clădirilor postbelice cu structuri în cadre de beton armatpostbelice cu structuri în cadre de beton armat

Nu s-a înregistrat nicio prăbuşire, dar au apărut g p ş , pnumeroase avarii, din cauza subdimensionării în raport cu cerinţele de a rezista în bune condiţii unui seism cu intensitatea şi caracteristicile dinamice ale celui din 1977intensitatea şi caracteristicile dinamice ale celui din 1977.

Şi la acest tip de structuri, aportul favorabil, neluat în considerare la proiectare, dar manifestat în realitate, al pereţilor nestructurali masivi din zidărie ca elemente de contravântuire, a fost în multe cazuri esenţial.

6


AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU De cele mai multe ori fisurile au apărut atât la momente

negative, cât şi la momente pozitive, astfel că practic au ajuns să se întindă pe toată înălţimea secţiunii riglelor.

7


AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU Deformarea remanentă a armăturilor de la partea

inferioară pe reazeme. Dă impresia unei flambări a armăturilor, dar în realitate, armăturile au curs substanţial la întindere şi apoi nu şi-au mai putut relua forma rectilinie rămânând deformateforma rectilinie, rămânând deformate.

8


AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU AVARII ALE RIGLELOR DE CADRU Fisurarea prematură în secţiuni înclinate, ce denotă

un nivel insuficient de asigurare la forţă tăietoare, acestea nefiind asociate momentelor de plastificare de la extremităţile grinzilor.

9


AVARII ALE STÂLPILOR AVARII ALE STÂLPILOR Fisurile au apărut ceva mai sus faţă

de lungimea teoretică a zonei plastice g z pde la extremitatea inferioară a stâlpilor, respectiv, acolo unde sporul local de armături verticale creat de înnădirea lorarmături verticale creat de înnădirea lor prin petrecere nu a mai influenţat capacitatea portantă.

10


AVARII ALE STÂLPILOR AVARII ALE STÂLPILOR Fisuri verticale denotând apropierea

de stadiul de cedare la compresiune p(deosebit de periculoase), au fost observate rar la stâlpi vizibil subdimensionaţi sau la care betoanelesubdimensionaţi sau la care betoanele executate au fost cu mult sub clasa prevăzută în proiect.

11


AVARII ALE STÂLPILOR AVARII ALE STÂLPILOR Cedări prin fisurare şi dislocare în

secţiuni înclinate la forţă tăietoare au ţ f ţintervenit în special la stâlpii scurţi.

12


AVARII ALE NODURILOR DE CADRU AVARII ALE NODURILOR DE CADRU Nu s-au întâlnit fisurări în interiorul nodurilor

datorită subdimensionării armăturilor din reazeme ale riglelor, solicitările transmise de rigle nodurilor fiind astfel mai mici decât capacitatea la forţă tăietoare a nodului.

!!! Însă, pentru construcţiile proiectate după 1977, la care armările pe reazem ale riglelor au fost substanţial

j t i ifi ă ii i l lmajorate, necesitatea verificării prin calcul a nodurilor este indispensabilă.

13


AVARII ALE CADRELOR “UMPLUTE” AVARII ALE CADRELOR UMPLUTE Panourile de zidărie de umplutură + cadrele de beton

armat = elemente de contravântuire, lucrând ca o consolă verticală cu zăbrele → eforturi de întindere în grinzi → fisuri verticale în zona armăturilor de montaj

14


AVARII ALE CADRELOR “UMPLUTE” AVARII ALE CADRELOR UMPLUTE Uneori, prin deformarea ansamblului cadru-zidărie de

umplutură, zidăria s-a desprins de cadru, astfel că stâlpii au rămas liberi pe o înălţime mică, devenind pe zona respectivă stâlpi scurţi.

15

AVARIEREA STÂLPILOR SCURŢIAVARIEREA STÂLPILOR SCURŢI

16Test pe masă vibrantă - structură P+5E de b.a., accelerograma JMA Kobe 100%

IV. Efectele seismului din 1977 asupra clădirilor cu pereţi structurali de beton armatcu pereţi structurali de beton armat

Au avut o comportare satisfăcătoare la Au avut o comportare satisfăcătoare la acţiunea cutremurului (inclusiv clădirile din panouri mari prefabricate).

S-au prăbuşit două tronsoane (scări) de bloc: tronsonul marginal al unui bloc cu pereţi structurali cu

parter flexibil, de pe Şos. Ştefan cel Mare. tronsonul marginal al unui bloc cu pereţi structurali, din

cartierul Militari (blocul OD 16)cartierul Militari (blocul OD 16).* În afara tronsonului prăbuşit, au fost destul de grav avariate şi celelalte tronsoane ale blocului OD 16, la care s-au constatat fisuri verticale în pereţii structurali denotând o stare avansată de

17

verticale în pereţii structurali, denotând o stare avansată de suprasolicitare la compresiune.


AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI Nu s-au constatat avarii în zonele de capăt, care să

denote suprasolicitări la moment încovoietor În mod aproape general, au apărut fisuri înclinate pe

inimile pereţilor, unele de importanţă majoră, care au evidenţiat o asigurare insuficientă la forţă tăietoareevidenţiat o asigurare insuficientă la forţă tăietoare. Principalele motive sunt: neasocierea forţelor tăietoare de calcul cu valorile

l bilmomentelor capabile dimensionările în exces, pe considerente constructive, ale

armărilor verticale din zonele de capăt

18

p


AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI subevaluarea rigidităţii secţionale a pereţilor în formă de

T sau dublu T → lăţimi active ale tălpii prea mici →

P i ă i i i di i i i ii l i lă i

19

Pentru mişcări seismice pe direcţia inimii peretelui, lăţimea activă reală mai mare a tălpii conduce la majorarea momentelor

capabile pentru ambele sensuri de acţiune a forţei seismice


AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI AVARII ALE MONTANŢILOR VERTICALI La pereţii structurali armaţi pe inimă cu plase din oţel

laminat (armături ductile), suprasolicitarea la forţă tăietoare a generat deformaţii mari ale armăturilor, dincolo de limita de curgere, ceea ce a condus la apariţia unor fisuri larg deschise.p ţ g

La pereţii structurali armaţi pe inimă cu plase sudate din sârmă trasă netedă (STNB - bare neductile),

li it l f ţă tăi t d î lsuprasolicitarea la forţă tăietoare a condus în unele cazuri chiar la ruperi ale barelor de armătură, astfel încât consolidările necesare au fost mai radicale.

20


AVARII ALE RIGLELOR DE CUPLARE AVARII ALE RIGLELOR DE CUPLARE La blocurile de locuinţe cu înălţimi de etaj obişnuite (de

cca. 2,70 m) → înălţime redusă a riglelor (cca. 50 cm) Necunoaşterea şi neaplicarea, la vremea respectivă, a

regulii de ierarhizare a capacităţilor de rezistenţă a făcut ca la cutremurul din 1977 solicitarea la forţă tăietoareca la cutremurul din 1977 solicitarea la forţă tăietoare să producă degradări majore ale grinzilor de cuplare, necesitând uneori chiar demolarea şi rebetonarea totală a riglelor respective.

21


AVARII ALE RIGLELOR DE CUPLARE AVARII ALE RIGLELOR DE CUPLARE

Este de precizat că aceste degradări ale riglelor de cuplare nu pot fi considerate drept avarieri grave pentru ansamblul structurii,

22

influenţa lor asupra capacităţii portante globale şi asupra capacităţii de disipare a energiei induse de cutremur fiind secundară.

PERIOADA 1977-1990

Perioada 1977-1990Perioada 1977-1990

Modificarea prescripţiilor de proiectare Modificarea prescripţiilor de proiectare seismică (normativele P100-78 şi P100-81) Corectarea hărţii de macrozonare seismică a

teritoriului ţării, prin noul STAS denumit 11100/1-77 Modificarea curbei spectrale = f (T) pentru a ţine

seama de faptul că la cutremurul din 1977 amplificărileseama de faptul că la cutremurul din 1977 amplificările dinamice maxime s-au produs la construcţiile cu perioade fundamentale de vibraţie T = 1,40-1,50 sec.

35

Curba spectrală cf P100-78 şi P100-81Curba spectrală cf. P100-78 şi P100-813.50

2 50

3.0077inc13n

P13-63

2.00

2.50

P13-70

P100-78(81)

1.00

1.50

0.50

36

0.000.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

T [s]


Modificarea prescripţiilor de proiectare Modificarea prescripţiilor de proiectare seismică (normativele P100-78 şi P100-81) S-a introdus obligativitatea verificării la forţe

tăietoare asociate momentelor de plastificare. S-a introdus verificarea de rigiditate (limitarea

deplasărilor relative de nivel)deplasărilor relative de nivel). S-au introdus o serie de prevederi de detaliu specifice

structurilor din beton armat, între care şi reguli ş gpentru armarea cadrelor umplute cu zidărie, după modelul de comportare ca elemente cu zăbrele.S a dat prescripţii mai detaliate pentru utili area şi

37

S-au dat prescripţii mai detaliate pentru utilizarea şi dimensionarea rosturilor seismice.


Sisteme constructive utilizate curent Sisteme constructive utilizate curent nu au fost modificate esenţial faţă de cele din perioada

precedentă, însă se remarcă următoarele aspecte: Arhitecţii au început să acorde mai multă atenţie

cerinţelor de alcătuire corectă de ansamblu a clădirilor.

Gradul de asigurare, în special la structurile flexibile (în cadre), a fost substanţial crescut prin majorarea valorilor forţelor seismice de cod precum şi printr-ovalorilor forţelor seismice de cod, precum şi printr-o serie de măsuri constructive îmbunătăţite.

Domeniul de utilizare a structurilor în cadre s-a d lt î f l ţiil ţi t t li

38

redus mult, în favoarea soluţiilor cu pereţi structurali, din cauza condiţiilor severe de limitare a deplasărilor relative de nivel impuse de noile prescripţii.

Cutremurele din 1986 şi 1990Cutremurele din 1986 şi 1990

Au fost de tip vrâncean “clasic”, cu intensitate maximală p ,în zona epicentrală şi descrescândă pe măsura depărtării de această zonă, ca şi seismul din 1940.

Perioadele proprii cele mai defavorabile ale mişcării Perioadele proprii cele mai defavorabile ale mişcării terenului au fost joase (0,3-0,4 sec.), astfel că de data aceasta construcţiile mai afectate au fost cele cu puţine niveluri îndeosebi cele pe ziduri portante de cărămidăniveluri, îndeosebi cele pe ziduri portante de cărămidă.

Degradările construcţiilor au fost minimale; nu s-au înregistrat victime omeneşti.

Chiar şi la construcţiile antebelice nu s-a înregistrat nici o prăbuşire suplimentară, iar avariile au fost mult mai reduse faţă de1977.

39

PERIOADA ACTUALĂ(DUPĂ 1990)

Perioada actuală (după 1990)Perioada actuală (după 1990)

Noile prescripţii de proiectare seismică Noile prescripţii de proiectare seismică STAS 10107/0-90 conţine prevederi specifice pentru proiectarea

elementelor din beton armat la solicitări seismiceNormativul P100 92 revizuit în 1996 Normativul P100-92, revizuit în 1996

Codul P.85-96 pentru proiectarea clădirilor cu pereţi structurali de beton armatC 00 9 i il î d di Codul NP 007-97 pentru proiectarea structurilor în cadre din beton armat

Codul CR 2-1-1.1/2005 pentru proiectarea clădirilor cu pereţi li d bstructurali de beton armat

Codul P100-1/2006 pentru proiectarea seismică a clădirilor (noi) Codul P100-3/2008 pentru evaluarea seismică a clădirilor

41

existente Codul P100-1/2013 pentru proiectarea seismică a clădirilor (noi)


Normativul P100-92 Normativul P100 92 Corectarea hărţii de macrozonare seismică, în

funcţie de înregistrările obţinute la mişcările seismice din 1986 şi 1990.

Înlocuirea gradelor de intensitate pe scara Mercallicu notaţiile A-F asociate valorilor PGA: 0 32g-0 08gcu notaţiile A-F asociate valorilor PGA: 0,32g-0,08g

Modificarea încadrării clădirilor în clase de importanţă: clădirile de “emergenţă” în caz de cutremur au fost trecute în clasa I de importanţă.

Modificarea radicală şi diferenţierea curbelor spectrale după regiuni ţinând seama de specificul

42

spectrale după regiuni, ţinând seama de specificul curbei în funcţie de amplasament.

P100-92: Curbele spectraleP100-92: Curbele spectrale

3 00

2.50

3.00

Tc=1,5 sec.

Tc=1,0 sec.

0

2.00

Tc=0,7 sec.

1.00

1.50

0.50

43

0.000.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

T [s]

P100-92: Zonarea funcţie de TP100-92: Zonarea funcţie de Tc

P100-92: Curbele spectraleP100-92: Curbele spectrale

3.50

2 50

3.00

77inc13n

P13-63

P13-70

2.00

2.50

P100-78(81)

P100-92 (Tc=1,5 sec.)

1.00

1.50

0 00

0.50

45

0.000.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

T [s]


Normativul P100-92 Normativul P100 92 Este introdusă noţiunea de DUCTILITATE, definită

prin capacitatea de disipare a energiei induse de mişcarea seismică ca urmare a incursiunilor în domeniul inelastic al elementelor structurale.

Primele prevederi asociate exigenţelor de ductilitate: Primele prevederi asociate exigenţelor de ductilitate: Dirijarea formării zonelor plastice potenţiale (z.p.p.) Măsuri de sporire a ductilităţii din z.p.p. Măsuri de evitare a ruperilor cu caracter casant:

• Limitarea nivelului de solicitare la compresiune• Introducerea bulbilor în zonele de capăt ale pereţilor

46

Introducerea bulbilor în zonele de capăt ale pereţilor• Sporirea gradului de confinare prin armare transversală


Normativul P100-92 Normativul P100 92 Primele prescripţii privitoare la punerea în siguranţă

a construcţiilor existente Capitolul 11 – Expertizarea clădirilor existente Capitolul 12 – Elaborarea proiectelor de intervenţiiÎncepând din 1992 1993 Ministerul Lucrărilor Începând din 1992-1993, Ministerul Lucrărilor Publice şi Amenajării Teritoriului (MLPAT) instituie o acţiune de atestare a unor experţi tehnici care să fie autorizaţi să elaboreze expertizele necesare referitoare la nivelul de protecţie seismică a construcţiilor existente şi să verifice proiectele de consolidare

47

existente şi să verifice proiectele de consolidare întocmite pe baza acestor expertize.


Normativul P100-1/2006 Normativul P100 1/2006 Corectarea hărţii de macrozonare seismică, ca urmare

a prelucrării a datelor instrumentale disponibile

48


Normativul P100-1/2006 Normativul P100 1/2006 Modificarea formatului spectrului seismic de calcul

în acord cu formatul internaţional

2.50

3.00

P100-2006 (Tc=1,6 sec.)

P100-2006 (Tc=1,0 sec.)

P100-2006 (Tc=0,7 sec.)

1.50

2.00

( , )

0.50

1.00

490.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

T [s]

P100-1/2006: Zonarea funcţie de TP100-1/2006: Zonarea funcţie de Tc

50

P100-1/2006: Curbele spectraleP100-1/2006: Curbele spectrale

3.50

3.00

77inc13n

P13-63

P13-70

2.00

2.50P13 70

P100-78(81)

P100-92

P100 1/2006

1.00

1.50

P100-1/2006

0.50

1.00

51

0.000.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

T [s]


Codul P100-1/2006 Codul P100 1/2006 Conceptul proiectării seismice bazate pe performanţă

presupune controlul comportării construcţiilor la mai multe stări limită definite de obiective de performanţă.

Obiectivul de performanţă reprezintă asociereaUnui nivel de performanţă (siguranţa oferită ocupanţilor Unui nivel de performanţă (siguranţa oferită ocupanţilor clădirii, durata întreruperii funcţiunii, costurile si fezabilitatea lucrărilor de consolidare, impactul economic,

hite t l i i l et )arhitectural şi social etc.) cu un Nivel de hazard seismic (un cutremur cu un anumit

interval mediu de revenire)

52


Codul P100-1/2006 Codul P100 1/2006 Nivel de performanţă

Ocupanţa Siguranţa Prevenirea

53

imediată vieţii prăbuşirii


Codul P100-1/2006 Codul P100 1/2006 Nivel de hazard seismic

Cerinţa de siguranţa vieţii. Structura va fi proiectată pentru a prelua acţiunile seismice de proiectare cu o marjă suficientă de siguranţă faţă de nivelul de deformare la care intervine prăbuşirea locală sau generală, astfel încât vieţile oamenilor să fie protejate.Nivelul forţelor seismice corespunde unei mişcări seismice cu intervalul mediu de recurenţăseismice cu intervalul mediu de recurenţă IMR=100 ani.

54


Codul P100-1/2006 Codul P100 1/2006 Nivel de hazard seismic

Cerinţa de limitare a degradărilor. Structura va fi proiectată pentru a prelua acţiunile seismice frecvente (cu o probabilitate mai mare de apariţie decât acţiunea seismică de proiectare), fără degradări sau scoateri din uz, ale căror costuri să fie exagerat de mari în comparaţie cu costul structurii.Acţiunea seismică considerată pentru cerinţa de limitare aAcţiunea seismică considerată pentru cerinţa de limitare a degradărilor corespunde unui interval mediu de recurenţă de 30 de ani.

55


Normativul P100-1/2013 Normativul P100 1/2013 O nouă corecție a hărţii de macrozonare seismică, ca

urmare a majorării IMR la 225 de ani.

56


Normativul P100-1/2013 Normativul P100 1/2013 Modificarea spectrului seismic de calcul și a hărții

de zonare în funcţie de Tc

57


Codul P100-1/2013 Codul P100 1/2013 Redefinirea claselor de importanță ale construcțiilor Majorarea nivelului de hazard seismic asociat j

cerințelor de performanță Cerinţa de siguranţa vieţii.

Ni l l f ţ l i i d i iNivelul forţelor seismice corespunde unui seism cu intervalul mediu de recurenţă IMR=225 ani.

Cerinţa de limitare a degradărilor. ţ gSeismul asociat acestei cerințe corespunde unui interval mediu de recurenţă de IMR=40 de ani.

A i f l l d l l i d il

58

Armonizarea formulelor de calcul și a prevederilor constructive cu cele din codurile europene.


Sisteme constructive utilizate Sisteme constructive utilizate Apariţia investitorilor particulari a creat o diversitate

mai mare de cerinţe şi exigenţe sporite din punctul de vedere al nivelului de confort, al flexibilităţii funcţionale şi al aspectului clădirilor.

Varietatea de forme şi funcţiuni ale clădirilor au redus Varietatea de forme şi funcţiuni ale clădirilor au redus sensibil posibilităţile de tipizare a deschiderilor şi traveelor la clădirile civile etajate → scăderea utilizării

f b i l d b iprefabricatelor de beton armat uzinate. Structurile pe ziduri portante de cărămidă şi-au pierdut

din domeniul de utilizare, chiar la clădiri cu puţine

59

din domeniul de utilizare, chiar la clădiri cu puţine niveluri, datorită lipsei de flexibilitate funcţională.


Sisteme constructive utilizate Sisteme constructive utilizate Condiţiile foarte severe de limitare a deplasărilor relative

de nivel au făcut ca structurile în cadre etajate să devină în multe cazuri practic prohibitive.

Au început să fie evitate soluţiile cu pereţi având secţiuni cu tălpi foarte late rezultate din legătura între pereţiicu tălpi foarte late rezultate din legătura între pereţii longitudinali şi cei transversali, care prezintă dezavantajele arătate anterior. Pe aceste considerente, â i ă di î i l i l icâştigă teren din ce în ce mai mult sistemele cu pereţi

structurali individuali, de tip “halteră", dezvoltaţi pe câte o singură deschidere sau travee şi cu bulbi la capete.

60


Sisteme constructive utilizate Sisteme constructive utilizate O piedică în realizarea unor infrastructuri spaţiale rigide

o constituie exigenţa majorităţii investitorilor şi a organelor de urbanism ale municipalităţilor de a se prevedea garaje la subsolurile clădirilor, deseori chiar extinse pe mai multe niveluri subterane.pAceasta generează necesitatea unei alcătuiri foarte atente a infrastructurilor respective, pentru a-şi î d li i î diţii ti fă ăt f ţi d t itîndeplini în condiţii satisfăcătoare funcţia de transmitere la teren a încărcărilor, inclusiv a celor seismice.

61


Sisteme constructive utilizate Sisteme constructive utilizate În ultimii ani, în Bucureşti au început să se

execute şi clădiri cu înălţimi foarte mari, la care ş ţ ,necesitatea limitării dimensiunilor secţiunilor elementelor verticale a condus la extinderea utilizării betonului cu armătură rigidă (B.A.R.).

62

tmlc - expertizare ba - 3

Documents