1

CONSTRUCII CIVILE III

CURS ANUL 4 SEM. 1

2

STRUCTURI DE REZISTEN PENTRU CONSTRUCII CIVILE TIPURI DE STRUCTURI DE REZISTEN

Proiectarea funcional. Funciile locuinei. Cerine:

1. Psiho-fiziologice: - iluminat - hidroterm - acustic - nsorire i g. ac. mec - acces la ci de comunicaii

2. Sociologice 3. Economico-organizatorice:

- indici tehnico-economici - grad de industrializare

4. Adaptarea la spaiul de locuit

Tipuri de structuri de rezisten 1. Structuri din perei portani de zidrie 2. Structuri din diafragme de b.a. 3. Structuri din panouri mari prefabricate din b.a. 4. Structuri pe cadre din b.a.: monolit; prefabricat parial sau total 5. Structuri din celule

1) Structuri din zidrie portant de crmid Cldirea este alctuit din perei portani din zidrie de crmid i urmtoarele

tipuri de planee: - din b.a. monolit; - din b.a. prefabricat: - panouri sau semipanouri

- fii cu goluri rotunde Proiectarea acestor structuri se va face respectnd urmtoarele condiii:

- se va crea o structur care s preia ncrcrile seismice. Condiia se rezum la simetrie n plan;

- masele provenite din zidrie i planeele vor fi distribuite n plan i pe nlime.

Cldirea va fi prevzut cu rosturi antiseismice conform normativului P 100 / 2006. Rostul antiseismic separ tronsoanele de construcie cu caractere dinamice diferite

permind oscilarea independent sub aciunea ncrcrilor seismice. Se prevd n cazurile:

- ntre cldiri de nlimi diferite; - ntre cldiri diferite ca mas sau rigiditate; - ntre corpuri de cldiri cu planee la nivele diferite i pentru construcii

n form de T, L, H. Rostul antiseismic separ complet tronsoanele de cldire, inclusiv fundaiile.

Limea rostului antiseismic se determin din condiia ca n timpul oscilaiilor independente cldirile s nu se deterioreze prin izbire reciproc.

D limea rostului D1, D2 deplasrile totale ale celor 2 tronsoane sub aciunea ncrcrii seismice la nivelul extremitii superioare a corpului cu nlimea mai mic D > D1 + D2 + 2 cm

D2

H1

D D1

H2

3

Se vor prevede rosturi antiseismice pentru cazul cnd lungimea tronsonului depete lungimea prevzut n normativul P 100 / 2006.

Lungimea normat depinde de gradul de intensitate seismic al zonei i de tipul planeului cldirii i variaz de la 40 60 cm.

Tipuri de structuri cu perei portani din zidrie Clasificarea se face n funcie de modul de compartimentare n:

a) structuri cu compartimentare deas b) structuri cu compartimentare rar c) structuri tip sal

a) Structuri cu compartimentare deas Structura este format din perei portani transversale i longitudinal, planee

monolite sau prefabricate. Se caracterizeaz prin:

- deschidere maxim 5 m; - nlime maxim nivel 3 m; - suprafa delimitat de perei portai < 25 m2.

Aecst tip se recomand pentru locuine, cmine, cldiri administrative.

Structura deas are avantajul c asigur rigiditatea la aciunea forelor seismice. ncrcarea seismic total se va distribui pereilor portani n funcie de rigiditatea acestora.

Pereii portani vor prelua ncrcrile gravitaionale distribuite de planee i transmise de la pereii superiori. Se recomand folosirea planeelor sub form de panouri sau semipanouri de b.a. Aceste planee transmit ncrcri tuturor pereilor pe care reazem (se face repartiia dup o suprafa triunghiular sau trapezoidal).

b) Structuri cu compartimentare rar Structura este alctuit din perei portani longitudinali i transversali aezai la

distana de 6 9 m unul de altul. Cldirea are planee de b.a. monolit sau b.a. prefabricat. Planeele din panouri mari sau semipanouri vor rezema pe perei portani i grinzi

prefabricate susinute de stlpi. Structura se recomand pentru sli, laboratoare, cldiri administrative.

rost antiseismic

Lef > Lnormat

perei de rezisten longitudinali

perei de rezisten transversali

S1

S2

< 3 m

S3

4

n cazul structurilor rare ncrcarea seismic este preluat de pereii portani transversali (cnd ncrcarea seismic acioneaz transversal).

ncrcrile gravitaionale sunt preluate att de pereii transversali i longitudinali ct i de stlpi structurii. Suprafaa delimitat de pereii portani < 75 m2.

Avantaj: se poate recompartimenta cldirea.

c) Structuri tip sal Sunt alctuite dintr-o ncpere cu deschiderea de 8 18 m i alte ncperi anexe.

nlimea slii > 4 m. Pereii sunt din zidrie iar planeul din elemente prefabricate din beton

precomprimat. n zone cu grad de intensitate seismic ridicat se face rigidizarea pereilor portani

nali cu stlpiori i centuri intermediare astfel nct suprafaa de zidrie cuprins ntre centuri i stlpiori s aib valorile:

- 24 m2, zona seismic de grad 6, - 18 m2, zona seismic de grad 7, - 12 m2, zona seismic de grad 8,9.

1 sal mare 2 scen 3 anexe

n zonele seismice de grad 61/2, 7, pereii din zidrie simpl nu rezist la seim. Se folosesc centuri i stlpiori.

Consolidarea zidriei cu armturi introduse n rosturi orizontale Consolidarea se face n scopul mririi capacittii de preuare a ncrcrilor seismice. Armarea zidriei de crmid este obligatorie pentru:

- cldiri cu nlimea > 9 m, pentru grad seismic 7; - cldiri cu nlimea 6 - 9 m, pentru grad seismic 8, 9.

Se vor consolida prin armarea rosturilor orizontale coluri, intersecii, ramificaiile pereilor interiori i exteriori.

Armarea rosturilor orizontale se va face fie cu bare independente de OB37, 26 la 60 cm, fie cu plase sudate prin puncte, plasele sudate vor fi alctuite din 3 bare longitudinale 4 mm i armtura transversal cu pasul maxim 40 cm. Armarea se va

1 2 3

5

extinde de o parte i de alta a colului sau ramificaiei pe lungimea de 1 m. Armarea cu bare independente se face cu 26 la 60 cm, pe nlime.

armarea cu bare independente

armarea cu plase sudate

Marca mortarului folosit la zidrie este minim M25. Dac se folosesc plase sudate, se vor respecta distanele:

- 5 cm din axul armturii longitudinale pn la marginea zidriei netencuite; - 2,5 cm din axul armturii longitudinale pn la extremitatea armturii

transversale; - paleii cu lungimi < 1 m se vor arma cu 26 / 60 cm. - Sub golurile pentru ferestre n cazul cnd lungimea paleilor este sub 1 m se

introduc armturi minim 28 pe toat faada sub form de centur din zidrie de crmid.

Consolidarea zidriei de crmid cu stlpiori din b.a. Se realizeaz pentru:

- sporirea local a capacitii portante la ncrcri verticale; - mrirea capacitii de deformaie i a rezistenei zidriei supuse la ncrcare

seismic. Obs.: Stlpiorii din b.a. care au rolul de a mri capacitatea portant la ncrcri

verticale, se amplaseaz n zona paleilor i n lungul pereilor portani care suport ncrcri mari i a cror grosime este limitat din considerente de ordin funcinal.

L

6

Distanele la care se vor amplasa stlpiorii se vor determina prin calcul. Stlpiorii din b.a. destinai prelurii ncrcrilor seismice se vor amplasa n urmtoarele poziii:

- la intersecii, ramificaii i coluri ale pereilor portani la cldirile cu H>9m, amplasate n zone cu grad seismic 8, 9.

- La colurile tronsonului de cldiri i n zona intrndurilor la cldirile cu H>9m, situate n zone seismice de grad 7 i la cldiri cu nlimea cuprins ntre 6 9 m situate n zona seismic de grad 8, 9.

- La capetele diafragmelor puternic solicitate i de o parte i de alta a golurilor pentru ferestre cu latura > 1,5 m (pentru cldiri cu H>9m situate n zone seismice de grad 8, 9) i n zona paleilor cu seciune redus.

stlpiori

7

Consolidarea zidriei de crmid cu stlpiori din b.a. (continuare) Stlpiorii din b.a. se vor amplasa la colul interseciei i ramificaiei n funcie de

forma cldirii i gradul de protecie antiseismic. Consolidarea pereilor din zidrie prin stlpiori i centuri din b.a. prezint i

urmtoarele avantaje: - mbuntirea legturii dintre suprastructura din zidrie i unfrastructura cldirii; - mbunttirea condiiilor de stabilitate ale pereilor nali, n special cei slbii cu

goluri; - realizarea unor panouri de zidrie consolidate cu elemente din b.a. (stlpiori i

centuri, panouri care au o capacitate de rezisten i de deformare post-elastic mult superioar zidriei simple);

- mbuntirea conlucrrii plinurilor (paleilor) de zidrie; - reducerea pericolului de expulzare a zidriei i de dislocare a marginilor

golurilor apropiate i localizarea degradrilor provocate de aciunea seismic

La cldirile de zidrie cu structur tip sal se prevd stlpiori i centuri intermediare din b.a. n funcie de mrimea panoului.

Stlpiorii: beton minim B150, b.a., dimensiune minim 25 cm. Armarea stlpiorilor cu bare verticale minim 412 mm OB37 sau 410 mm

PC52. Barele se leag cu etrieri 6 mm la 20 cm ndesii n zonele de nndire ale barelor verticale. Procent minim de armare 1,2 %.

Stlpiorii din b.a. se vor ancora n fundaiile cldirii n funcie de natura efortului transmis prin:

a) prelungirea armturii verticale n fundaia continu pe o lungime de minim 1 m (ntinderea);

b) printr-un cuzinet din b.a. dac se transmit eforturi de compresiune.

h< 3m

H

L

centur intermediar A = hl

A < 24 m2 gr. 6 A < 18 m2 gr. 7 A < 20 m2 gr. 8, 9

stlpiori

zidrie

la structuri n cadre

8

a)

B100

centura

min

1m

Obs.: n zone seismice nu se fac zidrii simple. Ancorarea se realizeaz pe o poriune > 1,00 m.

b) Cnd se transmit compresiuni.

60

cuzinetB100

A A

Conlucrarea stlpiorior cu zidria se asigur prin introducerea unor armturi din OB 6 mm sau plase sudate n rosturi orizontale la distana de 60 cm.

Armtura se extinde n zidrie pe o poriune de 50 cm simetric fa de stlpiori.

Sect. A A

pentru colturi

etrier 6/606/6050

50m

in4

etrier 6/206/60

412 OL37410 PC52

5050

ntr-o zon seismic este obligatoriu stlpiorul. Legtura ntre zidrie i stlpiori se poate realiza i cu ajutorul unor pene.

Obs.: Execuia stlpiorilor se face concomitent cu zidria.

9

50

60

paleii: n zonele seismice se va face armarea paleilor cu 2 bare 6 mm la distana de

60 cm. n zona golurilor apar paleii.

Consolidarea zidriei prin centuri de b.a. Centurile din b.a. se vor prevede obligatoriu n dreptul pereilor portani i de

rigidizare la nivelul planeelor i la niveluri intermediare la cldirile tip sal. Centurile vor alctui un sistem nchis, continuu, de ncadrare a panourilor de

planeu. Centurile planeelor ndeplinesc un rol multiplu: - transmit ncrcrile gravitaionale de la un nivel la altul i preiau eforturi de

ntindere care apar datorit tasrilor neuniforme, aciunii forelor seismice i a eforturilor din contracie dilatarea centurilor asigur conlucrarea planeelor cu pereii portani i de rigidizri;

- asigur conlucrarea planeelor din elemente prefabricate i sporirea rigidittii acestora;

- atenueaz concentrrile de tensiuni ce pot aprea n jurul discontinuittii planeelor. Ex.: goluri mari, ntrnduri i ieinduri pronunate;

- mbuntesc comportarea pereilor din zidrie la aciunea seismic prin crearea mpreun cu stlpiorii a unui sistem de nrmare din b.a.;

- la planeele din elemente prefabricate (tip fii) se recomand ca transmiterea ncrcrii verticale s se fac prin betonul de monolitizare, chiturile situate la nivelul planeelor vor avea nlimea egal cu cel puin grosimea planeului.

n mod curent nlimea centurilor pereilor portani esteriori ai casei scrii i a celor portani interiori de rigidate mare care alctuiesc elementele principale ale structurii antiseismice vor fi de 15 25 cm.

Limea centurii va fi ega cu cea a peretelui dac peretele este < 30 cm. Dac peretele este mai lat, atunci ctre exterior se execut zidrie.

26/6

10

Armarea longitudinal a centurilor se face cu bare al cror diametru depinde de nlimea cldirii i gradul zonei seismice. Barele longitudinale vor fi legte cu etrieri 6. Seciunea minin de armare longitudinal este dat n tabel.

Barele longitudinale se vor prelungi obligatoriu la coluri i intersecii pe o lungime minim egal cu de 40 diametre n centura n care se ancoreaz. nndirea barelor longitudinale se va asigura prin suprapunere i legare pe o lungime de 40 diametre. n aceeai seciune se vor nndi maxim 50% din bare.

Armarea minim a centurilor din b.a.

Nr. de bare i bar (grad seismic) H (m)

Nr. min. 6 7 8 9

< 4 4 - 9

1 2, 3

9 ... 12 4 > 12 ... 15 5

4 10 4 10

4 12

4 12

4 14

4 12

Alctuirea planeelor la structuri din zidrie portant Tipul de planeu se alege n funcie de nlimea cldirii i gradul de seismicitate. Condiii impuse planeelor: - s formeze diafragme orizontale rigide (aibe), care s preia ncrcarea

seismic; - s fie plane i coplanare; - s ncarce uniform pereii; - se recomand planeele din b.a. monolit sub form de plci armate pe 2

direcii i panouri mari din b.a.

Tipuri de planee utilizate: - b.a. monolit sau din elemente prefabricate cu suprabetonare continu de minim

4 cm grosime; - panouri sau semipanouri din b.a. prefabricat mbinate pe toate laturile cu bare

sudate sau bucle i prin monolitizare; - elemente prefabricate de tip fie prevzute cu bare sau bicle de legtur la

cele 2 extremiti; - planee cu grinzi i corpuri de umplutur, se recomand acelai tip de planeu

la toate nivelurile.

Pentru a asigura rigiditatea planeului se vor lua urmtoarele msuri: - rezemarea planeului pe perei portani i de rigidizare se va face prin

intermediul centurilor din b.a.; - golurile de dimensiuni mari prevzute n planee se vor ntri la margine cu

centuri sau grinzi; - elementele prefabricate care formeaz planeul se vor lega ntre ele n dreptul

reazemului cu bare sudate sau bucle; - pe centurile planeului ancorarea n centurile marginale se va face prin

suprapunerea buclelor cu etrierii centurii pe minim 10 cm, cuprinznd cel puin 2 bare longitudinale sau prin sudarea mustilor de etrieri speciale de ancorare.

Msuri de consolidare a elementelor nestructurale: Elementele nestructurale se ancoreaz i se rigidizeaz astfel nct s nu se

produc ruperea sau cderea lor din cauza aciunii seismice, evitnd accidentarea oamenilor, avarierea sau agravarea degradrilor structurii de rezisten.

11

Se vor lua msuri constructive de armare, rigidizare i ancorare a pereilor despritori, courilor de fum, arpantelor, frontoanelor, cornielor, aricelor i copertinelor.

Calculul structurilor din zidrie la aciunea seismic Principii de calcul (structuri rigide cu perei din zidrie) Calcului structurilor rigide cu perei din zidrie la aciunea seismica se efectueaz

asemenea structurilor cu diafragme avnd elemente specifice ce rezult din caracteristicile de alctuire i comportare a structurilor din zidrie.

Proiectarea structurilor se face astfel nct s se asigure gradul de protecie antiseismic astfel:

1) n cazurile relativ frecvente de apariie a unor cutremure de intensitate redus sau moderat, construcia s nu sufere avarii n structura de rezisten. Se accept eventuale deteriorri n unele elemente nestructurale.

2) n cazul unui cutremur puternic cu intensitate maxim previzibil pentru amplasamentul considerat, avnd o probabilitate redus de apariie, s fie evitat prbuirea parial sau total a construciei obinndu-se limitarea avariilor n structura de rezisten.

Calculul structurilor din zidrie se face dupa 2 metode; a) calculul n domeniul elastic sub aciunea ncrcrilor seismice convenionale. Se

aplic principalele ipoteze referitoare la corpurile elastice, cu anumite particulariti care rezult din caracteristicile de deformaie ale zidriei;

b) calculul n domeniul postelastic. Se analizeaz comportarea structurilor cu diafragme din zidrie solicitate pn la epuizarea capacitii lor de deformare.

a) Calculul n domeniul elastic Structura de zidrie este alctuit din diafragme pline sau cu goluri. Diafragmele se

consider ca (schema static) nite console verticale ncastrate la baz i cu legturi ntre ele la nivelul fiecrui planeu.

Seciunea diafragmei din zidrie poate fi dreptunghiular, n form de T, U.

b2b1

bz

B2B1

l

b

bz = limea nivelului de conlucrare

Db1 < 1,50 m Db2 < 1,50 m Db1 = 0,2 H Db1 < B1/2 Db2 < B2/2 Db1 < l/2 Db2 < l/2

S

k hk T

N M

12

Notm cu b = grosimea diafragmei bt = Db1 +b + Db2 H = nlimea total a diafragmei

max

13

nivel de calcul

l

h

h/2

Nv

p

xyxy x

La solicitrile de compresiune excentric n planul diafragmei se calculeaz pentru urmtoarele stri limit:

a) Starea limit de rezisten. Se caracterizeaz prin atingerea deformaiiilor de rupere n fibra extrem comprimat. Se consider zona comprimat plastificat n ntregime. Pentru calcul se admite ipoteza repartizrii uniforme a efortului de compresiune avnd valoare egal cu rezistena de calcul a zidriei;

b) Starea limita elastic. Se caracterizeaz prin atingerea deformaiei elastice limit n fibra extrem comprimat. Pentru calcul se admite variaia liniar a efortului de compresiune. Valoarea maxim din diafragm (R F Y) este rezistena de calcul a zidriei;

c) Starea limit de fisurare, prin anularea tensiunilor de compresiune ntr-una din fibrele extreme (s2 = 0). Pentru calcul se admite s2 = 0.

Calculul momentelor ncovoietoare capabile corespunztoare fiecrei stri limit: Mcap r = N er Mcap e = N ee Mcap f = N ef

unde: N = fora axial minim datorit ncrcrilor gravitaionale care apar n gruparea special de ncrcri

er, ee, ef = excentricitile forei axiale n raport cu CG al seciunii corespunztoare fiecreia din strile limit menionate

X = lungimea zonei comprimate a seciunii gt = seciunea dreptunghiular sau cu talp n zona ntins

bRNX

r = , 771,0

31= ee

Xye

bRNX e

=2

,

6e

e fis = ;

- coeficient flambaj - coeficient care ine seama de eventuala aplicare excentric a ncrcrii

gravitaionale n raport cu planul diafragmei de zidrie R - rezistena de calcul la compresiune a zidriei

Calculul forei tietoare (T) asociat fiecruia dintre momentele ncovoietoare capabile determinate pentru strile limit a, b, c.

Se va considera ca nivel de calcul, seciunea amplasat la jumtatea nlimii etajului.

Starea limit de rezisten a diafragmei de zidrie simpl la cedarea n seciunea nclinat datorit tensiunii principale de ntindere.

a) z

rMT capasr

= , rupere

b) z

eMT capase

= , elastic

c) z

fMT capasf

= , fisurare

14

Z= braul de prghie al rezultantei ncarcrii seismice orizontale aplicate deasupra seciunii de calcul n raport cu aceast seciune

Fora tietoare capabil la cedarea n seciunile nclinate datorit tensiunilor principale de ntindere se stabilete n funcie de starea limita de rezisten respectiv, care se caracterizeaz prin deschiderea fisurilor n trepte, fie n rosturile orizontale i verticale i prin rosturi i crmizi pe ntrega nlime a panoului de zidrie.

Valoarea efortului principal maxim: [ ] pcc

pp R

c++= 2max

2max 42

1

c

c AN

=

unde: cA - aria comprimat (activ) a seciunii max - efort tangenial maxim

xbT

=

5,1max

pc - coeficient de corecie, pentru seciuni dreptunghiulare = 1 pentru seciuni triunghiulare = 0,8

Acest coeficient ine seama de neconordana dintre punctul n care tensiunea principal are valoare maxim i centrul de greutate al seciunii active pe care se dezvolt tensiunile max, c .

pR = rezistena de calcul a zidriei la tensiunile principale de ntindere

pp

cpppcap Rc

Rlx

c

+=

1

cS - momentul static al zonei comprimate l - lungimea diafragmei

Fora tietoare capabil la cedarea n seciuni nclinate datorit tensiunilor principale de ntindere:

NlT bfcapfcap 4,0= Fora tietoare capabil la forfecare n rosturi orizontale:

)4,0(ANR

lbcT f

ffcap +

=

a) Starea limit de rezisten la forfecare n rostul orizontal se caracterizeaz prin depirea forei de frecare de pe zona ariei comprimate;

b) Starea limit de rezisten la forfecare n rostul orizontal se caracterizeaz prin depirea ntr-o seciune a rezistenei limit la forfecare.

Se nsumeaz rezistena la forfecare a zidriei n rosturi neesute cu rezistena dat de frecare.

fc = coeficient care exprim concordana dintre curba de variaie a tensiunii tangeniale i rezistena la forfecare

15,0 K=fc , n funcie de raportul lz / fR = rezistena de calcul la forfecare a zidriei n seciuni cu rosturi neesute

Pentru proiectarea structurilor se va determina fora tietoare capabil a diafragmei de zidrie simpl.

15

Calcului structurilor din zidrie la aciunea seismic (continuare)

Metode de proiectare antiseismic: 1) Metoda de proiectare curent: obtigatorie pentru construcii curente (locuine

social culturale, agrozootehnice, industriale). Metoda consider simplificat aspectele comportrii dinamice i liniare a structurii. 2) Metoda bazat pe considerarea proprietilor de deformare nelinear a

structurii - pentru construcii de importan deosebit din b.a. sau oel.

1) Metoda simplificat de calcul. Calculul la capacitatea portant. Ipoteze:

- planee suficient de rigide pentru a distribui ncrcrile; - prin redistribuirea ncrcrilor pot fi antrenate elemente care mai au rezerve de

rezisten; - efectele neconcordanei dintre comportarea efectiva si ipotezele fcute asupra

redistribuirii ncrcrii; se corecteaz printr-un coeficient al condiiilor de lucru; - pentru calculul la torsiune al structurii i pentru verificarea fundaiilor se accept

ipoteza distribuirii solicitrilor orizontale n funcie de capacitarea de rezisten a elementelor;

- se consider c elementele de b.a. nglobate n zidrie conlucreaz cu aceasta; - la pereii cu goluri pentru ui i ferestre se ia in calcul efectul favorabil al

ncrcrilor.

a) Schema de calcul Diafragmele se consider console ncastrate la baz avnd la nivelul planeului

legturi cu celelalte elemente. Nivelul de ncastrare se consider la nivelul superior al fundaiilor la cldirile cu

subsol sau al soclului la cele fr subsol. Dac subsolul are o rigiditate mult mai mare dect suprastructura nivelul de ncastrare se consider la nivelul planeului peste subsol.

b) Stabilirea elementelor verticale portante ale structurii. Se delimiteaz din ansamblul cldirii, se stabilesc limile de conlucrare ale tlpilor elementelor.

c) Determinarea ncrcrilor seismice de calcul: - Perei plini

16

- Perei cu goluri; a) elemente cu legaturi pendulare: b) elmente cu legaturi ncastrate elastic:

Se calculeaz ncrcarea seismic de calcul. Se calculeaz ncrcarea seismic de nivel.

I) Calculul capacitii de rezistent a structurii

=

=

=

=

ti

iij

jk

nkk TcmS

1

Calculul se face n mod curent la fiecare nivel. La structurile cu compartimentare deas, uniform alctuite, se admite calculul numai pentru nivelul de baz cu formula de mai sus. unde: Tcij - fora tietoare capabil minim a diafragmei i la nivelul "j" - coeficientul ncrcrilor prin care se ine seama de efectul torsiunii

m - coeficientul condiiilor de lucru n -numrul nivelurilor cldirii t -numrul total al diafragmelor pe direcia de calcul Sk -sarcina orizontal seismic de nivel, la nivelul k

Obs: se determin capacitatea portant pentru fiecare diafragm exprimat sub forma forei tietoare capabile la nivelul " 0" alegnd valoarea minim a acestei fore determinate pentru una din urmtoarele solicitri: - compresiune excentric n planul pereilor; - forfecarea rostului orizontal; - eforturi unitare principale de ntindere.

1. Zidrie simpl:

cc

CM SRzz

eNz

MT === 25,10

17

0eAS cc =

RNAc 25,1

=

unde: Ac - aria comprimat TCM - fora tietoare capabil la solicitri de compresiune excentric Mc - momentul ncovoietor maxim capabil al diafragmelor respective la nivelul de

calcul N - sarcina gravitaional maxim aferent diafragmei la nivelul de calcul z - distana pe vertical de la seciunea de calcul la punctul de aplicaie al

rezultantei forelor orizontale R - rezistena de calcul a zidriei la compresiune

ccc

CM SRzz

eARz

eNz

MT ==== 25,125,1 00

2. Zidrie ntrit cu stlpiori ==

z

MT cCM )(1

Nzbb yNSRSRz

+

unde: Rb - rezistena de calcul la compresiune a betonului Sb - momentul static al ariei comprimate de beton n raport cu centrul de greutate al

armturii ntinse Sz - idem pentru Ac a zidriei yn - distana de la centrul de greutate al armturii ntinse la axul care trece prin

punctul de aplicaie al forei gravitaionale N Fora tietoare capabil la compresiune excentric n planul pereilor pentru montanii diafragmelor cu goluri se corecteaz lund n considerare efectul buiandrugilor ncastrai elastic.

II) Capacitatea de rezisten la forfecare n rostul orizontal a) Compresiune excentric cu excentricitate mic: - pentru seciuni dreptunghiulare la care le

61

0 <

ii

fi

icf

lbA

fRAT

=

+= )7,0(5,1 0

unde: Rf - rezistena de calcul la forfecare a zidriei

li l

b

18

0 - efortul unitar de compresiune la nivelul de calcul AN

=0

f - coeficient de frecare

i

eii A

S=

S momentul static al suprafeei cuprinse ntre marginea seciunii i axa ce trece prin CG al seciunii n raport cu aceast ax

- pentru seciuni dreptunghiulare cu excentricitate mare la care le61

0 >

5,175,0 NfTcf =

- pentru zidrie ntrit cu stlpiori (zidrie complex): ++= aaaiaacf RAARANfT )()(5,0

unde: Aai - suma seciunilor barelor verticale din toi stlpiorii peretelui considerat Aa - seciunea barelor din stlpiorut de pe partea prins Ra - rezistena de calcul a armturii

III) Capacitatea de rezisten la eforturi principale de ntindere - pentru seciuni I, T, L:

pi

ipcp R

ART 08,01

+

=

- pentru seciuni dreptunghiulare:

p

pcp R

lbRT 08,01

5,1+=

unde: Rp - rezistena de calcul a zidriei la eforturile principale de ntindere (aceast rezisten se amplific cu n = 1,2)

- coeficient care depinde de excentricitatea relativ 0e

e

Pentru zidria complex se vor respecta relaiile pentru centuri i armturi din rosturi orizontale:

et

i

i

aaccp h

lRAT

=

2

=

i

i

i

aascp l

lRAT

2

unde: Aac - aria armturii din centuri, destinat a prelua numai solicitrile seismice i aria total de armatur din rosturile totale ale zidriei pe nlimea unui nivel

asA - aria armturii, din stlpiori din poriunea mijlocie a peretetui (fr armturile stlpiorilor marginali)

il - suma lungimilor de perete aferente stlpiorilor din poriunea mijlocie

2 STRUCTURI DIN DIAFRAGME DIN B.A.

19

Sunt alctuite din perei verticali distribuii pe 2 direcii legai in plan orizontal cu planee.

Diafragmele au rigiditate mare n planul lor. Dac sunt aezate la distane mici, eforturile din ncrcrile orizontale sunt reduse iar armarea rezult constructiv. Dac sunt aezate la distane medii sau mari solicitrile sunt importante iar armarea rezult din calcul. Proiectarea, dei respect principiile calculului n domeniul elastic prin: evaluarea forelor seismice, conformarea i alctuirea structurii, ine seama de posibilitatea trecerii structurii n domeniul neelastic de lucru al aciunii seismice mari. Se consider c energia introdus n structur este disipat n mare msur prin deformaii plastice ductile. La diafragmele pline cu H / 3 > 5 disiparea energiei este concentrat la baz

(plastifierea se face greu dac armarea este slab). La diafragmele cu goluri disiparea energiei: prin formarea de articulaii plastice ductile

la capetele buiandrugilor. Buiandrugii sunt: - disipatori de energie; - montanii: linie elastic.

Clasificarea diafragmelor: 1. Dup dispunerea n plan:

a) dese sau tip figure: se preteaz execuiei inducnd in elementele structurii eforturi relativ mici. Sunt formate din perei longitudinali i transversali amplasai la distane de maxim 4 m. Se recomand pentru locuine. Elementele portante ale structurii preiau ncrcrile gravitaionale i orizontale. ncperile sunt delimitate de diafragme, modificarea ulterioar a compartimentrii fiind imposibil. Avantaje: consum redus de OB, indici de cost favorabili.

Fiecare diafragm preia : - ncrcri gravitaionale repartizate triunghiular sau trapezoidal; - un procent din ncrcarea seismic de calcul (proporional cu rigiditatea

diafragmei).

b) rare sau tip celular: sunt alctuite din diafragme longitudinale i transversale aezate la distane de maxim 12 m . Se recomand la structuri pentru coli, cldiri administrative, existnd posibilitatea de a se recompartimenta. Planeele (prefabricate sau monolite) reazem pe diafragme i n exterior pe stlpi din b.a. (elemente portante din b.a.). ncrcarea seismic este preluat numai de diafragme (elementele verticale portante nu preiau seism). ncrcarea gravitaional este preluat de: diafragme, elemente portante. Diafragmele vor fi sufficient de rigide pentru a prelua n ntregime ncrcara seismic.

20

c) cu nucleu central: alctuite dintr-o zon central cu diafragme din b.a. (zon ce cuprinde casa scrii, ascensor) i stlpii dispui pe conturul cldirii. Acest sistem se preteaz la cldiri tip punct. Planeele reazam pe stlpi. Nucleul susine partea central a cldirii, preia integral solicitarea seismic.

d) structuri cadre - diafragme: conlucreaz ntre ele pentru preluarea ncrcrilor seismice. Formele n plan pot fi:

- tip bar , lungime limitat, rosturi antiseismice la 50 60 m; - tip punct , , avnd la mijloc casa scrii, ascensorul. n cazul structurilor pe

cadre se dubleaz stlpii, riglele. Forma n plan a diafragmelor se alege a.. s elimine sau s reduc la minim

nesimetriile de mase i rigiditi pentru a evita efectele nefavorabile ale torsiunii generale. La proiectare se vor lua msurile:

- se vor evita forme cu disimetrii accentuate T, L, separndu-se cu rosturi antiseismice; - tronsoanele aceleiai cldiri vor avea acelai numr de niveluri; - prin distribuia diafragmelor se urmrete s se obin la fiecare nivel coincidena centrului de greutate CG cu centrul de rigiditate al ansamblului; - diafragmele se vor dispune dup direcii perpendiculare a.. s se ncarce ct mai uniform sub aciunea ncrcrilor verticale; - se vor dispune obligatoriu diafragme n zonele de capt ale tronsoanelor, n jurul casei scrilor pentru asigurarea rigiditii; - este obligatoriu ca diafragmele s formeze un sistem monoton, se refer la executarea diafragmelor din acelai material, cu aceleai caracteristici geometrice pe toate nivelele ; - nlimea nivelelor s fie constant;

21

- este obligatorie suprapunerea golurilor de ui i ferestere pe vertical.

e) cldiri cu parter elastic:

La parter structura este alctuita din stlpi b.a. pe care reazem planee, ncepnd cu etajul I structura este din diafragme. Nu se recomand n zonele cu grad seismic > 7, pentru c apar solicitri n zona de schimbare brusc a rigiditii.

Se recomand ca stlpii nivelului flexibil s se continue i la primul nivel cu diafragme sub form de ngrori ale diafragmelor.

2. Dup forma cldiri: - de tip punct; - de tip bar; - de tip L, H, T.

3. Dup conformarea diafragmelor: - lamelare; - cu bulbi; - T, L.

4. Dup raportul H / L: - lungi H / L > 5, efecte de ncovoiere preponderente; - medii 2 < H / L < 5; - scurte H / L < 2, predomin fora tietoare.

5. Dup forma lor: - pline; - cu goluri.

stlpi

diafragme

22

Alctuirea structurilor de diafragme din beton armat

Conformarea de ansamblu Se va asigura o conformare seismic, satisfcnd urmtoarele condiii:

- adoptarea unor forme n plan, care s evite disimetrii pronunate n distribuia maselor i rigiditilor;

- dispunerea ct mai simetric a diafragmelor n raport cu axele principale ale structurii; - distribuirea ct mai uniform a diafragmelor n planul structurii; - meninerea unei distribuii identice n plan a diafragmelor la toate nivelurile, evitnd

variaii brute ale rigiditii pe nlimea cldirii; - meninerea, pe ct posibil identic, la toate nivelurile, a poziiei i dimensiunilor golurilor

de ui i ferestre. Pentru reducerea tensiunilor provocate n structur de variaiile temperaturii

exterioare, lungimea tronsoanelor cuprinse ntre 2 rosturi, va fi l = 45 ... 50 m. Se recomand o infrastructur sub form de subsol general. Infrastructura se va alctui astfel nct s formeze un ansamblu spaial cu rigiditate mare pe orice direcie.

Elemente constructive i principii de armare a diafragmelor Materiale folosite:

beton de clas: - Bc15 pentru cldiri de tip curent cu regim de nlare redus sau mediu (maxim P+10E); - Bc20, Bc30: la numr mai mare de niveluri sau pentru solicitri mai mari sau distane mari

ntre diafragme, eventual numai la niveluri inferioare. armtur de rezisten i constructiv alctuit din bare independente minim 6 mm, PC52, PC60

sau plase sudate STNB 5 mm.

Forme de seciuni: diafragmele pot fi:

23

a. lamelare; b. cu bulbi simetrici sau ntr-o singur parte; c. cu tlpi, rezultate din ncruciri cu alte diafragme perpendiculare,

simetrice sau ntr-o singur parte.

Se prevd bulbi sau tlpi la cldiri: - amplasate n zone cu grad de protecie antiseismic < C; - cu diafragme rare n zone cu grad de protecie antiseismic < E; - cu mai mult de P+4E, n zone cu grad de protecie antiseismic < E.

Grosimi minime ale inimii i tlpilor: - b, hp > 14 cm; - b, hp > Hnivel / 20

Dimensiuni minime pentru bulbi: - hp > 20 cm; - bp > lf / 7; lf lungimea de flambaj.

bmin = 14 cm bp > 2,5b, dac bp hp < 1200 cm2; bp > 2,0b, dac bp hp > 1200 cm2.

Necesitatea prevederii de bulbi rezult din condiia ca: 55,020 +

i

t

AA

n

pentru zone cu grad protecie antiseismic > E; 50,020 +

i

t

AA

n

pentru zone cu grad protecie antiseismic < E.

''0cbhR

Nn =

unde: Rc - rezistena de calcul a betonului la compresiune pentru inimi i tlpi b - grosimea diafragmelor h - nlimea seciunii transversale a diafragmelor At - aria tlpilor (bulbilor) Ai - aria inimii

Se va evita amplasarea golurilor pentru ui i ferestre n apropierea capetelor diafragmelor.

De la marginea golului pn la captul diafragmei va fi o distan mai mare de 1,20 m. Pentru distane mai mici de 1,20 m, zona respectiv se va trata ca un stlp.

La diafragmele avnd goluri decalate de la un etaj la altul se recomand ca lungimea plinului ntre goluri nvecinate de la 2 niveluri succesive fie de cel puin 60 cm.

Armarea diafragmelor

> 1,20 m

60cm

24

I. Armarea n cmp a diafragmelor

1. Armtura de rezisten: rezult din calcul. Se prevede atunci cnd Q > 0,5 bhRt. Rt - rezistena de calcul la ntindere a betonului.

Armarea se face cu reea din bare verticale i orizontale sau plas.

d < 30 cm pentru bare verticale d < 25 cm pentru bare orizontale

Se vor utiliza bare cu min = 6mm.

Independent de rezultatul din calcul se va prevede o armare continu cu caracteristicile armaturii de rezisten, n urmtoarele cazuri:

- la parterul cldirilor cu n < P + 4E; - ia parter i etaj 1 pentru cldiri cu n > P + 4E.

Tabel cu procente minime de armare: Grad prot.

antiseismic Bare orizontale Bare verticale

< E 0,20 0,15 > E 0,25 0,20

2. Armtura constructiv: nu rezult din calcul. Se prevede lund n considerare experiena acumulat i comportarea favorabil a structurii pe diafragme n timp.

Armtura constructiv preia solicitrile din: contracia betonului, dilataia termic, redistribuirea eforturilor datorit curgerii lente a betonului. Se recomand folosirea plaselor sudate i a carcaselor preconfecionate.

Avantaj: meninerea poziiei corecte n timpul turnrii. Armtura constructiv poate fi continu i discontinu:

a) armtura continu: se prevede, dac nu rezult din calcul, la toate nivelurile la: cldiri cu g.p.a > E; cldiri cu g.p.a < E, cu diafragme rare sau nucleu central; la diafragme cu solicitri suplimentare determinate de temperatur; la calcane (perei terminali); la rosturi; la pereii casei scrii.

n celelalte cazuri, la ultimul nivel, pentru a prelua eforturile suplimentare datorit dilatrii planeului teras. b) armtur discontinu: se prevede sub form de:

carcase verticale, dispuse la maxim 2,5 m legate cu centuri orizontale la partea superioar a fiecrui nivel;

carcase verticale, de o parte i de alta a golurilor de ui.

d

25

Carcasele verticale vor fi formate din 4 - 6 bare cu min 8 mm i etrieri 6 mm la 20 25 cm.

Centurile orizontale se vor amra cu 48 n afara armturii prevzute n centura de la nivelul planeului.

Etrieri marca 3 6 / 20 cm vor traversa rostul de turnare al diafragmei. La diafragme cu grosimea de 15 cm se folosesc 410 PC52 sau 68.

II. Armarea capetelor diafragmelor Diafragmele sunt solictate la compresiune excentric. Capetele diafragmelor se vor arma cu carcase din bare verticale legate cu etrieri. OB37 PC52 g.p.a. min = 10 10 < E 12 10 > E

Procentul minim de armare depinde de excentricitate: e0 = M / N OB 37 PC 52 , PC 60

< h / 4 0,075 0,05

> h / 4 0,120 0,08

Procentul maxim de armareeste 1,00 %.

100

1006,0

min

min

bhpAA

pbhA

aa

a

+

>

unde: Aa - aria armturii de rezisten DAa - aria diferitelor armturii cu mai mic dect armturii de rezisten

Armarea capetelor se realizeaz: - pe 0,1 h, unde h este nlimea seciunii transversale a unei diafragme - pe 6b1, la tlpi, unde b1 este grosimea tlpii

26

Detalii de armare a capetelor diafragmelor: lamelare - continue - discontinue

cu bulbi - continue - discontinue

27

cu tlpi -continu - discontinu

- armarea interseciilor diafragmelor -continu - discontinu

28

ndirea plaselor sudate: - se va face pe 1 ochi+5cm ntre axele barelor extreme ale fiecrei plase din

cuprinsul ndirii, dac pe lungimea de petrecere exist minim 2 bare dispuse pe cealalt direcie.

- petrecerea se face pe o distan > 40d, dac pe lungimea de ndire exist minim o bar.

- pe distane > 60d, dac nu exist nici o bar pe cealalt direcie.

Plasele sunt legate cu agrafe: - 40 gr / mp < 8 mm; - 60 gr / mp > 8 mm.

ndirea barelor independente:

29

prin ancorare Lungimi minime de

ancorare sau ndire Elem. Armtura OB 37 PC 52, 60

Bare orizontale inclusiv cele din

centuri Fr ciocuri

60 d 40 d

Cu ciocuri 45 d

Fr ciocuri 60 d

45 d

V E R T I C A L

Bare verticale Minim 60 cm pentru

barele cu rol de rezisten

prin sudur, pentru: - bare verticale cu > 16 mm din OB 37; - bare verticale cu > 20 mm din PC 52, 60.

Acoperirea din beton: pentru bare i etrieri: 1,5 cm; pentru bare verticale din bulbi i capete: 2,5 cm.

Se vor folosi bare fr ciocuri, care favorizeaz turnarea i compactarea betonului.

Calculul diafragmelor metoda simplificat

Structurile se consider alctuite din elemente structurale orizontale pe dou direcii. Calculul se face separat pe cele dou direcii. Pentru structurile curente, calculul la

actiunea seismic se face la ncrcri convenionale conform P100-1 / 2006. Defomaiile planeelor care se consider aibe orizontale se realizeaz n raport cu

deformaiile diafragmelor daca L/B 5. Etape de calcul:

1. Stabilirea schemei de calcul; 2. Stabilirea seciunii active a diafragmei; 3. Stabilirea ncrcrii seismice totale; 4. Repartizarea ncrcrii seismice de calcul la diafragmele structurii n funcie de

rigiditate; 5. Calculul eforturilor N, T, M n diafragmele structurii; 6. Dimensionarea i verificarea diafragmelor.

1. Stabilirea schemei de calcul La ncrcri orizontale se consider o grind verical cu seciune:

30

Nivelul de incastrare se stabileste in functie de rigiditatea de ansamblu a subsolului. Daca rigiditatea subsolului e mai mare, in raport cu cea a suprastructurii, incastrarea se considera la nivelul planseului peste subsol.

Scheme dinamice de calcul: a) mase concentrate n dreptul planeului; b) mase uniform distribuite pe nlime; c) masa planeului se consider concentrat n dreptul planeelor.

a) b) c)

2. Stabilirea seciunii active a diafragmelor verticale Pentru a delimita forma seciunii transversale a diafragmelor pline verticale este

necesar stabilirea seciunii active zona de conlucrare ntre diafragme.

bp = bst + bdr+ b bp = bst (dr)+ b

bst 2

lst

bp10H

H nlimea total a cldirii h nlimea seciunii transversale a diafragmei

1 2 3 4 incarcare seismica

a - a

a - a

h

bp lst ldr

bst bdr

bp

31

3. Stabilirea ncrcrii seismice = mTSF db )( 11 , fora tietoare de baz conform P100-1 / 2006.

unde: Sd(T1) ordonata spectrului de rspuns de proiectare corespunztoare perioadei fundamentale de vibraie T1;

g1 factor de importan expunere al construciei; m masa total a cldirii, calculat ca sum a maselor de nivel mi; l factor de corecie care ine seama de contribuia modului propriu fundamental

prin masa modal efectiv asociat acestuia, care are valoarea l=0,85 pentru construcii cu mai multe deschideri i mai multe niveluri.

4. Repartizarea ncrcrii seismice orizontale de calcul la diafragmele structurii ncrcrile orizontale aplicate centric se repartizeaz la diafragme proporional cu

rigiditatea acestora. Rigiditatea de ansamblu a unei diafragme este egal cu ncrcarea orizontal necesara pentru a produce la capatul superior al diafragmei o deplasare unitar 1 =

i

i

f

n care: i - ncrcarea orizontal

fi sgeata

5. Calculul momentelor de ineie echivalente La construciile la care se iau n considerare att deformaiile din ncovoiere ct i

cele de lunecare, repartizarea ncrcrilor orizontale la diafragme se face n funcie de rigiditatea de ansamblu echivalent la diafragme (funcie de momentul de inerie echivalent calculat n funcie de tipul de diafragm).

La diafragme pline se pune condiia ca egalitatea sgeilor diafragmei s fie la X=0,8H.

'

1

1

2GAHEI

I E+

=

La diafragme cu goluri se clasific n funcie de coeficientul de monolitism . ( se calculeaz n funcie de caracteristicile geometrice i proprietile

materialului): diafragme cu goluri mici < 10; diafragme cu goluri mijlocii = 1...10; diafragme cu goluri mari < 1.

= H =

=

=

1

13

2

1

,16 p

k k

krp

im

m

r

a

cI

IhEE

ek

i

++=

pi

i

mm

p

ii

p

m

AAc

I11

)2(1 1

2

1

2' )2(25,281,

kr

r

r

r

aAKI

II

k

k

k

ek

+

=

32

Se calculeaz CG ale montanilor iar distana ntre CG se noteaz L1=2c1, L2=2c2

2ak lungimea de calcul a riglei de cuplare = 0,35 hr = 40 cm

Kbhr

k =

12

3r

r

bhIk

=

6. Calculul eforturilor n diafragme - Metoda simplificat Diafragme pline: diafragmele se considera console ncastrate la nivelul planeului

peste subsol sau nivelul fundaiei. M,T se calculeaz n seciunea de ncastrare a consolei.

Diafragme cu goluri mici: se calculeaz ca diafragme pline. Se verific buiandrugii (riglele de cuplare) la T i M provenite din lunecarea care apare la nivelul buiandrugului pe nlimea unui etaj.

Fora tietoare Tkr care apare n rigola de cuplare de la nivel K se calculeaz:

Am1 Im1

L1=2c1 L2=2c2

Am3 Im3 Am2 Im2

l0

l=l0 +2

K

he

he

Tk

Tkr Tkr

l= 2

a

T

M

33

Tkr = I

ST kk 1, He

Mkr = Tkr a

unde: Tk,k - 1 - fora exterioar la nivelul buiandrugului; S - momentul static al seciunii care tinde s lunece n raport cu CG al seciunii

diafragmei; I - momentul de inerie al seciunii transversale a diafragmei n raport cu CG al

seciunii.

Diafragme cu goluri mijlocii: pentru calculul diafragmelor monotone la acionarea ncrcrilor orizontale exist:

a) metoda cadrelor nlocuitoare; b) metoda structurii continue echivalente.

Diafragme monotone - caracteristicile geometrice ale seciunii i ale materialului s fie identice pe toate nivelurile:

- hetaj constantant; - golurile s fie suprapuse i s aib aceleai dimensiuni la toate nivelurile; - dimensiunile riglelor de cuplare s fie aceleai la toate nivelurile; - ncrcrile orizontale s varieze pe nlimea construciei dup legi simple - ncrcri uniform distribuite la vnt i triunghiulare la seism;

- planeele s fie nedeformabile n planul lor astfel nct s impun deplasri identice din translaiile tuturor diafragmelor structurii.

a) METODA CADRELOR NLOCUITOARE n locul diafragmelor cu goluri se va considera un cadru la care stlpii sunt montanii

iar riglele sunt buiandrugii (rigle de cuplare). - Se determin CG ale montanilor; - Se stabilete deschiderea de calcul a cadrului C; - Se calculeaz momentele de inerie I ale montanilor i rigiditile practice la distorsiune; - Se calculeaz momentele de inerie ale buiandrugilor.

Im1

he

he

Im2

Ir

Am1 Im1

L

Am2 Im2

h

he

L

h

he

L/2 L/2

S3

S2

S1

Tr3

Tr2

Tr1

Tr2

Tr3

34

Se consider egalitatea sgeilor la nivelul cel mai apropiat de 0,8H. Momentul de inerie echivalent va fi:

=

+

=

p

im

es

kAH

II

I

i1

2

00

0

1

coeficienii depind de numrul de nivele, tipul diafragmei i rezult din tabele.

Momentele n montani: Mmi = ks * qs*

mij

mi

IIH 2

100

2

ks - din tabele in functie de i

= pm

p

i k

k

m

rr

hEI

a

c

EEI

i

echk

1

,6

b) METODA STRUCTURII CONTINUE ECHIVALENTE Se aplic la structuri cu P+6E pn la P+11E. n locul structurii reale cu legturi

orizontale se utilizeaz o structur echivalent cu legturi continue pe zona golurilor la distante dx ( infinit mici).

Se nlocuiete sistemul de ecuaii liniare corespunztor structurii reale cu legturi discrete, printr-o singur ecuaie diferenial cu coeficieni constani.

Se utilizeaz graficele funciilor efortutilor secionale rezultate prin rezolvarea ecuaiilor difereniale.

Momentele ncovoietoare n montani vor avea urmtoarele expresii:

++=

),(1

332

2

32

)(

ss

m

m

m

HqI

IM

i

i

i

),(4

3

23

)(,

s

j

jri

isr

a

cIa

cIhHqTechi

ech

i

=

Funciile s , s sunt exprimate prin abace de unde se scot valorile.

qs

S5

S4

S1

S2

S3 dx

l0 l0/2

Se nlocuiete.

35

Diafragme cu goluri mari: se pot neglija momentele de ncastrare a buiandrugilor, se consider c diafragma lucreaz ca o consol plin, cu seciunea transversal egal cu suma seciunilor transversale ale montanilor iar momentul de inerie egal cu suma momentelor de inerie ale montanilor.

ncrcrile orizontale: se repartizeaz la montani proporional cu momentul de inerie. Fiecare montant se va calcula ca o diafragm plin.

7. Dimensionarea seciunii de beton a diafragmei Rezistene de calcul

- beton din bulbi i tlpi rezistena se va corecta cu un coeficient m1 = 0,75 corespunztor elementelor turnate vertical i avnd una din dimensiuni mai mic de 30 cm.

Rc = m1 Rc - beton din inima diafragmei m2 = 0,70 exprim influena excentricitilor i

neomogenitilor inerente rezultate din tehnologia de execuie. Rc = m1 m2 Rc = 0.75 x 0.70 x Rc

Condiia de rezisten la alctuirea seciunii de beton a diafragmei se va stabili cu relaia: N / Ab + M / Wb Rc unde: M, N eforturile de calcul

Ab , Wb aria respectiv modulul de rezisten al zonei active coeficientul de flambaj

Verificarea grosimii diafragmei Grosimea i oportunitatea prevederii de bulbi sau tlpi se va stabili dup condiiile:

ro 1,5 At / Ai + 0,35 r g.p.a. > 7 ro 1,5 At / Ai + 0,45 r g.p.a. 7

unde : r = 0,5 + 0,5 Aa2 / Aa1

h

At Aa2

h

h/2

36

ro = "

cbhRN

ro efortul unitar mediu de compresiune At aria seciunii tlpii Ai aria seciunii inimii N efortul axial de calcul: ncrcri normate din gruparea special r coeficient care ine seama de raportul armturii de la cele dou capete ale diafragmei 0,7 < r < 1 Aa1 aria armturii din zona ntins Aa2 aria armturii din zona comprimat

Stabilirea dimensiunii inimii diafragmelor: Qc 1,5bhRt , Qc fora tietoare de calcul

n cazul aciunii seismice Qc se va stabili considernd valoarea cea mai mare dat de relaiile: Qc 1,5 Q Qc Q

MM caz

Q, M valorile forei tietoare i momentul ncovoietor ale diafragmei sau montantului n cazul diafragmelor cu goluri.

- =1 pentru : Tcap QM

MQ 3= , QT fora tietoare total pe ntreaga construcie

- =

MMQ

Qcap

T3 cnd Tcap Q

MMQ 3>

Calculul valorilor se va face la nivelul de baz a structurii i se consider constant pe zona A.

Calculul la compresiune excentric al diafragmelor pline sau cu goluri se va face utiliznd abace i calculnd caracteristicile de ncercare.

Dimensionarea armturii verticale din capetele diafragmelor a) Seciuni simetrice - calculul caracteristicilor de ncrcare a seciunii m, n

zona B

zona A Hp

h

H niv

H niv

H niv

H niv

37

n = cRbh

N ; m = cRbh

M2

unde: b grosimea inimii h nlimea seciunii transversale - seciunea de armtur necesar

Aa1 = Aa2 = a

c

R

Rbh

,

coeficientul de flambaj stabilit n funcie de forma seciunii: - pentru capetele rigidizate prin diafragme perpendiculare sau bulbi cu lf /bp 4, =1 - pentru capetele cu bulbi cu 4 Qb

Qb fora preluat de beton Qb = 0,5bhRt , pentru zona A Qb = 0,7bhRt , pentru zona B Qc = Qb deci armtura orizontal nu rezult din calcul ci se prevede constructiv. n A0niv nu este cuprins armtura din centurile .......ate n grosimea peretelui.

Verificarea n seciunile orizontale de la nivelul rosturilor de turnare Aria total vertical Aav care asigur legatura ntre poriunile separate prin rostul de turnare se calculeaz cu relaiile:

Aav = a

c

RNQ

8,02,0

pentru g.p.a. 7

H / h 1 0,75 0,50 1 0,85 0,70

38

Aav = a

c

RNQ

8,03,0

pentru g.p.a. < 7

N fora axial ce se exercit asupra seciunii active. Seciunea activ a diafragmelor se stabilete conform dispoziiilor constructive. Determinarea este valabil i pentru zona mijlocie a seciunii care iar este semnificativ pentru calculul momentului de inerie dar are importan pentru calculul seciunii active la eforturi axiale i a ncrcrii verticale aferente diafragemei. Pentru calculul deformaiilor produse de forele tietoare seciunea activ se ia egal cu seciunea inimii fr considerarea conlucrrii tlpilor.

Aria seciunii active a montantului: Amt = k

bh ,

Amt - aria seciunii active a montantului pentru calculul deformaiilor produse de forele tietoare

Verificarea seciunii riglelor de cuplare

Stabilirea seciunii active a riglelor de cuplare pentru calculul deformaiilor produse de moment

- Pentru planee prefabricate sau turnate ulterior diafragmei nu se consider conlucrarea cu planeul (fig.1).

- La planeele turnate odat cu diafragmele se va lua hr inclusiv limea planeului (fig.2).

br = 0,15l0 hr , l0 lumina buiandrugului

Pentru calculul deformaiilor produse de forele tietoare: Art = k

hbrr

Verificarea la ncovoiere a riglelor de cuplare Calculul se face ca pentru seciuni simplu armate, seciunea trebuie s respecte

relatia: Qrc 2br hr Rt Se calculeaz momentul maxim n seciunea de ncastrare a riglei i se determin: Aa =

ar

r

RhM

85,0 , Aa armatura longitudinal care lucreaz la ncovoiere

Etrierii se vor verifica cu formula:

Aaetr = ra

e

c

r

hRnaQ

)8,0(

| a l0

| a a-a

h r

br

fig.1

a-a

br

fig.2

h r

39

unde: Qrc fora tietoare de calcul pentru rigla de cuplare ae distana ntre etrieri n numrul de brae ale etrierului

Dac dimensiunea riglei de cuplare satisface relaiile: l0 / hr 1,5; b 22cm, se adapteaz un sistem de armare cu armaturi nclinate.

Aai = sin2 a

r

RQ

STRUCTURI DIN PANOURI MARI DE BETON ARMAT PREFABRICAT

Structura este alctuit dintr-un ansamblu de diafragme verticale (transversale i longitudinale) i orizontale (planeu). Se formeaz o structur rigid spaial, capabil s reziste la aciunea ncrcrilor orizontale i verticale.

Elemente generale: - se realizeaz industrializarea procesului de execuie a cldirilor; - panourile mari prefabricate au dimensiuni corespunztoare limii celulelor

funcionale ale cldirilor i sunt mbinate ntre ele n vederea alctuirii ansamblului structural.

Caracteristici: - procesul de execuie e transferat n ntreprindere i poligoane de prefabricate;

40

- se confecioneaz prin procedee de nalt productivitate. Pe antier se execut operaii de montare, asamblare a elem.pref., crescnd astfel productivitatea muncii i reducndu-se consumul de manopera;

- scurtarea duratei de execuie; - reducerea consumului unor materiale de baz; - eliminarea aproape total a materialului lemnos; - asigurarea unei caliti superioare.

Se realizeaz tipizarea acestor construcii, corelat cu condiiile tehnico-economice. Pentru cldirile de locuit se fac serii de seciuni cu caracter de prefabricate unificate. La alegerea tipului de seciune de cldire , se recomand adoptarea unui numr minim de seciuni n fiecare serie, dar suficient pentru acoperirea tuturor tipurilor de apartamente.

Utilizarea de cataloage de elemente prefabricate conduce la: - posibilitatea de execuie concomitent la mai multe tipuri de cldiri sau trecere de la o

seciune la alta; - folosirea unui numr restrns de travei i deschideri modulate i unificarea nlimii

etajului; - adoptarea unor forme regulate n plan; - verificarea dimensiunilor i poziiei uilor i ferestrelor; - meninerea unei organizri identice a partiului la toate nivelele cldirii; - obinerea de faade variate prin modificarea unor elemente de panouri de perei

exteriori sau ale elementelor neportante din faade, parapete din balcoane, logii, atice i adoptarea de finisaje variate;

- asamblarea variat a seciunilor componente.

Eficiena structurilor din panouri mari e condiionat de modul de alctuire al panourilor, gradul de echipare i finisare n ntreprinderi, gradul de prefabricare a elementelor nestructurale i a instalaiilor. Se va acorda atenie deosebit concepiei i modului de realizare a mbinrilor dintre panouri, precum i operaiilor executate pe antier (armarea, cofrarea i betonarea mbinrilor), controlul calitii i finisarea suprafeei. Pentru a crete gradul de industrializare a execuiei cldirii se recomand ca i infrastructura s se execute din elemente prefabricate ( planeele i pereii subsolului).

Alctuirea structurii de rezistent Structura din panouri mari trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

- s asigure preluarea tuturor ncrcrilor verticale i orizontale i transmiterea lor direct la fundaii;

- s fie corect conformat antiseismic, respectndu-se condiiile prevzute n P100/2006;

- s fie corect conformat sub aspectul rezistenei la aciunea unor tasri inegale.

Cldirile vor fi prevzute cu rosturi de deformaie i anume: a) rosturi de dilataie amplasate la distane de maxim 60 m; b) rosturi de tasare n caz de necesitate la distane

41

La proiectare se va urmri ca rosturile s ndeplineasc mai multe funcii: - rosturile se vor executa exclusiv prin dublarea pereilor portani dintre tronsoane; - rosturile de deformaie se vor realiza att n suprastructur ct i n infrastructur

(pereii subsolului i fundaiei ). Dac rostul nu traverseaz fundaia, aceasta va trebui verificat la solicitri provenite din aciunea indirect a ncrcrilor orizontale pe direcia longitudinal;

- limea rosturilor > 4 cm la suprastructur i > 2 cm la infrastructur.

Din punct de vedere al modului de alctuire al schemei structurale, structurile se clasific n:

1) sistem fagure 2) sistem celular

Recomandri pentru proiectare la alctuirea i dispunerea diafragmelor. - Rigiditatea de ansamblu a diafragmelor transversale i longitudinale trebuie s fie ct

mai apropiate asigurnd perioade proprii de vibraie apropiate i o comportare similar pe ambele direcii.

- Dispunerea n plan a diafragmelor ct mai simetric pentru a reduce n msur ct mai mare eforturile defavorabile de torsiune general.

- Diafragmele trebuie s fie coplanare evitndu-se dezaxrile care produc concentrri importante de eforturi.

- Diafragmele vor fi continue pe toat limea, lungimea tronsonului ntre 2 rosturi mrind rigiditatea i rezistena cldirii i evitnd apariia unor eforturi suplimentare locale.

- Diafragmele vor fi continue pe toat nlimea cldirii asigurnd transmiterea direct a eforturilor verticale prin pereii subsolului la fundaii.

42

- Trebuie s existe un raport judicios ntre plinuri i goluri de ui i ferestre; golurile trebuie dispuse suprapus.

- Distana ntre diafragme nu va depi pe nici o direcie 7,2 m. - La amplasarea pe terenuri cu tasri inegale pe direcie longitudinal tronsoanele

trebuie s fie prevzute cu ir continuu de diafragme interioare fr decalri i fr ntreruperi.

Recomandri pentru perei exteriori longitudinali - S fie elemente portante la aciunea ncrcrilor verticale. - S mreasc rigiditatea, rezistena i stabilitatea diafragmelor transversale prin

realizarea unor tlpi la capetele acestora. - S sporeasc rigiditatea i rezistena de ansamblu a cldirii la aciunea ncrcrilor

seismice - S constituie elemente rezistente la aciunea unor tasri inegale.

Recomandri pentru alctuirea planeelor - S formeze diafragme rigide n planul lor, capabile s transmit i s repartizeze

ncrcrile verticale la diafragmele orizontale. - Amplasarea casei scrilor i a golului pentru lift se va face astfel nct s nu scad

rigiditatea i rezistena structurii - Golurile pentru scri se vor amplasa simetric fa de axele cldirii.

CC C

C

panouri planseu

Recomandri pentru alctuirea suprastructurii i infrastructurii - Suprastructura va fi alctuit din panouri care formeaz diafragme verticale

3

2

4

3

PLANSECTIUNE

- Infrastructura se recomand s fie cu subsol general; e necesar s formeze un ansamblu cu rigiditi mari pe ambele direcii

- Legtura ntre infrastructur i suprastructur trebuie s asigure o conlucrare efectiv. Pereii subsolului vor fi din b.a. monolit sau panouri prefabricate

Recomandri pentru alctuirea pereilor

1. Panouri b.a prefabricat 2. mbinri verticale 3. mbinri orizontale 4. Panouri planeu

43

- Pereii exteriori formai din panouri, trebuie s fie elemente plane, cu nlimea nominal de 2,70 m, lungimea nominal a panoului s fie egal cu distana interax a unei celule constructive

- Dimensiunile geometrice nominale ale panoului de planeu s fie egale cu distana interax a celulei dup cele 2 direcii

- Se recomand ca limea panourilor de planeu s fie < 3,6m - Panourile de perei pot fi pline sau cu goluri. Se recomand confecionarea unui panou

pentru fiecare celul spaial. - Panoul e alctuit din 3 straturi:

un strat de rezisten amplasat spre interior, clas minim C16/20 (Bc20) cu grosime > 10 cm pentru 6 nivele i > 12 cm la mai mult de 6 nivele

termoizolaie un strat de protecie din beton armat spre exterior, de minim 6 cm

41

2 3

termoizolatie

strat de protectie

strat de rezistenta

A

A

B

B

A-A B-B

1- Musti orizontale necesare mbinrilor verticale 2- Musti verticale 3- Urechi de agare 4- Armtur cu continuitate prin sudur

- Pe conturul panoului exist alveole sau praguri necesare trasmiterii eforturilor tangeniale.

- Panourile pentru perei interiori pot fi pline sau cu goluri de u i se execut din beton greu cu grosimea de 14 cm la cldiri pn la 5 nivele i 16 cm peste 5 nivele.

- Pentru a obine mbinri capabile s preia ncrcri orizontale, feele laterale sunt prevzute cu un sistem de profiluri, alveole sau praguri.

Armarea panoului interior rezult din calcul. Variantele de armare a panourilor sunt: a) Armare cu plase confecionate din srm tras trefilat b) Armare local cu carcase i bare izolate confecionate din OB37, PC52 c) Armare local cu carcase ntreptrunse dispuse perpendicular pe planul panoului. d) Golurile de u se bordeaz cu bare verticale.

44

bare bordarepla

sa

suda

ta

carcasa sudata

carcase locale

STRUCTURI DIN PANOURI MARI PREFABRICATE DIN BETON ARMAT

mbinri Prin mbinarea panourilor prefabricate se va urmri s se realizeze din elemente

izolate (panouri), diafragme verticale i orizontale continue i rigide n planul lor, care n ansamblu s se comporte ca o structur cu diafragme din b.a. monolit. Principala funcie a mbinrii dintre panourile mari care alctuiesc structura de rezisten, const n restabilirea continuitii structurii astfel nct aceasta s prezinte sub aciunea ncrcrilor verticale i orizontale o comportare similar unei structuri monolite.

La mbinarea panourilor de perei exteriori se va urmri asigurarea izolrii termice i a etanrii mpotriva ptrunderii umiditii atmosferice.

Pentru alctuirea mbinrilor se vor respecta urmtoarele principii:

45

a) asigurarea capacitii de preluare a tuturor tensiunilor ce apar n zonele respective pe baza calculului de ansamblu al structurii

b) mbinrile se vor dimensiona i alctui astfel nct sub aciunea ncrcrilor normate verticale i orizontale nct solicitarea s fie n domeniul elastic, deformaiile i fisurile rmnnd n limitele admise de exploatare normal a cldirilor. Pentru solicitri mai mari dect cele normate (ex.: cutremur de intensitate ridicat) sau a unor situaii accidentale (ieirea din lucru a unor elemente structurale) mbinrile trebuie s aib ductilitate ridicat astfel nct prin comportarea lor elasto-plastic s se evite ruperi casante i prbuirea parial sau total a cldirii.

c) evitarea concentrrilor de tensiuni d) asigurarea unei execuii simple, cu coninut redus de materiale i manoper,

posibilitatea efecturii controlului calitii lucrrilor executate.

Condiii 1) trasmiterea eforturilor de compresiune s se fac prin beton, a eforturilor de ntindere

prin armturile nndite prin sudur, petrecere sau bucle. 2) transmiterea eforturilor tangeniale s se fac prin alveole sau praguri. 3) mbinrile s se plastifieze la solicitri foarte mari pentru a evita prbuirea cldirii.

Clasificarea mbinrilor 1) dup poziia n construcie:

- mbinri verticale; - mbinri orizontale.

2) dup modul de distribuie al mbinrii: - cu legturi distribuite pe conturul panourilor; - cu legturi concentrate la colurile panourilor.

Cu legturi distribuite pe conturul panourilor:

panouprefabricat

3 4

2

1

imbinari orizontale

1

1 - armtur longitudinal n stlpiori 2 - musti (legturi trasversale n stlpiori) 3 - armturi longitudinale n centuri 4 - armturi transversale n centuri

46

Cu legturi concentrate la colurile panourilor:

panouprefabricat sta lp isor

b .a. Bc25

Cea mai frecvent este prima variant i se folosete n special n zone seismice. Are o comportare bun din punct de vedere al rezistenei i rigiditii structurii.

A doua variant are unele avantaje tehnologice, dar prezint dezavantaje din punct de vedere al impreciziei de execuie, avnd i rezerve mai mici de rezisten la aciuni accidentale. Betonul de monolitizare va fi min C 20/25 ( Bc25). Se recomand clasa s fie cu o treapt mai ridicat dect clasa betonului din panourile prefabricate.

intin

dere

com

pres

iune

S L

Panourile de perei se clasific dup modul de preluare a ncrcrilor, astfel: a) portante sau de rezisten (preiau ncrcrile de la pereii superiori i de la planee

i le transmit fundaiilor);

p la nse u

b) autoportante (preiau ncrcrile de la pereii superiori);

47

p lanseu

c) purtate preiau numai greutatea proprie. n acest caz se vor lua msuri pentru ca ncrcrile de la planeu s nu se transmit peretelui ( s nu se formeze reazeme).

m a te l a s t i c

Prin monolitizarea panourilor de perei i planeu se obin diafragme ncastrate la nivelul planeului peste subsol sau n fundaii. Schema static se va considera o consol ncastrat la baz.

intin

dere

com

presiu

ne

SV

MTN

L1

L1 L

armatura longdin imbinariverticale

N N

Fora axial N se transmite de la un element la altul prin mbinrile orizontale. Din momentul ncovoietor apar lunecri L1, iar fora tietoare produce lunecri n rosturile orizontale ( L ) care sunt preluate de fora de frecare din rostul orizontal. L = lunecarea orizontal n rost (este preluat de armtura din mbinri) N = greutatea poriunii deasupra rostului f = coeficient de frecare ( f = 0,35 0,45 ) mbinri verticale Se realizeaz prin executarea unor stlpiori din beton armat ntre panourile de

perei. Dup posibilitatea de execuie i posibilitatea de verificare exist mbinri deschise sau nchise.

mbinrile deschise pot fi pe una sau pe ambele pri. Avantaj: posibilitatea executrii sudrii mustilor;

- efectuare direct a controlului calitii; - se recomand pentru ncrcri mari. Dezavantaj: - necesitatea cofrrii mbinrii i eventuale rectificri a feei betonului monolit; mbinrile nchise nu permit executarea sudrii mustilor i nici controlul de calitate: - legtura ntre panouri se realizeaz prin suprapunerea buclelor de armtur fr sudur.

48

mbinrile verticale se realizeaz ntre pereii de faad (2 i unul interior) sau ntre 2 de faad i ntre cei interiori. n mbinrile verticale se obin legturile prin musti sudate cu eclise sau cu bucle.

Numrul i diametrul barelor depinde de : a) mrimea tensiunilor tangeniale din mbinri i de considerente constructive; b) barele de armtur se vor monta astfel nct s permit turnarea i

compactarea corect a betonului; c) armturile longitudinale din stlpiori au rolul de a prelua tensiunile de

ntindere.

Recomandri ntr-o mbinare vertical vor fi minim 5 legturi orizontale pe nlimea unui nivel.

Legturile ntre panouri: a) sub form de bucle ( din OB37,PC52, PC60), vor fi de minim 8 mm suprapunere

pe minim 10 cm; b) prin musti sudate din bare OB37 sau PC52 min 10 mm sudarea se face

direct sau cu ajutorul barelor eclis care s aib oel de aceeai calitate; c) lungimea cordoanelor de sudur trebuie s fie minim 8 diametre la OB37 i

minim 10 diametre la PC52 i PC60; d) barele longitudinale s fie minim 10 mm, arie 1,5 cm2; e) nndirea se va face prin sudur.

mbinri nchise

I. II. deschise pe o directie III. deschise pe ambele directii

sudura betonmonolitizare

1 betonmonolitizare

1 armtur longitudinal Obs.: Sudarea barelor eclis de musti se face cu cordoane de sudur pe ambele pri ale barelor nndite.

mbinri orizontale

49

Se realizeaz sub forma unor centuri ,dispuse la nivelul fiecrui planeu n lungul pereilor ce formeaz diafragme verticale.

Rolul centurilor : - asigurarea legturii pe direcia vertical a panourilor de perei i n plan orizontal a

panourilor de planeu. - preiau si transmit tensiunile normale si tangeniale care apar n diafragme sub aciunea

ncrcrilor orizontale i verticale. - contribuie la redistribuirea eforturilor n structura n cazul ieirii accidentale din lucru a

unei diafragme - preiau parial tensiuni de ntindere ce apar din comportarea de aib a planeelor sau n

cazul unor tasri inegale a terenului de fundare.

> 8 c m> 5 c m > 6 c m

Se dispun centuri pe toi pereii care formeaz diafragme verticale la fiecare nivel. Se vor alctui astfel nct s permit turnarea i compactarea betonului precum i controlul vizual. - nlimea centurii = grosimea planeului. - limea minim 8 cm dac feele laterale ale panoului sunt verticale. - 5cm la partea inferioar cnd sunt evazri. - 6 cm la partea superioar ntre dini.

Pentru transmiterea direct a eforturilor normale de compresiune se recomand rezemare redus dar continu.

Rezemarea panoului de perete pe centur se face n 2 moduri: a) pe un strat de mortar de poz; b) cu subbetonare - betonul turnat n centur ptrunde n rostul special prevzut ntre planeu i perei. n ambele cazuri panoul de planeu este aezat pe calaje.

Armarea centurii - cu bare longitudinale continue; - la capetele centurii armtura longitudinal se va ancora n centura perpendicular

prin sudur sau petrecere.

mortarde poza 2

cm

beton demonolitizare

50

n cazul I betonul de monolitizare este turnat naintea montrii peretelui. n cazul II betonul de monolitizare se toarn dup montarea panoului de perete

superior. Cazul II se ntlnete la cldiri cu 5 nivele, grad seismic 6,7,8,9 i are avantaje

privind transmiterea eforturilor normale si tangeniale.

Structuri din panouri mari

Etanarea rosturilor. Izolarea hidrofug. Pentru a nu ntrupe continuitatea diafragmelor verticale nu se utilizeaz izolaii

hidrofuge bituminoase ntre infrastructur i pereii portani. Hidroizolaia orizontal: un strat de mortar de ciment cu dozaj sporit (2 cm) sau cu

adaos hidrofug (minim M100). Hidroizolaia vertical pe soclu tencuial de mortar de ciment. Hidroizolaia vertical a pereilor subsolului depinde de umiditatea pmntului, la

W normat se execut 2 straturi de bitum aplicate la cald. mpiedicarea ascensiunii capilare prin pereii subsolului se realizeaz printr-un beton bine compactat. Eliminarea excesului de W prin: ventilarea subsolului.

Etanarea rosturilor ntre pereii exteriori:

51

Se va urmri etanarea acestora, deci o sigurana mare fa de infiltraiile de ap. Recomandri:

- profile orizontale prevzute cu lcrimar; - crearea unui gol de decompresiune pus n legtur cu exteriorul; - rosturile s se execute din interior.

Detaliile de etanare ale rosturilor s permit deformaiile stratului exterior sub aciunea variaiilor de temperatur.

Apa care ptrunde n interiorul rosturilor s se dreneze spre exterior.

Sistemul de etanare a rosturilor: 1) Rosturi nchise cu ecran etan; 2) Rosturi nchise cu ecran cu funcionare mecanic; 3) Rosturi deschise.

Se recomand sistemul 3.

Sistemul 1: se trateaz rosturile orizontale i verticale. Chitul de etanare trebuie s fie continuu, cu grosimea minim l0 mm, situat n

acelai plan retras cu minim 20 mm fa de planul faadei. Condiii impuse: aderen bun fa de feele laterale, s urmreasc deformaia

panoului, durabilitatea. Se vor utiliza drituri pe baz de rini sintetice. La rosturi adnci, spre interior se vor

utiliza materiale elastice: vat sau psl, polistiren celular. Sistemul 2: conform acestuia n rostul vertical se formeaz un gol de

decompresiune legat cu exteriorul cu nite fante amplasate la intersecia rosturilor orizontale cu cele verticale.

Rolul: ventilarea golului de decompresiune i eliminarea diferenelor de presiune. Ctre exterior rostul se nchide cu mortar de ciment cu adaos de aracet.

Sistemul 3: ca i sistemul 2, doar c nu se nchide spre exterior golul de decompresiune.

La toate sistemele, la rostul vertical ct i la cel orizontal se utilizeaz folie de butarom de 1 mm grosime lipit cu prenandez. Hidroizolaia va avea o bucl n dreptul rostului pentru a permite urmrirea deformaiei panourilor de faad.

Ctre interior se realizeaz i o termoizolaie.

chit

hidroizolatie

termoizolatie

Obs.: de la un nivel la altul se va asigura petrecerea, foliilor de butarom.

Etanarea rosturilor

52

2

1

mortar cu adaosde aracetfolie PVC

2

1

gol decompresiune3,4(profilePVC)

Detaliu de rost 2

1 3

Calculul structurilor cu diafragme alctuite din panouri mari prefabricate Calculul cuprinde: 1. determinarea ncrcrilor care acioneaz asupra construciei; 2. calculul eforturilor n seciunea n care se fac verificri; 3. dimensionarea (verificarea) elementelor structurale: panouri (a), mbinri (b).

Specific structurilor din panouri mari se fac urmtoarele verificri: a) verificarea panourilor nainte i dup execuia monolitizrilor; b) verificarea panourilor la decofare, transport, manipulare i transport.

Scheme de calcul Se consider structura din panouri mprit n diafragme verticale, se consider

diafragmele ca fiind console ncastrate n infrastructur asemenea celor din b.a.monolit. Dimensionrile i verificrile se vor face dup metoda strrilor limit. Panourile i mbinrile se vor dimensiona i verifica pe baza relaiilor: a) efort de calcul < rezistena de calcul; b)solicitare de calcul < capacitate portant.

Schema structural de calcul -trebuie s corespund modului de realizare a mbinrilor dintre panouri i

comportrii reale a acestora sub aciunea ncrcrilor seismice. Acest calcul se efectueaz pe baza principiilor i prin metode aplicate pentru diafragme monolite.

Tipuri de scheme structurale: - console elementare formate din iruri de panouri suprapuse; - console complexe formate prin conlucrarea a 2 sau mai multe console elementare.

1 - folie din butarom, 2 - band de polistiren celular lipit,

cu aracet, 3 - termoizolaie.

53

Se vor verifica planeele considerate ca diafragme orizontale, concentrnd ncrcri din seism n dreptul diafragmelor verticale.

Varianta 1: mbinrile orizontale dintre panouri asigur continuitatea diafragmelor, n timp ce mbinrile verticale nu sunt dimensionate pentru a mpiedica lunecarea relativ a marginilor panourilor alturate.

S K 1 S K 2 S K 3

S K

P L A N P L A N S E U

Varianta 2: consolele se formeaz prin solidarizarea marginilor verticale ale consolelor elementare.

mbinrile verticale sunt dimensionate pentru a mpiedica lunecarea respectiv. Sistemul 2 are o capacitate de rezisten la aciunea orizontal, superioar sistemului 1.

Clasificarea mbinrilor dup modul de comportare: 1) mbinri elastice: ce se comport elastic pn aproape de atingerea strii limit

de rezisten. Creterea deformaiilor la rupere se face prin scderea brusc a tensiunilor angeiale n mbinri.

2) mbinri elasto-plastice: au o comportare iniial elastic pn aproape de atingerea strii limit de rezisten dup care nainte de rupere se produc lunecri importante fr ca din mbinare s scad sensibil.

Curent se folosete ipoteza 1. Eforturile secionale n diafragme N, T, M se calculeaz prin metode obinuite ale

mecanicii: material omogen, izotrop cu comportare elastic. La structuri din panouri, gradul de monolitizare fiind mai redus eforturile secionale

se vor amplifica cu c"-coeficient de comportare i care este: c = 1 pentru planee la ncrcare verticale, c = 1,2 pentru panouri de perei, mbinri verticale i orizontale i planee la

solicitri n planoul lor. Dimensionarea i verificarea panourilor de perei : 1) Verificarea capacitii de rezisten la compresiune cu flambaj

WM

AN

= 2,1 Se va face calculul pe o fie de lime variabil aflat n situaia cea mai

defavorabil cu luarea n considerare a flambajului. Momentul ncovoietor, pe o fie vertical peretele se consider articulat la nivelul

planeelor.

54

Lungimea de flambaj: ef hKl =

unde: K-coeficient ce se stabilete cu grafice n funcie de modurile de rezemare i raportul h/l

l

h

Coeficientul de zveltee redus:

t

l f=

unde: t grosimea panoului prefabricat )1(8,0 += b

b

RE

Eb modul de elasticitate - coeficient de curgere lent a betonului, 2,1= - raportul ntre ld i ncrcarea total - din grafice

0.1 0.2 0.7

0.10.20.30.5

1

O

lo/t=0

lo/t=0.35

t

'4,0)(3,0 220 eeeeeee psiis ++++= 0e - excentricitatea de calcul se - suma excentricitilor de la marginea superioar a panoului ie - suma excentricitilor de la marginea inferioar a panoului pe - excentricitate cauzat de defectele de planeitate ale panoului

Nm

e =' , excentricitate produs de aciunea ncrcrii orizontale (seism, vnt) 4321, eeeee si +++=

1e - excentricitate provenit din dezaxarea mbinrilor n raport cu panoul considerat i au panourile suprapuse (excentricitate structural)

2e - excentricitate provenit din rezemarea dezaxat a panourilor de planeu i din greutatea structurii de protecie la panourile de perei exteriori n 3 straturi

3e - excentricitate provenit din abaterea planului median al panoului fa de poziia teoretic (cauza dezaxrii neomogenitatea beronului)

4e - excentricitate provenit din abateri la pozarea panourilor la montaj (excentricitate accidental); 4e = 1,5 ... 2 cm

55

Verificarea capacittii de rezisten la fore tietoare: Qc

hlRthAR taa + )3,08,0(

Q fora tietoare de calcul c - coeficient de comportare r lungimea seciunii diafragmei h nlime etaj t grosimea diafragmei

aR - rezistena de calcul a armturii aA - aria total a armaturii orizontale din diafragm pe nlimea unui nivel inclusiv armtura longitudinal din centur

Dimensionarea i verificarea mbinrilor mbinri verticale

LcARARRha aatc ++ 8,0'6,0

2

A'

b

a

b

htL = aa ART = 8,02min a limea minim a alveolelor

hnb2

= , coeficient de reducere

n numrul de alveole tc RR , - rezistena de calcul la compresiune i la ntindere a aria seciunii de beton a centurii mbinarea vertical se verific n ipoteza formrii unor bucle de compresiune pe

zona mbinrilor supuse la un effort 2= .

Capacitatea de rezisten la lunecare, este dat de suma capacitii de rezisten a acestor bucle a betonului din centur i a armturii orizontale pe nlimea unui nivel.

Aa - aria total a. armturii transversale din mbinarea vertical i a armturii longitudinale din centur

L - fora de lunecare pe nlimea unui nivel - tensiunea tangenial n dreptul mbinrii verticale calculat cu Juravski t - grosimea panoului

Capacitatea de rezisten n stadiul plastic a mbinrii verticale solicitate la lunecare:

aa ART = 8,02min

56

mbinarea orizontal 1 - mbinare cu pene din b.a. 2 - mbinare cu subbetonare

1 - mbinare cu pene din b.a. Verificarea compresiunii, la extremitatea panoului, n contact cu mbinarea

orizontal: cRc

unde: - coeficient de corecie ce depinde de modul de rezemare a centurii egal cu cel al panoului; 7,0= - n caz cnd panoul de planeu ptrunde n mbinare

c coeficient de comportare - tensiunea maxim de compresiune calculat cu luarea n considerare a

excentricitii ie i se .

Verificare la compresiune a stratului de mortar: > eRm4,0

depinde de modul de realizare al structurii de mortar, 6,0= - pentru mortar de poz 8,0= - pentru mortar ndesat

Verificarea la lunecare: 0LeQ

Q - fora de lunecare capabil a unei pene de b.a. 0L - fora de lunecare pe ansamblul mbinrii orizontale

2 - mbinri cu subbetonare Verificarea se face cu relaia:

0'8,0

2LcARReQ aac +

unde: aA' - aria armturii verticale dintre panourile de perei suprapui i din mbinrile verticale (stlpiori) aferente diafragmelor respective exclusiv armtura folosit pentru preluarea tensiunii de ntindere din solicitarea de compresiune excentric.

0L - fora de lunecare pe ansamblul mbinrii orizontale tAL = 0

t grosimea panoului A - aria diafragmei

a limea minim a alveolei pe ansamblul mbinrii orizontale

Construcii cu structur din celule spaiale prefabricate

Generaliti. Soluia constituie o modalitate de a permite industrializarea construciilor (cldiri de

locuit). Clasificare:

57

- dup rolul n cldire a) celule spaiale ca elemente portante, ele formeaz structuri de rezisten a

cldirii; b) ca elemente autoportante introduse ntr-o structur de rezisten

Avantaje: - reducerea consumului total de manoper; - posibiliti de execuie n ntreprinderi a elementelor de nchidere (perei de faad

i compartimentare), a instalaiilor interioare i a lucrrilor de finisaj; - scurtarea timpului de execuie.

80%

20%

60%

40%

70%

30%

I II III

I - cldiri cu structur din zidrie portant i planee prefabricate II - cldiri din panouri mari prefabricate III - cldiri spaiale Pentru confecionarea celulelor se utilizeaz beton armat n structura de rezisten

iar pentru reducerea greutii totale a cldirii se recomand betoane uoare. Celula spaial este un element paralelipipedic avnd una sau toate 6 feele

nchise.

Tipuri de celule spaiale - celula spaial cu o singur fa plin, planeul interior sau exterior i stlpi pe

coluri. Poate fi planeul supererior sau inferior; p la n s e u s u p e r io r

g r in d a

s ta lp

- celula spaial cu 3 fee pline: planeul superior + 2 perei transversali; p la n s e u s u p e r io r

p e re teg r in d a

s ta lpp e re te

- cu 4 fee pline - planeul inferior i superior i cei 2 perei transversali. n planul longitudinal se formeaz un sistem de cadre. Planeul superior se toarn separat i se monolitizeaz cu restul structurii;

58

p la n se u su p e rio r

p e re tep o rtan t

g rind as ta lp

p la n se u in fe rio r

p e re tep o rta n t

- celule spaiale cu 5 fee pline: planeu superior + planeu inferior i cu 3 perei portani. n funcie de tehnologia de execuie exist sistem tip clopot, la care planeul inferior se fixeaz ulterior i tip tunel la care panoul de faad se fixeaz ulterior;

planseusuperior

peretetransversal

planseuinferior

peretelongitudinal

placutemetalice

L

B

- celule spaiale cu 6 fee pline. Se pot executa, prin procedeul clopot sau tip pahar. Dimensiunile celulelor spaiale se stabilesc innd seama de necesiti de ordin funcional al locuinelor i de condiiile impuse de tehnologie, i de posibilitile de transport i de montaj. Limile B = 3 - 3,60 m i L = 5,40 - 7,20 m.

Cldirea din celule => prin suprapunerea celulelor spaiale i transmiterea ncrcrilor de la o celul la alta. Dup modul de transmitere a ncrcrilor mbinrile pot fi n zone de col sau continue. Se prefer soluia cu rezemare continu.

Tipuri de structuri din celule spaiale Dup modul de amplasare al celulelor n cldire se pot obine structuri tip fagure

care se recomand n special la locuine. Se pot realiza cldiri de locuine, cmine, hoteluri i se pot obine cldiri cu 5 - 10 nivele inndu-se seama de gradul de seismicitate al zonei. Pentru a obine spaii mai mari i posibiliti de a organiza mai flexibil spaiul construit se pot realiza i cldiri cu celule spaiale portante, avnd feele longitudinale libere. n acest caz pe direcia longitudinal este necesar asigurarea unei contravntutri a cldirii prin turnarea unor diafragme rare sau prin executarea unor nuclee rigide. Ultimul sistem va fi cu numr redus de nivele amplasate n zone cu seismicitate redus. Se recomand pentru coli sau spaii comerciale. n plan orizontal celulele se aeaz alturat obinnd un perete dublu cu un strat median de aer. Grosimea minim a peretelui => din condiia de rezisten i din condiii tehnologice, este 7 8 cm. Pentru a spori rigiditatea acestor perei se pot realiza nervuri verticale situate spre exterior. Sistemul asigur izolare termic i fonic.

Planeele => prin suprapunere au alctuire dubl. Faptul c e un planeu dublu contribuie la sporirea rigiditii. Sporete izolarea fonic.

Celula spaial n plan

59

7 4 75 10 5

nervuri derigidizare

B=3.60 B=3.60

LL7 7 7

Cldiri de tip fagure

celula partiala

Pentru alctuirea structurii se recomand celule spaiale portante nchise pe toate feele. Se obine o structur dintr-un ansamblu de diagrame verticale i orizontale alctuind un sistem spaial capabil s preia ncrcrile gravitaionale i orizontale (aciunea vntului i seismic). Se recomand forma dreptunghiular n plan. Se recomand s se asigure o bun contravntuire i rigiditate comparabil ca mrime pe ambele rigiditi principale. Pereii de faad se pot calcula ca elemente de rezisten sau ca elemente neportante. Se recomand ca infrastructura cldirii din celule spaiale s fie un subsol tehnic general.

Celule spaiale autoportante Se execut din materiale uoare. Se introduc ntr-o structur de rezisten, care

poate fi din cadre din beton armat, structur mixt. Celula autoportant s satisfac condiia de durabilitate, izolare hifrofug, termic, fonic i rezistena la foc. Pereii i tavanul se recomand s se fac din materiale n foi, sticl armat, materiale plastice + materiale termoizolante, polistiren, fibr de sticl. Materialul n foi se va fixa de un schelet metalic sau din beton uor. Planeul din plac subire nervurat din beton uor sau din plac cutat.

Alctuirea celulelor a) celule spaiale tip clopot. Toate cele 6 fee pline. Planeul inferior confecionat

separat i asamblat ulterior. Se utilizeaz beton greu sau beton uor de granulit Bc25.

60

Planeul inf