Vlaescudan@yahoo.com 581 Teza De Doctorat Vlaescu Daniel 2020 Text

-CONSTAN ȚA 2020 – UNIV ERSITATEA “OVIDIUS” DIN CONSTAN ȚA SCOALA DOCTORALĂ DE ȘTIINȚ E APLICATE DOMEN IUL DE DOCTORAT INGINERIE CIVILĂ ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT TEZĂ DE DOCTORAT Ing.Daniel VLĂESCU Conducător științific: Prof.dr.ing.RomeoCIORTAN 1 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT Cuprins………….. …………………………………………………………………………………. 1 Lista cu abrevieri și simboluri ……… ……………………………………………………… 6 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTU RI DIN CADRE DE BETON ARMAT 1. INTRODUCERE 1.1. Cuvântînainte………………………. ……………………………………………. 9 1.2 Scopul activită ții de cercetare …………………………………………. ……10 1.3 Obiectivele tezei de doctorat ……………………………………………. ……11 1.3 Conținutul tezei de doctorat ……………………………………………. ……11 2. MATERIALE COMPOZITE MODERNE UTILIZATE LA CONSOLIDAREA STRUCTU RILOR INGINEREȘTI 2.1 Tipuri de structuri în construc ții…………………………………………………………… 14 2.2 Definirea sistemelor compozite……………………………………… ….….16 2.3 Materiale compozite polimerice armate cu fibre (CPAF) ……………………….. 18 2.3.1 Matricea……………………………………………………… ……….……. 18 2.3.2 Armătura……………………………………………… ….………… .……… 19 2.3.3 Zona de contact dintre matrice și armatură ……………………… .….…….20 2.4 Tipuri de materiale compozite …..…………………………………………. 20 2.4.1 Fibre din sticlă………………………………………………………… ……..21 2.4.2 Fibre din carbon și grafit………………………………………………. …….22 CUPRINS 2 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT2.4.3 Fibre aramidice (Kevlar) …………………………………………………………………….. 23 2.4.4 Rășini poliesterice …………………………………. ………………………………………….. 24 2.4.5 Rășini vinilesterice …………………………………………………………………………….. 25 2.4.6 Rășini epoxidice …………………………………………………………………………………. 25 2.4.7 Adaosuri …………. ……………………………………………………………………………….. 27 2.5 Procedee de ob ținere a sistemelor compozite …………………….. ………………….. 27 2.5.1 Formarea manuală …………………………………………………………… 28 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7Formarea prin pulverizare …………………………………………………… Formarea prin vacumare ……………………… ……………………………………………… Formarea prin laminare continuă ……………………………….. ……………………….. Formarea prin pultrudere ………………………….. ……………………………………….. Formarea sub presiune …………………………. ……………………………………………. Injectarea sub vacum …………………………. ………………………………………………28 29 30 31 31 32 3. TIPURI DE REABILITĂRI STRUCTURALE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 3.1 Îmbunătă țirea performanț elor structura le prin consolidare la construc ții din cadre de beton armat ……. …………………………………………………………………….. 33 3.1.1 Consolidarea structurală a grinzilor din beton armat . ……………………….. ……..37 3.1.2 Consolidarea structurală a plan șeelor din beton armat.. ……………………………. 40 3.1.3 3.1.4 3.1.5Consolidarea structurală a pere ților din beton armat ……………… ………………… Consolidarea structurală a stâlpilor din beton armat …………………………………. Consolidarea structurală a nodurilor de cadru……………………………………. ……40 42 44 3.2 Studii de caz ……………………………………………………………………………………… 48 4. INVESTIGAȚII EXPERIM ENTALE PRIVIND COMPO RTAREA STRUCTURILOR DIN BET ON ARMAT CONSOLIDATE CU MATERIALE COMPOZITE 4.1 Introducere…………………………………………………………… ………56 3 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT4.2 Problematica zonei de îmbinare dintre stâlp și grindă la structurile din beton armat…………. ……………………………………………………………………………. 57 4.3 Obiectivele programului experimental ………………………… ……………………….. 57 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10Organizarea programului experimental ……………………. …………………………… Dimensiuni și materiale utilizate î n cadrul programului experimental ………… Etapele de lucru î n cadrul programului experimental …. …………………………… Investigarea experimentală a nodurilor din beton armat consolidate cu materiale compozite și rășini epoxidice . ……………………. …………………….. ….. Pregătirea probelor experimentale ……………….. …………… …………………………. Analiza efectului consolidă rii……………………………………………………………… Concluzii ale investiga țiilor experimentale …………………………………………… .59 60 63 66 70 74 75 5. ANALIZA TEORERICĂ A ÎNCERCĂ RILOR EXPERIMENTALE 5.1 Aspecte privind proiectarea sistemelor comp ozite de reabilitare structurală a cadrelor din beton armat ……………………………………………………………………. 76 5.1.1 Analiza stâ lpilor din beton armat consolida ți cu sisteme compozite ………….. 77 5.1.2 Analiza grinzilor din beton armat consolidate cu siteme compozite ………….. 80 5.1.3 Analiza nodurilor de cadru din beton armat ………………………………………….. 81 5.2 Confinarea betonului folosind materiale c ompozite. Presiune de confinare ..83 5.3 Relația tensiune -deformație specifică a betonului confinat ………………… .86 5.4 Analiza încercărilor experimentale cu ajutorul modelă rii numerice cu elemente finite ………………………………………………………………………………….. 87 5.5 Modurile de ră spunsale nodurilor din beton armat ………………………………… 88 5.6 Moduri de cedare a structurilor din beton armat consol idatecu sisteme compozite …………………………………………………………………………………………. 94 5.6.1 Generalita ți …………………………………………………………………………… …………. 94 5.6.2 Analiza modurilor posibile de cedare identificate de Triantafillou …. ……….. 97 5.6.3 Moduri de cedare observate în timpul investiga țiilor experimentale ………… 99 5.7 Concluzii………………………………………………………………… ……106 4 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT6. CONSOLIDAREA CU SIST EME COMPOZITE A ELE MENTELOR DIN BETON ARMAT SUP USE LA AC ȚIUNEA SEIS MICĂ 6.1 Considera ții asupra consolidării cadrel or din beton armat supuse la ac țiuni seismice…………………………………………………………. ………………………………… 107 6.2 Consolidarea anti -seismicăcu sisteme compozite …………………………………… 115 6.3 Procedee folosite în reabilitarea structurală ………………………………… 117 6.4 Sistemenoideprotecție seismică a structurilor ……………….. ……………… 120 6.4.1 Izolarea seismică a bazei …………………………………………………… 121 6.4.2 Creșterea capacitaț ii de disipare a energiei ………………………………….. 122 7. ASPECTE ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA CONSTRUC ȚIILOR CU SISTEME COM POZITE 7.1 Analiza pie ței imobiliare ………………………………………….. ……………………….. 127 7.1.1 Definirea pie țeiimobiliare . …………………………………………………………………. 127 7.1.2 Analiza cererii ………………… …………….. …………………………………………………. 127 7.2 Analiza cost -beneficiu ……………………………………………………………………….. 128 7.2.1 Analiza finanaciară…………………………………………………………………………….. 128 7.2.2 Analiza de senzitivitate ………………………………………………………………………. 130 7.2.3 Analiza de risc. Princi palele riscuri care pot influen ța investiț ia………………. 130 7.3 Evaluarea construc țiilor care necesită consolidare ………………………………… 131 7.4 Analiza economică a valorii de con solidare cu sisteme compozite …………… 132 7.5 Analiza rezultatelor și prezentarea con cluziei asupra valorii construc ției consolidate cu materiale moderne …………………… ………………………………….. 135 8. SOLUȚII DE CONSOLIDARE CU SISTEME COMPOZITE LA DIFERITE TIPURI DE CONSTRUC ȚII 8.1 Specificul utilizarii materialelor compozite în consolidarea monumentelor istorice de patrimoniu ……………………………………………………………………….. 138 8.1.1 Istoricul evolu ției construcțiilor din zidă rie…………………………………………… 139 5 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT8.1.2 Apariția betonului. Perioada realizării primelor construcții de patrimoniu din beton armat …. ……………….. ……………………………………………………………. 140 8.1.3 Aspecte privind consolidarea monumentelor istorice de patrimoniu cu materiale compozite în compara ție cumaterialele tradi ționale………………… 142 8.1.4 Soluții de consolidare a monumentelor istorice de patrimoniu din beton …..145 8.1.5 Soluții de consolidare a str ucturilor de patrimoniu din zidă rie ………………..144 8.1.6 Soluții deconsolidare a elementelor istorice din lemn …………………. ………..146 8.1.7 Aplicații ale sistemelor compozite la reabilitarea monumentelor istorice de patrimoniu ……………………………………………………………………………………….. 150 8.2 Specificul utilizării materialelor compozite în consolidarea construc țiilor hidrotehnice portuare151 8.2.1 Particulari țătile construcțiilor hidrotehnice portuare ………………………………. 152 8.2.2 Soluții constructive ale construcțiilor portuare ………………………………………. 153 8.2.3 Aspecte privind consolidarea și reabilitarea estacadelor portuare cu materiale compozite …………………………………………………………………………… 153 9.CONCLUZII GENERALE. CONTRIBU ȚII PERSONALE ȘI ELEMENTE ORIGINALE ALE LUCRĂ RII DE DOCTORAT 9.1 Concluzii g enerale …. ………………………………………………………. 155 9.2 Contribuții personale ș i elemente de originalit ate. Valorificarea rezultatelor 160 10.BIBLIOGRAFIE …………………………………………………… ….163 11.ANEXE ………………… ……………….. .……………………………………. 175 11.1 Anexa 1. Analiza procesată a încercă rilor experimentale . …………….. ……….. 175 11.2Anexa 2. Modul de realizare al încercă rilor experimentale …………………….. 187 11.3Anexa 3. Mic dic ționar de termeni ………………………………………………………. 204 6 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE IN CONSOLIDAREA MODERNA CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCTII CU STRUCTURCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATLista cu abrevieri si simboluri sA-aria armăturii interioare longitudinale de oțel; cA-aria de beton confinat; bA-aria secțiunii de beton; tA-aria totală a secțiunii; -factorul de actualizare ; ADAS –dispozitiv de amortizare si rigiditate suplimentara ; b,h-laturile secțiunii de beton; c-coeziunea betonului; CAD-computer -aided design and drafting ; C16/20-Clasa de rezistan țăa betonului ; CPAF-Compozite Polimerice Armate cu Fibre ; CTN –Cotaterenului natural; C-fluxurile de numerar nete anuale ; CMBU –(analiza) celei mai bune utilizari D-diametrul secțiunii circulare de beton; DALI –Documenta ția de avizare a lucrărilor de intervenț ii; cE-modulul de elasticitate al betonului neconfinat; frpE-modulul de elasticitate a materialului CPAF; raE-modulul de elasticitate al adezivului la rupere; efE-modulul de elasticitate efectiv; dE (G)-valoarea de calcul a efectelor determinate de acțiunile permanente; dE (Q)-valoarea de calcul a efectelor determinate de acțiunile variabile; EMPA-(Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research) cf-valoarea rezistenței betonului obținută pe epruvete cilindrice; cof-rezistența betonului neconfinat; ccf-rezistența betonului confinat; 7 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE IN CONSOLIDAREA MODERNA CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCTII CU STRUCTURCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATcc,df-valoarea de calcul a rezistenței betonului con finat; frpf-rezistența materialului compozit; frp,rf-rezistența la rupere a materialului compozit; lf-presiunea de confinare exercitată de sistemul compozit. l,rf-presiunea de confinare la momentul ruperii. raf-rezistența adezivului; trf-valoarea tensiunii în direcție transversală; y,df-valoarea de calcul a rezistenței la curgere a oțelului. sk-coeficientul de formă; d,capN-valoarea de calcul a forței axiale capabile; d,eN-valoarea de calcul a forței axiale determinate de acțiunile exterioare. sn-numărul de st raturi aplicate; OB 37, PC 52 -tipuri de armă tura din otel ; cR-raza de curbură a colțurilor; dR-valoarea de calcul rezistenței a elementului structural; -Rata de actualizare; RIR-Rata internă de rentabilitate; SLU-Starea limită ultimă SLS-Starea limită de serviciu frpt-grosimea sistemului de material compozit; b-coeficient de siguranță; c-coeficientul lui Poisson pentru beton; VAN –valoarea actualizată netă ; frp,r-deformația la rupere a materialului compozit; frp-deformația specifică a materialului CPAF l-deformația specifică în direcție transversală; tr-deformația specifică în direcție transversală; cr-valoarea deformației specifice axiale la rupere în cazul betonului confinat; c-valoarea deformației specifice axiale în beton; 8 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE IN CONSOLIDAREA MODERNA CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCTII CU STRUCTURCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATc-valoarea tensiunii în beton; l-presiunea de confinare; frp-coeficient de siguranță pentru rezistența materialului CPAF; R-coeficient de siguranță; -unghiul de frecare internă. 9 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 1 .INTRODUCERE 1.1Cuvânt înainte Consolidarea construc țiilor cu structuri din cadre de beton armat folosind materiale compozite armate cu fibre reprezintă o abordare relativnouă în reabilitarea structurilor. În ultima perioadă, aceast ă metodă modernă de reabilitare se aplică pe scară largă în tot mai multe c omponente constructive. Datorită faptului că unele materialele de construcții tradiționale au suferit degradăr i în timpși totodată prezintă anumite limitări, a devenit necesară căutarea de solu ții constructive alternative. O solu ție viabilă a venit din zona materiale lor aeronautice care, aplicate în strâ nsă legatură cu materialele tradi ționaledin construcții audezvoltat capacități superioare. Aplicativitatea material elor compozite armate cu fibre în vederea îmbunătă țirii performan țelorstructurale se analizează din două perspective diferite: armătura aplicată la exterior sau înglobată în beton. Armă tura exteri oară este cea mai folosită (fiind analizată în cadrul prezentei teze) și constă î n consolidarea grinzilor din lemn și beton armat prin lipirea deplatbande compozite sau prin cămă șuire, confinarea stâlpilor, consolidarea zidăriilor și a planșeelor. Armătur ile înglobate se folosesc în beton ca armături simple, pre și post întinse. În cadrul tezei de doctorat, a fost ini țiat un program de cercetare în scopul analiză rii sistemelor moderne de conso lidare cu materiale compozite. În vederea culegerii cât mai multor date și informaț ii s-ainițiatși o colaborare cu Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iași-Facultatea de Construcții și Instalații , careesterecunoscută pentru programele de cercetare î n domeniul materialelor compozite. Studiile ini țiale realizate de Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iași -Facultatea de Construcții și Instalații au avut drept scoppromovarea sistemelor și soluțiilor moderne de consolidare a structurilor inginerești din materiale tradi ționale. Ulterior, în scopul evaluării eficienței soluțiilor moderne de consolidare, s -a realizat un program combinat de î ncercări experimentale, analiză teoretică și modelare numerică .În cadrul programelor complexe de la Iașiau fost analizate mai multe tipuri de ele mente structura le cum ar fi: stâlp, grindă, zidărieetc.Majoritatea elementelor supuse investiga țiilor experimentale au fost executate la scară mai mică . 10 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎntr-o primă fază , încadrul tezei de doctorat ,s-au analizat trei grinzi din beton armat de dimensiuni apropiate de scar a normală (1:1)și pentru optimizarea încarcărilor în următoarea etapă a mai fost necesară construcția unei grinzi ajutătoaredin otel (profil I) . Datorită greută ții considerabile a probelor exper imentaleșiafaptului că presele de încercare din zona Constan ța nu puteau acoperiîncondițide siguran țăprobele, s-a hotărât studirea de soluții alternative. Analizând studiile efectuat epânăîn prezent pediversele elemente structurale din beton armat, a devenit necesară și oportună studirea zonelor de încastrare a grinzilor î n nodurilecadrelorcare necesită consolidare datorită faptului că această cerecetare nu a fost amănunțită.O parte din încercă rile experimentale realizate sunt unice fațădetot ceea ce s-a întâlnit în literatura de specialitate natională și internațională . În vederea efectuării investiga țiilor experimentale s -a realizat un cadru de încărcare în mărime naturală (1:1) care a fost asimilat cu o construc ție mai veche exi stentă la careau existat o serie de limitări constructive dimensionale și de armare față de normele de proiectare actuale. Îndeplinirea unui sector din vastul program de cercetare –dezvoltare ,demaratîn acest domeniu ,seregăsește în această teză de doctorat î n urma colabor ărilor cu domnul Profesor Univ . Dr. Ing. Ciortan Romeo, cu domnu lProfesor Univ . Dr. Ing.Breabă n Virgil, cu echipe decercetare și cu alte persoane din domeniu. 1.2Scopul activitatii de cercerate În procesul de proiectare a unei soluții de consolidare ș i de reabilitare, alegerea tipurilor de materiale comp ozite constituie un aspect esen țial. Fiecare ansamblu compozit prezintăo unicitate care se poate aplica pe zonele pent ru care a fost destinat. Pe lângă problema conlucră rii elementelor consti tuente ale si stemului compozit, se analizează și problema conlucră rii materialului suport cu materialele compozite. Scopul prezentei teze constă în dezvoltarea punctuală a capacită ții de cercetare în sfera universitară pe direc ția tehnologi ilor aplicate în vederea reabilitării și consolidă rii cu materiale polimerice compozite. Rezultatele unei reabilitări corecte sunt legate de cunoa șterea amă nunțită a caracteristicilor fizico mecanice a sistemelor compozite polimerice armate cu fibre precu m și de identificarea și anticiparea rezistenței materialelor compozite. 11 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT1.3Obiectivele tezei de doctorat Teza de doctorat cu tit lul „Aspecte tehnico -economice în consolidarea modernă cu sisteme compozite la construc ții cu structuri din cadre de beton armat” are ca obiectiv prioritaro analiză a solu țiiloroferite în urma utiliză rii sistemelor compozite polimerice armate cu fibre la reabilitarea și consolidarea structu rilor din cadre de beton armat și în special consolidarea nodurilo r cadrelor din beton armat cu sisteme compozite . Prin lucrarea de fa ță s-a dorit,în principa l,o îmbunăta țire punctuală și o viziune care să nu fie exhaus tivă în ceea ce prive ște modalită țile și posibilitățile de îmbunătăț ire a caracteristicilor structura le ale nodurilor cadrel or din beton armat care necesită consolidare. Fațăde obiectivele principal e au existat și o serie de obiective conexe: -evidențierea principalelor tipuri de mater iale compozite folosite precum și o sinteză privind procedeele de ob ținere a sistemelor compozite; -metode de consolidare a structurilor di n cadre din beton armat, tipuride reabilitare a elementelor individuale și studierea modurilor de cedare a structurilor din beton armat consolidat cu sisteme compozite ; -studiul asupra consolidă rii seismice a cadrelor din beton armat cu sisteme compozite; -aspecte economice în consolidarea construc țiilor cu sisteme compozite; -utilizarea materialelor compozite î n consolidarea monumentelor istorice șiîn consolidarea construcțiilor hidrotehnice portuare din beton armat . 1.4Conținutul tezei de doctorat Oportunitatea folosirii sistemelor compozite î n domeniul ingineriei a cunoscut un interes tot mai mare din partea speciali știlor, consemnându -se în ultimii 25 de ani progrese reale în ceea ce priveste cunoa șterea rezultatelor comportă rii acestora. Teza de doctorat este structurată pe9capitoleși3 anexe,astfel: Capitolul 1, reprezintă parteaintroductivăși definește obiectivele și conț inutul tezei de doctorat pe capitole; 12 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 2, definește principalele tipuri d e materiele compozite folosite î n reabilitarea structurilor inginere ști, precum și proprietăț ile fizico-mecanice ale acestora. S – au analizat principalele procedee de ob ținere a sistemelor compozit e la consolidarea structurilor inginere ști; Capitolul 3, expune solu ții practice și tehnologii de execuție folosite în reabilitarea structurală la construc ții cu structuri din cadre de beton armat. Î n cadrul capitolului sunt expuse mai multe studii decaz privind metodele actuale de consolidare ; Capitolul 4, prezintă rezultatele experimentale ob ținute pe elementele de încărcare consolidate și neconsolidate cu sisteme comp ozite. Au fost efectuate patru încercări pe patru zone distincte pentru douănoduri de cadru (stângași dreapta) . Trei zone de încercare au fost co nsolidate cu sisteme compozite î n ipoteze distin cte, iar o zona nu a fostconsolidată în vederea stab ilirii caracteristicilor de bază aferente structurii neconsolidate. Zonele de încercare au fost supuse la încărcări individuale controlate în vederea stabili rii caracteristicilor mecanice în condi ții de solicitare; PrinCapitolul 5 serealizează o analiză teoretică și unaprocesată a încărcă rilor experimentale. Au fost evaluate modurile de ră spuns ale nodurilor din beton armat. S-a realizatșiun studiu almodurilor posibile de cedare identificate de Triantafillou ; În cadrul Capitolului 6 este analizatăconsolidareacu sisteme compozite a elementelor din beton armat supuse la ac țiuneaseismică șidiverseprocedee folosite în reabilitarea structurală ; Capitolul 7 , cuprinde o analiză economicăa valorii de consolidare a structu rilor cu sisteme compozite; ÎnCapitolul 8este descrisă reabilitarea și restaurarea monumentelor istoriceși consolidarea construc țiilor hidrotehnice portuare din beton armat . Sunt prezentate solu ții de consolida re amonumentelor istorice de patrimoniu ,fiind realizat ăși o compa rație cu materialele tr adiționale; 13 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎn cadrul Capitolului 9 sunt formulate concluziile finale în urma realiză rii programului de doctor at, valorificarea rezultatelor și contribuț iile originale din prezenta lucrare. Autorulține să-i mulțumească și să exprime re cunoștința sa conducătorului științific, domnul uiProfesor Dr. Ing. C iortan Romeo, pentru sprijinul și îndrumarea acordată. Mulțumesc,de asemenea ,domnuluiProfesor Dr. Ing. Breaban Virgil care m -a sfătuitși mi-a facilitat accesul către alte institu ții de învățământ î n vederea realizării schimbului de informa ții necesar întocmirii acestei lucră ri. Mulțumesc domnului ing. Gherghina Peter care mi -a asigurat s uportul logistic necesar efectuă riiîncercărilor experimentale . Cuaceastă ocazie doresc să îmi exprim recunostin ța față de familia mea, față de părinții și fratele meu, pentru încrederea care mi -au însuflat-o. Nu în ultimul râ nd,vreau să le mulțumesc soției mele, Corina ș i fetei noastre Ameli Anastasia, care au avut în țelegereși răbdare pentru efortul depus de mine î n finalizarea tezei de doctorat. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 14Capitolul 2 .SISTEME COMPOZITE MODERNE UTILIZATE LA CONSOLIDAREA STRUCTURILOR Î N CONSTRUC ȚII Până în jurulanului 1900 lemnul, piatra și că rămizile, constituiau principalele materiale utilizate în construc ții. O dată cu revoluția industrială, oț elul s-a dezvoltat ca materialstructural și în combinație cu betonul a dus la apariț ia betonului armat. Indust ria construcțiilor a cunoscut un avânt fără precedent prin dezvoltarea lucr ărilor de infrastructură câtși a cladirilor, contribuind la d ezvoltarea ascendentă pe care a cunoscut-o omenireaîn ultima sută de ani. 2.1 Tipuri de structuri în construc ții Din cele ma i vechi timpuri ,fiecare nivel de civilizație din părți diferite ale globului Pământesc au utilizat argila sau lutul în combina ție cu paiele pentru a construi pere ți. Imperiul Roman folosea lian ții puzzolanici naturali cu piatră spartă și nisipla construc ția unor structuri remarcabile, multe rezistând până în zilele noastre. Î n piramidele egiptene au fost folosite mortare din var sau gips. Meșterii antici au ajuns să cunoască legăturile î ntre fazele materialelor . În jurul anului 1500 I.C. me șteșugarii din ț inutul Tebei prod uceau furnir pentru a îmbunătă ții proprietățile lemnului. Proiectarea construc țiilor implică aprofundarea cunoștinț elor despre materiale componente. Mike Ashby a realizat o analiză detaliată asupra materiale lor pe care a transpus -o întroserie de diagrame în func ție de diferite proprietăț i ale acestora. Un exemplu este dat derelația între efortul de rupere si densitatea materialelor [91]. În vederea realizării unor structuri zvelte și în același timp rezistente trebuie analizate caracte risticile mai multor tipuri de materiale. Pentru compozite și pentru elastomeri, Mike Ashby a făcut o analiză asupra rezisten ței la rupere, iar pentru ceramice a avut în vedere rezisten ța la compresiune. În figura 2.1 se poate observa faptul că material ele compozite polimerice armate cu fibre sunt printre cele mai rezistente materiale solicitate la rupere. Graficul ghidează selectarea materialelor astfel încât componentele alese să fie ușoare și rezistente. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 15Fig. 2.1Relația dintre efortul de rupere și densitatea materialelor [91] Cea mai largă clasificare a construc țiilor are la bază criteriul destinației, evidențiindu-se două grupe mari: clădiri și construcții inginereș ti.În literatura de specialitate există nenumărate informațiiprivind tipurile de structuri în construc ții.Alegerea tipului de structură se realizează după mai multe criterii: materi alele utilizate (beton, caramidă, metal, lemn) și dispunerea în plan a construcției (formă, regim de înalț ime, gabarit, desc hiderietc). Este necesară o evidențiere a tipurilor de stru cturi în construcții pentru a se înț elege domeniul vas t de aplicabilitate al consolidă rii cu sisteme compozite. Laclădirilestructurale de tip cadre, structura de rezisten ță este formatădinstâlpi, grinzi și planșee, iar laclădirile structurale de tip pere ți structurali, rezisten ța o reprezintă pereții clădirii. Fig. 2.2 Tipuri de elemente structurale ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 16Construcțiileinginere ști cuprind o serie de construc ții specific e din diverse domenii: comunica ții drumuri (drumuri, poduri, tunele), pe ntru producere aenergiei electrice (hidrocentrale, centrale nucleare, termoce ntrale), pentru sport, construc ții industriale (rezervoare, silozuri, co șuri de fum etc.) 2.2 Definirea sistemelor compozite De-a lungul timpului materialele avansate au fost cheia progresului tehnologic. Î n zilele noastre sun tem în mijlocul unei noi schimbă ri declanșate de apariția mater ialelor compozite avansate. Legătura realizată cu diverse sisteme individuale, care conlucrează împreună pentru a produce capabilită ți care le depășesc pe cele ale elementelor separate ale acestora, stabile ște această nouă clasă de materiale. Având în vedere part icularitățile și caracteristicile diferite ale materialelor, func ție de natura acestora și de modul de producție, precum și necesitatea determinării caracteristicilor folosin ței maxime, ne conduce la studirea mai amă nunțităa materialelor compozite și a modurilor de consolidare cu acestea . Materialele compozite sunt elemente de sistem multifazice obținute prin alăturareaa cel puțin două materiale distinctechimic cu interfață clară între componente, iar rezultat uleste un material compus creat în scopul obținerii unor proprietăți care nu pot fi obținute de oricare dintre componenți lucrând individual. Ținând cont de faptul că aceste materiale sunt obț inute artificial, se poate di spune modul de orientare al armă turii, funcție de performanț eledorite. Elementele de sistem pot fi definite cașicompozite doar dacă proprietățile componentelor individuale diferă substanțial în raport cu cele ale materialelor rezultate în urma asocier ii. Definirea unui material cu termenul general de compozit este bazată p e schimbarea semnificativă a caracteristicilor materialelor faț ă de a componentelor de plecare [130]. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 17O mare parte a compozite lorsunt realizate pentru a îmbunătăți proprietățile fizico – mecanice (rezistență, tenacitate, rigiditate) și performanțele în con diții deosebite de solicitare. Compozitele cuprind una sau mai multe faze discontinue înglobate într -o fază continuă. Faza discontinuă, de regulă mai rigidă și mai rezistentă se numește armătură, iar faza continuă se definește ca matrice sau, ma să de baz ă-figura2.3[144]. Fig. 2.3Fazele componente ale materialelor compozite: A-particule; B -foițe; C-fibre; D-matrice; Pentru descrierea unui material compozit ca sistem, pe lângă precizarea materialelor componente și a proprietăților acestora, este necesară precizarea orientăriiarmăturii în ansamblul sistemului. Geometria și orientarea armăturii poate fi caracterizată prin for mă, proporții și distribuție. Materialele compozite sunt noi și vechi în același timp. Sunt vechi pentru că materialele compozite au fost utilizate în diferite forme încă din cele mai vechi timpuri și sunt noi pentru că numai de aproximativ cincidecenii, specialiști din diverse domenii cercetează, concep și folosesc în mod științific aceste materiale. În ultimul timp, cercetările efectuate, au evidențiat tot mai mult că viitorul este al materialelor compozite, pentru că ele îmbină în mod adecvat proprietăț ile favorabile ale componentelor și oferă posibilitatea de a controla acest proces în funcție de nevoi. Compozitele sunt un răspuns la imposibilitatea materialelor tradiționale (lemn, metal, piatră) de a depăși anumite limite ale proprietăților, precum și un răspuns al noilor posibilități de calcul analitic și al inovațiilor în domeniul constructiilor [93, 130]. Direcția de solicitare a compozite lor pol imerice armate cu fibre exercită o influen ță asupra proprietă țiloracestora, excep ție făcândsistemele compozitele armate cu fibre scurte și care sunt distribuite aleatoriu. Î n cazul sistemelor com pozite armate unidirectional trăsăturile A B C D ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 18mecanice prezintă valori maxime în direc ția longitudinală a fibrelor și v alori minime în direc ția transversală a fibrelor. Din punct de vedere al propr ietăților termofizice se observă osimilitudine cu caracteristicile mecanice. În vederea echilibrării valorilor proprietă ților fizico -mecanice a compozitelor polimerice a rmate cu fibre (CPAF) se folose ște armarea bidirecțion ală sau multidirecțională. Cu toate căvaloriledin direcția longitudinală sunt mai reduse, acestea ajută în vederea stabilirii unui raport favorabil rezistență/densitate sau modul de elasticitate/densitate. Proiectarea sist emelor compozite se transformă î ntr-un proces complex care trebuie să includă concomiten t etapele de material, element și structură compozită .Încădin faza de proiectare se poate studia repartizarea și orientarea armăturii astfel încâ tmaterialul compozit rezultat să prezinte proprieta ți dirijate. 2.3 Materiale compozite polimerice armate cu fibre (CPAF) În vederea stabilirii proprietă ții compozitului ca sist em multifazic trebuie delimitată regiunea de interfa ță. Ide ea generală de interfată define ște limita comună a două faze și reprezintă o suprafață de separare a componenților dintr -un amestec existent ca faze distincte [5,93,124, 130]. Fig. 2.4Fazele sistemului compozit [1, 2, 5, 16 ,40, 50, 57, 103, 109 ]: 1–faza continuă (matricea); 2 –faza dispersă (armătura); 3 –interfața 2.3.1 Matricea Ansamblul compozit îndepline ște următoarele func țiuni[124, 131] : 1 2 3 c ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 19-împiedică încovoierea fibrelor datorită faptului că armătura nu este capabilă să preia eforturile de compresiune fărămediul continuu; -păstrează o distanță între armaturi î n vederea transmiterii eforturilor prin frecare, aderare s au alte modalită ți de colaborare ; -stabile șteforma finală a produsul ui realizat din materiale compo zite; -acoperăfibrelede compozit astfel încât să le protejeze pe toată durata de via ță cât șiîn faza de formare a compozitului; -previnerezultatele coroziunii și diminuează efectele abraziunii fibrelor; -asigură legătura termică și chimică față de materialul de armare; -determină legătu ra transversală dintre lamelele ansamblului stratificat; -asigurărigiditatea și rezistențaîn direcție normală pe fibre; -modulde transmitere a efortului se realizează prin matrice astfel încat la ruperea unei fibre reîncă rcarea celorlalte fibre se po ate realiza prin interfațăde contact; -acceptă redistribuirea comasării de tensiuni și deformații împiedicând distribuirea rapidăa fisurilor prin compozit. 2.3.2 Armătura În ceea ce prive ște rolul fibrelor î n armarea sistemelor compoz ite polimerice putem aminti următoarele aspecte principale [103, 109] : -modulul de elasticitate la întindere și rezistența compozitului cresc prin mărirea rigidității relative a armăturii față de matrice n umai în cazul unor anumitefragmente volumetrice de fibră și dispuneri geometrice a armă turii; -fibrele trebuie să prezinte modific ări reduse a rezisten țelor individual e, proprietă ți geometrice uniforme și proprietăți constante în timpul operațiunilor de punere în operă și manipulare; -sporirea capacita ții rezistențelor compozitului și a constant elor elastice este proporțională cu o modificare redusă de fibră dispusă paralel cu direc ția efortului aplicat, numai cât matricea polimerică asigură învelirea corectă a fibrelor și transmiterea eforturilor î ntre componenete; -proprietățile unidirecționale ale fibrelor armă turiicontribuie la sporirea rezisten țelor elasti ce dupădirecția fibrelor, fă răaexclude șialte tipuri de interven ții[150]. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 202.3.3 Zona de contact dintre matrice și armatură Cercetarea comportă riicaracteristicilor unui sistem compozit p olimeric se poate realiza prin în țelegerea proceselor și fenomenelor care au loc în regiunea de interfață fibră – matrice. Interfa ța fibrămatriceeste o regiune de tranzi ție cu evoluție gradată a proprietăț ilor, iarmutarea eforturilor la interfa ță se realizează numai dacă între componenți există un contact molecular intim prin distan țe compara bile cu cele din materialul obi șnuit. Legătura se poate realiza prin ac țiunea forțelor int ermoleculare sau pe cale chimică. Z ona de contact dintre fibră și matrice poate fi socotită ca o a treia fază a compozitului, iarcedarea la regiunea de interfa ță este de multe ori critică pentru caracteristicile fizico -mecanice ale sistemului multifazic 9,142. 2.4 Tipuri de materiale compozite Creșterea și dezvoltarea industriei construcțiilor a demonstra t că materialele tradiționale s -au impus pe domenii specifice și forme structurale particulare, care să răspundă cel mai bine calităților lucrărilorindividuale .Aplicabilitatea materialelor compozite este un domeniu tânăr pe care speciali știi îl cercetează î n continuare. De aceea, pentru o utilizare corectă a compozitelor polimerice este necesară prezentarea ti purilor de materiale care intră în componen ța compozitelor. În figura2.5sunt prezentate generic o serie de produse (semi -) finite realizate din materiale compozi te polimerice armate cu fibre. Fig. 2.5Tipuri de materiale compozite ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 21La acest moment, sunt disponibile pe pia ță o gamă variată de fibre care se folosesc î n armarea m atricelor polimerice utilizate în construc ții. Ținând cont de caracteristicile mecanice d orite, inginerul poate decide, în func ție de utilizarea dorită , tipul de fibre care sunt potrivite. Criterile de alegere ale fibrelor treb uie săținăcont de mai multi factori: deformația la rupere, rezistenț a la corozi une, rezisten ța la oboseală, rezistența la tracțiune ș i compatibilitatea cu materialele cu care vor fi utilizate. Datorităfaptului că pe pia ță există mai mulț i producători de sisteme compozite și mai multe tehnologii de ob ținere, proprietăț ile mecanice a le fibrelor pot varia î n intevale valorice mari.În aplicațiile practice și în cercetare se folosesc cel mai frecvent fibrele din sticlă, carbon și aramid deoarece acestea pr ezintă o comportare liniar elastică până la rupere, spre deosebire de o țel.ÎnFigura2.6sunt prezentate comparativ curbele caracteristice tensiune – deformație specifice fibrelor și oțelului. Fig 2.6Curbecaracteristice tensiune –deformație specifice fibrelor și oțelului 2.4.1 Fibre din sticlă Fibrele din sticlă se utilizează în special la armarea matricelor polimerice, având ca principale avantaje costul relativ redus și rezistențe mecanice corespunză toare.0100020003000400050006000 0 1 2 3 4 5 6TENSIUNI [MPA] DEFORMAȚII SPECIFICE [%]Fibre sticlă E Fibre sticlă S Fibre carbon – Rigiditate ridicată Fibre carbon – Rezistență ridicată Fibre aramidice Oțel ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 22Dezavantaje lefibrelor din sticlă constau în valoarea redusă a modulului de elasticitate, rezistența nesatisfăcătoare la frecare , precum și aderența ne adecvată la matricea polimerică în prezența apei. Împotriva aderenței reduse este necesară folosirea unor agenți de cuplare pentru tratarea suprafeței fibrelor. Rezistențele mecanice sunt influențate într-o mare măsură de forma în care se folosește materialul de armare .[104] Cele mai folosite tipuri de fibre la consolidarea structurilor inginerești sunt fibrele de sticlă, sub formă de țesături cu orientare unidirecțională și bidirecțională a fibrelor. Fig. 2.7 Forme ale firelor din filamente de sticlă 1-fir cu filamente paralele; 2 -fir torsionat ; 3-ansamblu cu două fire; 4 -cele două direcțiide torsionare a firelor ;5-fir unic obținut prin răsucirea filamentelor . Dacă se compară oțelulcumaterialele plastice armate cu fibre de sticlă, greutatea CPAF de sticlă este de trei ori mai mică decât cea a oțelului (densitatea CPAF de sticlă este înjur de 2500Kgm-3, iar densitatea oțelului de 7800 Kgm-3)[142]. 2.4.2 Fibre din carbon si grafit Fibrele pe bază de carbon se folosesc la armarea compozitelor polimerice armate cu fibre (CPAF)cu performanțe ridicate. Deși termenii “carbon” și“grafit” se consideră ca se pot schimba î ntre ei , există unele diferențe de luat în seamă atât în modul de realizare a structurii fibrelor cât și în conținutul de carbon. Termenul “fibră din grafit” se folosește pentru a caracteriza fibrele cu un conținut de carbon ce depășește 99%,în timp ce “fibra din carbon” provine din material cu un conținut de carbon cuprins între ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 2380-95%. Fibrele din carbon folosite la armarea compozitelor polimerice armate cu fibre (CPAF)pot admite multe matrice polimerice și a u stabilitat e bună la temperaturi ridicate [1, 109]. Dupămodul de elasticitate la acest moment sunt cunoscute patru grupe de performanță a lcompozitelor polimerice armate cu fibre (CPAF) de carbon: standard, intermediar, mare și foarte mare. Compozitele polimerice armate cu fibre de carbon au un modul de elasticitate cuprins între 240 -380 GPa, și o rezistență la întindere de 3000 până la 5000 de Mpa [7, 62]. Fibrele de carbon prezintă o rezisten ță mai scăzută fațădefibrele de sticlă sau cele aramidice. Fibrele de carbon caresunt folosite în apropierea metalelor sau chiar peste acestea sunt supuse coroziunii galvanice. Din acest motiv ,în aceste cazuri ,se folosește o interfață de interpunere din fibre de sticlă sau rășină. Rezistența la întindere a fibrelor de carbon este egală cu cea a fibrelor de sticlă dar modulul de elasticitate al fibrelor de carbon este mai mare de trei până la patru ori [131]. 2.4.3 Fibre aramidice (Kevlar) Fibrele aramidice sunt cunoscute sub denumirea de Kevlar șiau fost introduse în anul 1971 de Du Pont. Acestea se clasifică în: Kevlar 29, Kevlar 49, Kevlar 69, Kevlar 100, Kevlar 129 și Kevlar 149 [130]. Fibrele aramidice se deosebesc de celelalte fibre prin faptul că ele sunt obținute dintr – un polimer termoplastic (para -fenilen-tereftalamid). Între moleculele dispuse în direcția longitudinală a fibrei există o legătura puternică rezultând astfel proprietăți mecanice net superioare celor din direcția transversală. Acestetipuride fibre prezintă cea mai mare capacitate de absorbție de energie sise caracterizează printr -o bună rezistență la oboseală, stabilitate termică ridicată, conductivitate termică redusă, aderență medie [119]. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 24Fig.2.8Diagrama cu performanțele fibrelor frecvent utilizateîn consolidarea structurală [ 35] 2.4.4Rășini poliesterice Rășinile poliesterice sunt alcătuite din poliesteri nesaturați dizolvați într -un monomer polimerizabil. Poliesterii nesaturați rezultă din reacția dintre acidul maleic și un glicol, dizolvate într -un polimer nesaturat (de regulă stirenul). Rășinile poliesterice de uz general devin, după întărire, copolimeri ai stirenului și ai poliesterului nesaturat [67, 87]. Poliesterii bază se formează prin policondensarea anhidridelor ftalică și maleică cu propilen glicol. Reacția de polimerizare este exotermă și însoțită de contracția materialului la solidificare [40, 109]. Rășinilepoliesterice prezinta avantaje datorită costuluiscăzut, timp uluide uscare mai mare șivâscozitățiiscăzute. Proprietățile mecanice ale rășinilor poliesterice sunt, de cele mai multe ori inferioare celor de la rășinile epoxidice. Dezavantajul major al rășinilor poliesterice este dat de faptul că acestea prezintă contracții volumetrice mari. În fig. 2.9 este reprezentat grafic curba generală de tensiuni – deformații a rășinilor poliesterice testate experimental, la întindere (b), respectiv compresiune (a )[7]. Sticlă -E Fire de oțel Carbon (cu modul de elasticitate ridicat )Carbon (de înaltă rezistență)Fibre aramidice (Kevlar) Sticlă -S 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2620 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0Modulul de elasticitate specific (106m)Rezistența specifică (104m) ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 252.4.5Rășini vinilesterice Rășinile vinilesterice se compun î n urma reacției dintre o rășină epoxidică și un acid carboxilic nesaturat. Datorită structurii chimice aceste rășini au mai puține legături transversale, sunt mai flexibile și au o tenacitate la rupere superioară valorilor similare de la rășinile poliesterice [67]. Matricele vinilesterice au aderență foa rte bună la fibrele din sticlă șiproprietăți excelente de umectare a fibrelor. Proprietățile vinil -esterilor sunt asemănătoare cu cele date de către rășinile epoxidice în ceea ce privește rezistența la întindere și la agenți chimici și cu poliesterii din punct de vedere al vâscozității și întăririi întârziate [103]. 2.4.6Rășini epoxidice Rășinile epoxidice sunt lichide organice cu greutate moleculară redusă, conținând un număr de grupări epoxi. Reacția de formare este de polimerizare -adiție, fără produși secundari, însoțită de ridicarea temperaturii. Proprietățile rășinilor epoxidice întărite depind de comp oziția chimică a pre -polimerului epo xi și de condițiile de întărire [ 103].Deformații specifice liniare (%)a b140 120 80 40 24 6 8 10 12*Tensiuni (MPa) Fig. 2.9Curba tensiuni -deformații, tipică rășinilor poliesterice [58] a. compresiune; b. întindere; ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 26Principalele avantaj e pe care le oferă ră șinile epoxidice constau în proprietă țile mecanice bune, u șurința în procesul de producție, contracț iilefoarte mici în timpul întă ririi, buna conlucrare fa țăde mai multe fibre , rezisten ța la solvenți și la agenț ichimici. Prin cresterea densită ții legăturilor chimice se îmbunatațește rezistența la agenți chimici, stabilitatea termică, rezisten ța la întindere și modulul de elasticitate la întindere. Rașinile epoxidice prezintă un dezavantaj d atorită costului relativ ridicat și a perioadei de întărire destul de lungi. Proprietă țile finale ale rașinii epoxidice întă rite sunt stabilite de legăturile chimice formate î n timpul procesului de solidificare. Pe piațamaterialelor de construc ții cele mai folosite raș ini sunt:rășinile epoxidice, poliesterice și cele vinil -esterice.Tabelul de mai jos cuprinde o sinteză a proprietăților mecanico -fizice ale fibrelor folosite la realizarea compoz itelor polimerice . Tipul fibrei Densitate (kg/m3)Rezistența la întindere (MPa)Modul de elasticitate (GPa)Alungirea la rupere (%)Coef. de dilatare termică (10-6/0C)Coef. lui Poisson Sticlătip E 2500 3450 72,4 3,5 5 0,20 Sticlătip S 2500 4580 85,5 2,6 2,9 0,22 Carbon (cu modul de elasticitate ridicat)1950 2100 380 0,5 -0,6…-1,3 0,20 Carbon (cu rezistență ridicată)1750 2800 240 1,1 -0,2…-0,6 0,20 Kevlar29 1440 2760 62 4,4 2,0 longitudinal 30 radial0,35 Kevlar49 1440 3620 124 2,9 2,0 longitudinal 30 radial0,35 Kevlar149 1440 3450 175 1,4 2,0 longitudinal 30 radial0,35 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 272.4.7Adaosuri Amestecurile din compu șii chimici sau compuș ii chimici simpli se adaugă materialelor plastice în vederea măririi duratei de depozitare și a stabilitaț ii chimice. În matricele polimeri ce armate se introduc inhibatorii pentru a spori duritatea și rezistența la fisurare. Catalizatorii sunt compuși chimici care activează legăturile chimice prin radicalii liberi pe care îi produc, conducând l a o diminuare apreciabilă a nesa turării în cazul ma tricelor polimerice termorigide [93]. În vederea c ontrolului parametrilor contrac țiilor termice, a capacita ții de transfer a tensiunilor și pentru red ucerea costurilor, se folosesc î n cadrul compozitelor o serie de adaosuri, cum ar fi: inhibitorii, catal izatorii, agenti de decofrare, pigmen ții. 2.5Procedee de ob ținere a sistemelor compozite În zilele noastre sistemele compozite folosite în construc țiise găsescsub diverse forme și într-o gamă variată de produse. Plecând de la cea mai simplă fibrăcare se regăse ște în majoritatea produselor compozite, industria a dezvoltat mai multe tipuri de materiale care stau la baza consolidă rilor moderne. Materialele compozite care se prezintă sub forma unor țesături prezintă un avantaj datorită faptului că exist ă posibilitatea dirijării proprietă ților mecanice în direc țiile dorite , având aplica ții practice deosebite în zonele de îmbinare a elementelor structurale. Din ingineria clasică au fost asimilate ca și formămai multe bare sau platbande fiind transformat e în materiale compozite. Elementele liniare se folosesc în special ca armă turi interioare pentru structuri din beton da rși ca elemente aplicate la exteriorul construc țiilor sub forma de platbenzi, lucrând pe acela și fundament ca și structurile conveț ionale din o țel. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 282.5.1Formarea manuală Formarea manuală prin contact reprezintă cel mai ieftin și mai simplu procedeu de crearea produselor compozite. Fibrele sunt sub formă de saltele sau țesături și se dispun pe o matriță sau pe o suprafață plană urmâ nda fi impregnate cu ră șinășipresate cu ajutorul unei role. Dacăse dore ște un produs finit modelat după o anumită matri ță se recomandă ca suprafața de contact să fie tratată cu un agent de decofrare p entru a se desprinde cu u șurință după întărire. Presarea cu rola are un rol foarte important datorită faptului că uniformizează cantitatea de ră șinăși reduce volumul de aer inclus[47]. Datoritălipsei controlului asupra cantită ților volumetrice, a orientarii fibrelor ș i a grosimii finale, prin procedeul de formare manuală se ob țin produse finite de o calitate inferioară fa țăde alte procedee de formare. Fig.2.10 Formarea prin contact a sistemelor compozite 2.5.2Formarea prin pulverizare În cadrul procedeul uide formare prin pul verizare, materialul de armare și rășina sunt impregnate în acela și timp pe o matriță .Formare a prin pulberizare este folosită cel mai mult la mater ialele armate cu fibre de sticlă . ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 29Pentru pulverizare f ibrele de roving alimentează continuu un tocător, iar fibrele tocate suntimpregnate prin proiectare pe matriță în același timp cu rășina[43]. În procesul de formare prin pulverizare sunt folosite două sisteme: cudouă pistoale de impregnare -unul dintre pistoale pulverizează rășina în amestec cu acceleratorul , iar celălalt rășina amestecată cu catalizator ul; cu un pistol -toate ingredientele se introduc într-o singură cameră de amestec, aflată înainte de pistolul de pulverizare. Procedeul de f ormare prin pulverizare prezintă o serie de avantaje cum ar fi: -fiind în mareparte un proces automat, costul manope rei este mult mai scăzut decâ t în cazul formă rii prin contact; -rovingul este folosit ca armătură datorită faptului că este u șor de tocat; -pistoalele d e puleverizare pot fi folosite și pe șantier. Pentru realizarea for mării prin pulverizare este necesar personal calificat care poate avea control deplin asup ra conținutului volumetric de ră șinăși de fibre. 2.5.3Formarea prin vacumare Formarea prin vacumare are l a bază metoda de formare manuală, utilizându -se în plus o folie de vacumare, care se dispune la partea superioară a suprafe ței elemen tului compozit. Fig.2.11Formare prin pulverizare ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 30Folia se fixează cu ajutorul unei garnituri de etan șare, urmând ca între folie și matriță să se elimine aerul prin vidare. Metoda de formare prezintă avantaje lega te de posibilitate a folosirii firelor lungi, iar în cadrul procesului se crează o suprafa ță perfect plană fără conț inut de aer. 1. 2. Fig.2.12Formarea sub vid, înainte de vacuumare 1. și după vacuumare 2.:a. matriță; b. material co mpozit armat; c. folie; d. vacuu m; e. garnitură de etanșare; f. șurub de strângere 2.5.4Formarea prin laminare continuă Formarea de laminare continuă se realizează printr-un proces tehnologic mai complex care constăîntr-o primă etapă î nintroducerea unui material sau țesături care este protejată pe ambele fe țe cu o folie de protecție și scufundată într-un recipient cu ră șină pentru impregnare . În acest proces se folosesc rășinirezistente la factori agresivi. Fig.2.13Formarea prin laminare continuă: a. rolă material de armare; b. role cu folie de protecție; c. role de ghidaj; d. rolă de impregnare și întindere e. role de laminare, stoarcere și de control al grosimii produsului compozit; f. cuptor de polimerizare cu radiații de infraroșii; g. rolă cu material finit; h. recipient de impregnare. ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 31Dimensiunile volumetrice ale materialului compozit rezultat sunt controlate cu ajutorul rolelor de laminare care au și rolul de a îndepărta excesul de ră șină. Materialul este trecut în etapa finală printr-uncuptor de polimerizare cu radia țiiinfraroșii, fiind apoi împachetat sub forma de rulouri. Prin procedeul de formare continuă se obț ine un procent de armare cuprins între 25 – 35%, iar în cazul unei armări cu țesătură procentul poate să depășească 45%. Procedeul de formare prin laminare continuă permite realizarea de plăci plane, ondulate și cutate cu diverse mă rimi, forme, texturi și g rosimi[43]. 2.5.5Formarea prin pultrudere Formarea prin pultrudere este un proces continuu de fabricare automată care permite producerea elementelor lungi, cu secțiuni constante sub diverse forme din materiale compozite armate cu fibre. Materia primă constă din: rășina lichidă de amestec ( care conține rășina propriu -zisă, adaosurile și aditivii speciali) și ca armătură fibre textile (sticlă, carbon, kevlar). Procesul implică tragerea acestor materiale printr -o matriță din oțel încălzită, folosind un d ispozitiv de tragere continuă. Prin pultrudere se obțin profile cu proprietăți bune și cu caracteristici uniforme în lungul produsului. Procesul de pultrudere recomandă folosirea armăturii unidirecționale, care se pretează a fi cea mai apropiată de ace st proces de fabricație și care oferă rezistență și rigiditate după direcția axială a profilului [128]. 2.5.6Formarea sub presiune Formarea sub presiune derivă din metoda de formare prin preimpregnare. O folie subțire din cauciuc este aplicată deasupra fibrelor impregnate cu rășină(fig. 2.14). Presiunea ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 32aerului de circa 0,35 MPa este aplicată prin tubul plăcii de presiune și apoi prin sacul de cauciuc. Presiun ea aplicată în această metodă poate fi mai mare decât în cazul metodei de formare prin vacuumare, fracțiunea volumetrică de fibră atingând 65%, cu proprietăți mecanice bune [43, 128]. Fig.2.14Formarea sub presiune 2.5.7Injectarea sub vacum Impregnarea prin vacuumare a fibrelor este asemănătoarecu metoda de formare prin preimpregnare și este folosită la consolidarea elementelor din beton. Metoda prezintă diverseavantaje, cum ar fi : -se îmbunătățește calitatea execuției consolidări i cuprodusul compozit rezultat; -se elimină posibilitatea de a intra în contact cu rășina; -durată scurtă de execuție a lucrării. Dezavantajul major este dat de faptul ca în cazul unor suprafețe mari și rugoase este necesar un important efort investiționa l în echipamente [43, 128]. 33ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 3 .TIPURI DE REABILITĂRI STRUCTURALE LA CONSTRUC ȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT O parte a siste melor compozite s -au dezvoltat în direc ția îmbunătăț iriiperforman țelor structurale ale subansamblelor din beton ,atât în perioada proiectă riiinițialecâtși a consolidă rii ulterioare. Datorită situațiilor întâlnite în practica curentă , reabilitarea structurilor din beton cu sisteme compozite a început să se impună ca și varinată primordial ă. De peste 40 de ani ,țările în carepericolul seismic este constant, au î nceput aprofundarea studiilor elementelor din beton armat î nfășurate sau placate cu elemente compozite. Japonia a fost prima țarăcare a reu șit săimplementez ecu succes sistemele compozite î n reabilitarea structurilor inginere ști. În ac eeași perioadă , Dr. Urs Meier, în Laboratoarele Instit utului Național din El veția, având la bază modelul plă cilor din o țel aplicate pe intradosul grinzilor din beton armat a rea lizat primele încercă ri cu placi laminate de tip multistrat din compozite armate cu fibre [132]. 3.1 Îmbunătă țirea performanț elor structura le prin consolidare la construcții din cadre de beton armat Conceptul de reabilitare a construc țiilor, îndirecția conservării patrimoniului ș i a structurilor existente, prezintă o actualitate permanentă care se înscrie tot mai mult î n cotidianul zilnic al ing inerului constructor. Se observă că speciali știi manifestă un interes continuu în vederea stabilirii u nor soluțiipractice de consolidare care să î ndeplinească nevoile solicitate, astfel: -să accepte interven ții ulterioare; -săexiste compatibilitate cu sistemele pe care se intervine; -să preia parametri mecanici avu ți în vedere; -săimplice costuri câ t maireduse; 34ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-să presupună modificare a cât mai mică ageometriei sistemului asupra că ruia se intervine; -să aducă un aport de greutate câ t mai mic; -să aplice reglementările de proiectare, execu ție și întreț inere. Prin reabilitare se în țelege ansamblul lucrăril or ce se execută în scopul cre șterii capacității portante a unei structuri sau î n scopul consolidă rii[68]. Normele de proiectare mani festă o tendin ță ascendentă în direcția ră spunsului structural la ac țiuni cu caracter se ismic pe care trebuie să î l manifesteo construc ție. Procesul întreprins cu scopul de a îmbunătă ții performanț ele structurale seismice se consemnează de asemenea sub denumirea de lucră ri de reabilitare (en. “retrofit”) [155]. Necesitatea mă surilor de reabilitare este stabilită deoserie deelemente: procesul de îmbătrânire al materialelor constituente, distrugeri datorate mediului de lucru agresiv chimic, schimbarea cerin țelor funcț ionale, apari ția unor noi încă rcări funcționale, proiectare sau execuție deficitară , atingerea duratei de exploatare, întreținerea și exploatarea necorespunză toare, vandalism, modificarea exigentelor prevazute prin standarde [143]. Metodele tradi ționale folosite în consolidarea construcț iilor din beton arma t presupuneau folosirea acelora și materiale consti tuente (betonul și oțelul)care preluau la rândul lor neajunsurile tehnologice și structurale. Următoarele metode folosite î n procesul de reabilitare a presupus folosirea plăcilor din otel ata șate lastructură prin diverse metode, cămășuieli sau straturi suplimentare de beton [103, 152]. Ținând cont de neajunsur ile furnizate de metodele tradi ționale de consolidare (mărirea încărcă riiproprii, modificări ale rigidită țiloretc.)s-au căutat noi solu ții alternative care să răspundă mai bin e cerințelor. În vederea îmbunătă țirii comportarii la acțiunile seismice și a consolidă rii s-au creat metodeindividuale fiecă rui element structural în parte. Aceste metode au în vedere rolul și poziția fiecă rui element structural, starea de tensiuni și deformații, caracteristicile materialelor utilizat e, factorii de mediu, aspectul și functionalit atea, modalitatea de realizare și aspectele economice. Din studiile efectuate s -a observat faptul că folosirea sistemelo r compozite poate duce la o cre șterearezistenței și a ductilității fără a influența secțiunea ș i rigiditatea elementelor [16]. 35 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATConsolidarea structurilor din beton armat a re la bază o solu ție conceptuală simplă , iar cea mai mare provo care este dată de capacitatea zone i beton–compozit de a p reluași de a transmite stă rile de tensiuni dintre elemente. Eficiențasistemului de reabilitare este furnizată de modul î n care se aplică compozitul și de caracteristicile materialelor compozite, astfel: -aplicarea unor împâ slituri din compozite realizate „î n situ”prin aplicarea unui strat de rășină și dispunerea succesivă a benzilor din țesătură , care se roluesc prin presare, rezultând un sistem compozit cu aderen țăla stratul de beton; -pretensionarea benzilor din compozite la intradosul grinzi lor din beton armat; -lipirea platb andelor din compozit pe suprafa ța din beton cu ajutorul unor răș ini; -procesul de aplicare prin vacumare pri n care rășina umple inclusiv fisurile din beton. Sistemele compozite trebuie să îndeplinească acelea și caracteri stici fizico -mecanice cu stratul suport din beton. În practica curentă se folosesc țesături și platbande prefabricate din compozit î n vederea asigurării calită ții solicitate. Procedeul care stă la baza consolidării cu sisteme compozite constă î n lipirea compozitelor polimerice de stratul suport din beton, asa cum este prezentat î n figura3.1. Fig.3.1Componentele soluției de consolidare cu țesătură din compozite polimerice [103] 36ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT Reușita consolidării este dată de modul în care este pregătit stratul suport în vederea asigurării unei aderen țe maxime î ntre sistemul compozi tși beton. Este necesară acoperirea unor etape minime în vederea asigurării condi țiilor optimede aplicare a sistemelor compozite: -îndepărtarea suprafețelordin beton distrusesaufără aderen ță; -înlaturarea peliculei superficiale fără aderen țăde la nivelul stratului suport din beton; -eventualele fisuri se injectează cu ră sini epoxidice; -refacerea geo metriei elementului care urmează a fi consolidat și realizar ea muchiilor rotunjite; -controlul umidită ții și al temperaturii în funcție de prescripțiile producă torului. A. B. Fig.3.2A-suprafațaneșlefuită; B–suprafața șlefuită (Foto arhiva personală -Cadru experimental ) 37 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.3Injectare afisurilor din grindă (fotoarhiva personală -sediu administrativ S.C. RAJA S.A Constanța) Alegerea sistemului compozit pentru consolidarea exterioară necesităsă se realizeze astfel încâ t toate materialele trebuie să conlucreze în mod unitar. Calculul în vederea proiectării și aplicarea sistemelor compozite urmăre ște următoarele aspecte ini țiale: -selectarea unui c ompozit cu caracteristici adecvate astfel încât grosimea acestora să fie cât mai mică ; -alegerea sec țiunii transve rsale a platbandelor compozite în vederea cre șterii capacităț ii portante astfel încât să existe un mecanism de cedare acceptabil. 3.1.1 Consolidarea structurală a grinzilor din beton armat Consolidarea g rinzilor din beton armat se realizează cu sisteme compozite în vederea cre șterii capacității portante la î ncovoiere (fibrele sunt dispuse pe direc ția axei 38ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATlongitudinale aplicat e la intradosul grinzilor) sau în scopul cre șterii capacităț ii portante la forfecare (fibrele sunt dispuse pe rpendicular pe axa longitudinală în vederea suplimentării armăturii interioare transversale). Fig.3.4Consolidare grindă din beton armat (foto arhiva personală -Sediu administrativ S.C. RAJA S.A) Fig.3.5Grindăafectatădemediul salin (foto arhiva personală -Univ. Maritimă din Constanța) 39ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.6Reparații inițiale laarmătura corodată a grinzilor (fotoarhiva personală -Univ. Maritima din Constanta) Fig.3.7Consolidări finalecu sisteme compozite (fotoarhiva personală -Univ. Maritima din Constanta) 40ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT3.1.2 Consolidarea structurală a planșeelor din beton armat Proiectarea materialelor compozite aplicate la exteriorul plan șeelor din beton armat are la bazăprincipiul barelor din o țel folosite în armarea plă cilor din beton armat. Aplicarea fâșiilor compozite la intradosul plan șeelor urmăreș te aceleași trasee, iar distanța dintre ele se determină î n urma unui c alcul al plăcilor î ncovoiate [5,103]. În figura 3.8 sunt reprezentate fisurile apărute la intradosul plăcilor și modul de dispunere a platbandelorcompozite. Fig.3.8Consolidare plan șeu cu platb andecompozite (foto arhiva personală -Univ. Maritimă din Constan ța–imobilBaza Nautică) 3.1.3 Consolidarea structurală a pere ților din beton armat În vederea consolidării pere ților din beton armat se fol osesc de cele mai multe ori fâșiile îngustedin compozit aplicate pe direc țiile tensiunil or principale. Se mai folosesc în 41 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATvederea consolidării și țesăturile continue care acoperă pereț ii din beton [5].Fibrele din compozit se pot dispune o rizontal, vertical sau pe direc țiile diagonalelor în funcție de direcția solicitărilor î n raport cu planul median al peretelui. Fig 3.9Consolidarea pereților folosind materiale compozite Sistemele compozite se mai folosesc în vedereabordării unor goluri din pere ții din beton armat sau î n cazul unor planșee. În figură este reprezentat modul de dispunere a platbandelordin compozit. Fig 3.10 Bordarea cu materiale compozite a unui gol practicat într -un perete din beton armat[116] 42 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT3.1.4 Consolidarea structurală a stâlpilor din beton armat Consolidarea structurală a stâlpilor din beton armat vizează cre șterea capacitaț ii portante la compresiune prin crearea unui sist em exterior de confinare. Evolu țiade extindere în direcție transversală asolicităriloresteținută în loc de si stemul exterior care manifestă asupra betonului o presiune de confinare [5,124].În vederea confinării stâ lpilordin beton armat,fibrele sistemelor compozite suntdispusetransversal pe axa longitudinală a stâ lpului. În vederea sporirii capacității portante la moment î ncovoietor se folosesc f ibrele dispuse longitudinal. Atât î n cazul f ibrelor dispuse longitudinal cât și în cazul celor dispuse transversal s -aconstatat o sporire substan țială a ductilită ții stâlpului din beton armat. Fig.3.11Reparații inițiale la armă tura corodată a stâ lpilor(foto arhiva personală -Sediul Univ. Maritimă din Constan ța) Fig.3.12Reparații finale cu sisteme compozite la stâ lpi(foto arhiva personală -Univ. Maritimă din Constan ța) 43 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎncazulconfinăriistâlpilor cu sec țiune pătrată se constată o eficacitate mai redusă a cămășuielii compozite datorită distribuirii diferite a presiunii de confinare. La stâ lpii din beton armat cu sec țiune circulară presiunea de confinare este uniformă , iar lastâlpii cu secțiune rectangulară presiunea de confinare variază de la o valoare maxima la col țuri către o valoare mi nimă la mijlocul laturilor. În vederea îmbunătă țirii performanțelor structurale și a modului de lucru a sec țiuniilor consolidate se prevad o serie de conectori ca înFigura 3.13. Eficacitatea consolidării stâlpilor cu sec țiunerectangulară se realizează prin rotunjirea col țurilor. În cazurile cămăș uirilor cu sisteme compozite se recomandă ca muchiile să nu fie drepte (ascu țite). Consolidarea cu sisteme compozite a stâ lpilor din beton armat s-a dezvoltat datorită urmă toarelorconsiderente: -timpul scurt de realizare; -creșterea rigidității ș i a rezistențeielementelor consolidate; Fig.3.13Consolidarea stâlpilor cu secțiuni pătrate folosind compozitele polimerice armate cu fibre (CPAF) [116]. 44ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-posibilitatea cre șterii necesarului de armături transversale ș i longitudinale prin folosirea mai multor tipuri de compozite; -costuri mici de transport al materialelor compozite; -proiectarea este accesibilă ; -manopera scăzută; -se păstreazăsecțiunea aparent egală cu cea ini țială. 3.1.5 Consolidarea structurală a nodurilor de cadru Datorită faptului că risc ul seismic reprezintă o condi ție determinantă tot mai importantă î n procesul de proiectare al structurilor, nodurile de cadru devin elemente de interes deosebit. Intersecțiile dintre elmentele orizontale și cele verticale crează oserie de zone care necesită o abordare aparte, ținând cont de transferu l solicitărilor în condi ții optime și fără a influen ța direcțiile încărcărilor că tre sistemul de fundare [3, 138]. În Figurile de mai jos suntexemplificate consolidări ale nodurilor de cadru . Fig. 3.14 Nodul 1experimental –stânga (zona 1) și dreapta (zona 2 de încercare) 45 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.15Nodul 2 experimental –dreapta (zona 3 de încercare) Fig.3.16Nod consolidat pe patru direc ții Fig. 3.17 Consolidare nod [45] 46 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 3. 18 Consolidare a stâlpului din nod [48] Fig 3.19Sisteme polimerice compoz ite aplicate pe un nod[46] 47 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig 3.20Modalitați de reabilitare nod de cadru a.[30] Fig.3.21Reabilitare noduricadru–Laborator Univ. TenicăGheorghe Asachi –Iași 48 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig 3.22Modalitați dereabilitare nod de cadru b.[147] Fig. 3.23 Modalitați de reabilitare nod de cadru c.[146] 3.2. Studii de caz Problematica reabilită rii structurale cu refacerea capacită ților adecvate, se î ncadrează în procesul de satisfac ție a nivelului de performan ță pe care trebuie să -lîndeplinească construcțiile. Formularea solu țiilor de consol idare la construc ții cu deficien țe structurale admite în mod prealabil o metodă de reabilitare orientată în direc ția restabilirii siguranței în condiții tehniceșieconomice adecvate. În urma stud ieriiși ainventarierii diferitelor solu ții de consolidare s -au putut trage o serie de concluzii cu privire la etapele interven ției asupra structurilor din beton armat afectate: 49ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-aspecte de urgen ță: demolare, sprijiniri alezonelor afectate, evacuare etc.; -diagnoza și evaluare prin culegerea datelor tehnice cu privire la caracteristicile structurii; -alegerea solu ției de consolidare î n baza aspectel or economice, sociale, istorice etc.; -refacerea proiectului aferent stru cturii: redimensionarea spa țialăa elementelor, analiza structurală , reproiectare. Ținând cont de faptul că solu țiile de reabilitare prezintă cea mai bună fundamen tare din punct de vedere economic, cultural și estetic, se pune tot mai m ult problema refacerii, recuperării, modernizării și redăriifuncțiunii imobilelor construite cu ani în urmă . Pe parcursul ultimilor 15 ani au fo st analizate mai multe construc ții care au fost supuse procesului de reabilitare structurală cu sisteme compozite. Astfel, în cele ce urm eazăse vor prezenta o serie de st udii de caz î n care se va exemplifica avaria constatată cât și tipurile de reabilitări efectuate: A.Reabilitări ale imobilului Universita ții Maritime din Constanța din Strada Mircea cel Bătran nr. 104 Fig. 3.24 Fisuri la nivelul grinzilor (foto arhiva personală ) 50ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 3.25 Grinzi care prezintă armătura expusă (foto arhiva personală ) Fig.3.26Reparații la grinda cu armătura expusă (foto arhiva personală ) 51ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.27Refacerea dimensiunilor geometrice aelementelor care urmează a fi supuse procesului de consolidare (foto arhiva personală ) Fig.3.28Consolidarea g rinzilor prin aplicarea de platbande din compozit la intrados (foto arhiva personală ) 52ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.29Reparațiiinițialealestâlpuluicuarmăturiexpuse(foto arhiva personală ) Fig.3.30Confinări ale stâlpilor cu sisteme compozite (foto arhiva personală ) 53ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATB.Reabilitari ale unui corp administrativ al S.C. RAJA SA Constanța Fig.3.31Grinda fisurată care a fost supu să procesului de injectare cu rășini epoxidice (foto arhiva personală ) Fig.3.32Consolidarea grinzilor prin aplicarea de plat bande din compozit la intrados și țesături din fibre de carbon (foto arhiva personală ) 54ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATC.Reabilitari la Școalanr.5 din Constan ța Fig.3.33Consolidarea grinzilor cu platbande din compozit (foto arhiva personală ) D.Reabilitari ale imobilului Universita ții Maritime din Constan ța–Baza Nautică Sediu Lac Suitghiol Fig.3.34Pregătirea stratului suport la intradosul plan șeului în vederea aplică rii platbandelordin carbon (foto arhiva personală ) 55ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.3.35Platbandedin fibre de carbon aplicate pe ambe le directii la intradosul plan șeului (foto arhiva personală ) 56 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 4 .INVESTIGAȚII EXPERIMENTALE PRIVIND COMPORTAREA STRUCTURILOR DIN BETON ARMAT CONSOLIDATE CU MATERIALE COMPOZITE 4.1 Introducere Investigarea experimentală în vederea evaluării ră spunsului structural al elementelor consolidate cu Compozitele Polimeric e Armate cu Fibre (CPAF) vizează practica încercă rii distructive a elementelor structur ilor din beton armat pe suprafa țacărora sunt aplicate solu ții de consolidare compozite. În trecut, în vederea realizării consolidării construc țiilor din beton armat era necesa ră o perioadă de timp îndelungată, spa țiu și eforturi pentru soluț ionare. Pri ncipalul dezavantaj al interven țiilor clasice asupra structuril or era legat de costul ridicat și uneori de dificultatea aplicării solu țiilor de consolidare. Pentru a preîntampina problemele curente apărute în timpul execu ției, cercetarea ștințiificădin domeniu a dus la dezvoltarea unor noi soluții de consolidă ri bazate pe utilizarea Compozitelor Polimerice Armate cu Fibre (CPAF) [ 132]. Materialele compozite folosite în construc ții sunt aplicate prin lipire la exteri orul structurilor cu ajutorul ră șinilor epoxidice pe elementele ce urmea zăa fi consolidate. Element ele structurale supuse consolidă rii cu Compozitele Polimerice Armate cu Fi bre (CPAF) conduc la proprieta ți structurale îmbunătățite față de consolidările clasice sau față de elementele neconsolidate. Pentru asigurarea cerin țelor de calitate și stabilitate a structurilor din beton armat s – au efectuat de -alungul timpului mai multe lucrări și studii de special itate care au avut drept scop mărirea capacitatilor portante și de răspuns seismic. Odată cu dezvoltarea tehnicii de cal cul și a programelor specializate, i nginerii au la dispoziție o gamă variată și ajutătoare în efortul lor de a dezvolta materiale și tehnologii de construcții din ce în ce mai performante. 57 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATInvestigațiile experimentale oferă posibilitatea de verificare a ipotezelor înaintate în analizele matem atice precum și suportul fizic î n vede rea impunerii unor noi capacită ți în orice domeniu. 4.2Problematica zonei de îmbinare dintre stâlp și grindă la structurile din beton armat În urma investiga țiilorrealizate de -a lungul timpului, au fost analiza te mai multe tipuri de consolidă ri cu materiale compozite aplicate pe o serie de element e din beton armat cum ar fi: plăci, stâ lpi,coloane sau grinzi. Din cauza faptului că în literatura de s pecialitate exi stă un nu măr redus de cercetări științifice amănunț ite care să trateze consolidarea legăturii dintre stâlp și grindă cu materia le compozite, a devenit necesară studierea comportă rii nodurilor structurilor din beton armat consolidate cu materiale compozite . Zona de intersec ție dintre stalp și grindă poate fi materializată în multe moduri și forme. Poate fi intersec ție de stâlp cu grindă cu dimensiuni ide ntice sau v ariabile, o intersecție de colț cu stâlp și grindă sau un ansamblu format d in stalp, grindă și placă. Toate elementele constitutive și geometrice pot influenț a alegerea m odul de consolidare a zonei de îmbinare afectate dintre stâlp și grindă la structurile din beton armat. În cadrul cercetării s -au avut în vedere mai multe moduri de c onsolidare a nodurilor din beton a rmat care ar putea fi aplicate în practica curentă în fun ție de caracteristi cile elementului supus consolidă rii. 4.3Obiectivele programului experimental Programul experimental a avut î n vedere identi ficarea aspectelo r particulare și a problemelor care intervin în cazul consolidă rii nodurilor din beton armat În vederea elaboră rii programului experimental de cercetare a ufost întocmite o serie de etape de înc ercare a nodurilor consolidate î n diverse moduri cu materia le compozite. Aceste etape pregătitoare în func ție dețintacerecetării au avut ca scop sta bilirea modului de 58 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATrealizare a încercă rilor, aparatura și metodele de solicitare, elementele de măsurare, modul de centralizare și prelucre a datelor experimentale, m ăsuri de protecția muncii. Scopul încercă rilor programului experimental a constatîntr-o serie de investiga ții a comportă rii nodurilor structurilor din beton armat neconsolidate și consolidate cu Compozitele Polimerice Armate cu Fibre (CPAF). Materialele compozite se prezintăsub formăde platbande, țesături, profile și răș ini epoxidice. Pentru realizarea încercărilor s -au avut în vedere modurile de lucru ale nodurilor structurilor din beton armat neconsolidate sau consolidate și s-a realizat o analiză comparativă a acestora. Modul de realizare a încercă rii a vizat stabilirea etapelor pregă titoare privi nd materializarea nodurilor de încercare împreună cu elementele ajutătoare necesare în vederea îndeplinirii obiectivelor experimentale propuse. Zona de încercare4aferentănodului 2 stânga a fost lăsată neconsolidată î n vederea stabilirii unui t ipar comparativ, iar zonele de î ncercare1, 2 si 3 au fost consolidate î n mod diferit cu materiale compozite formate din profile lipite cu adezivi e poxidici șițesături din fibre impregnate cu ră șini epoxidice. Fig.4.1Ansamblul de î ncercare 59 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT4.4Organizarea programului experimental Pentru evaluarea ră spunsului structural al nodurilor din beton armat consolidat cu Compozite Polimerice Armat e cu Fibre (CPAF) s-a stabilit un program experimental astfel încât să permită ob ținerea unor date ș i rezultate experimentale concludente care s ă reflecte cât mai fidel fenomenul studiat. Un alt aspect ,la fel de important care s-aavut în vedere , este cel al înregistrării și interpretării modului de comportare al nodurilor. În cadrul programului experimental a u fost analizate zonele de î ncastrare a grinziiîn nod pe o parte și pe alta la o structură tip cadru din beton armat. Totalitatea lucrăr ilor de pregătire a lstructurii de încercare și alsubansamblelor influențează decisiv volumul de erori ce pot surveni pe parcursul testelor. Ținând cont de faptul că nu există în cadrul laboratoarelor de încercări din zona Dobrogei o aparatură mobilă specifică experimentului, s -a decis achizi ționarea unei pompe hidraulice manuale cu două viteze, a unui piston hidraulic de 300 KN, a unui manometru de presiune, a unui mic rocomparator cu brat flexibil și alaltor subansamble necesare conectării șifuncționarii acestora. Programul experimental a necesitat execu ția unei construcții ajută toare sub forma unui cadru din beton armat care a fost real izat în vederea fixării pistonului hidraulic de încărcare. În interiorul cadrului ajută tor s-a realizat un ansabluformat dintr -un stalp central șicâte două grinzi dispuse în consolă simetric fa ță de stâlpul central, calculate astfel încât să poatăfi aplicat p istonul hidraulic. Din construc ția realizată au rezultat 4 zone de î ncercare, numerotate de la 1 la 4și care au fost supuse unor încercă ri individuale. Calculul structural al ansamblului experimental a fost idealizat în vederea optimizării modalita ții de aplicare a Compozitelor Polimerice Armate cu Fibre (CPAF). 60 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT4.5Dimensiuni și materiale utilizate în cadrul programului experimental În vederea realizării încercă rilorexperimentale s -au folosit urmă toarele materiale: beton C 16/20, armă tura din otel OB 37 si PC 52, materiale compozite (profile lipite cu ra șini epoxidice, țesături din fibre impregnate cu ra șini epoxidice). Ansamblul e xperimental a fost realizatînvaraanului 2017, î n localitatea Techi rghiol, Judetul Constanta în condi ții normale de temperatură. Ulterior, în toamna anului 2017 anasamblul experimental a fost consolidat și supus încercă rilor experimentale. Fig.4.2Date constructive ale an samblului experimental În scopul derulă riiexperimentului sunt identifica ți parametrii de studiu, după cum urmează: -stâlpul cetral din beton armat cu dimensiunile de 0.6 m x 0.2 m; -grinzile dispuse în consolă simetric fa ță de stâlpul central cu dimensiunile de 0.2 m x 0.2m; -tipul de armare pentru fiecare element; 61 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-procentul și modul de armare a n odurilor cu materiale compozite. Fig. 4.3Ansamblul experimental cu eviden țierea forțelorindividuale aplicate. În tabelele următoare sunt prezentate caracteristicile fizico -mecanice ale fibrelor de carbon și rășini folosite în programul experimental: Tabel 1-Caracteristici mecanice ale fibrelor de carbon folosite (SikaWrap -230C) pânza din fibre de carbon țesută, unidirecț ional, pentru procesul de aplicare uscată . Tipul Fibre de carbon de rezistență Orientarea fibrelor 00C (orientare unidirecțională) Construcție 99% fibre de carbon Greutatea pe unitate de suprafață 230 g/m2 Grosimea țesăturii Densitatea fibrelor0,131 mm 1.76 g/cm2 Rezistența la alungire a fibrelor 4300 N/mm2(nominală) Modulul de elasticitate la întindere 238000 N/mm2 Deformația la rupere a fibrelor 1,8 % (nominală) 62 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTabel 2-Proprietăți ale rășinii epoxidice (Sikadur -330 ) Ra șina epoxidică bicomponentă de impregnare Tipuri de componenți Component A: pasta de culoare albă Component B: pasta de culoare gri Condiții de depozitare Între +50C și +250C Temperatura de aplicare Între +100C și +350C Temperatura de serviciu Între-400C și +500C Raportul de amestec dintre componențiComp A : comp B = 4 : 1 parti de masa Timpul de întărire și lucru 5 zile la temperatura de 230C Densitatea 1,31 kg/l (la 23 grade C) Rezistența la trac țiune (DIN 53455)După 7 zile la +230C: 4500 N/mm2 Modulul de î ncovoiere (DIN 53455)După 7 zile la +230C: 3800 N/mm2 Alungirea la rupere (DIN 53455) După 7 zile la +230C: 0.9 % Tabel 3 -Proprietăți ale lamele lordin fibre de carbon profil L (Sika CarboShear L – piese preformate în formă de L) Tipuri de componenți Lamele de carbon Condiții de depozitare Între +50C și +350C Lungime bra țe 30/70 cm Lățime 40 mm Grosime 1.4 mm (nominal) Densitatea 1,55 kg/l Rezistența la trac țiune 2250 N/mm2 Modulul de î ncovoiere 120000 N/mm2 Alungirea la rupere 0.6 % 63 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT4.6.Etapele de lucru î n cadrul programului experimental În vederea realiză rii programului experimental au fost stabilite o serie de et ape de lucru potrivit complexită țiiobiectivelor propuse, în scopul ob ținerii parametrilor de calitate necesari. Astfel,au fost stabilite și avute în vedere urmă toarele etape de lucru: a)realizarea cadrului de încercare ajutator (funda ție, stâlpi și grindă ); b)armareaelementelor experimentale -stâlpulcentral și grinzile dispuse în consolă simetric fa ță de stâlpul central; c)cofrarea elementelor experimentale din beton armat; d)turnarea și vibrarea elementelor experimentale din beton armat; e)decofrarea ansamblului experimental; f)prelucrarea suprafe țelor și muchiilor a ferente zonelor supuse consolidă rii; g)realizarea sistemului compozit de consolidare a nodurilor (zonel e de încercare 1, 2 si 3); h)pregătirea și calibrarea si stemului format din pompa hidraulică , pistonulhidraulic, manometru, microcomparatori iși elemente lede conectică ; i)efectuarea încercă rii zonei neconsolidat e(zona4),înregistrarea și achiziția datelor; j)realizarea studiului experimental pe n odurile consolidate (zonele de încercare 1, 2 si 3)și achiziția datelor; k)prelucrarea datelor șirealizarea observa țiilor cu privire la programul experimental. Realizarea elementelor structurale se reflectă în următoarele fotografii : Fig. 4.4Armarea elementelor 64 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 4.5Cofrarea ansamblului stâ lp-grinzi Fig.4.6Suflarea cu aer comprimat î nainte de turnare 65 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 4.7Turnarea și vibrarea elementelor din beton armat Fig. 4.8Ansamblul din beton armat decofrat 66 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.4.9Corecții prin frecare cu disc diamantat a suprafețelor din beton armat S-a urmărit asigurararea unor suprafe țe plane pentru z onele care sunt supuse consolidă rii cu Compozitele Polimerice Armate cu Fibre (CPAF) și s-aurealizat o serie de stadii pregătitoare ale suprafe țelor nodurilor. Zonele din beton arma t au necesitat o serie de corecții prin frecare a acestora cu un disc oală diamantat montat p e un polizor unghiular. S – au obținut suprafeț e ca de mozaic în care agregatele betonului sunt expuse. 4.7. Investigarea experimentală a nodurilor din beton armat cons olidate cu materiale compo ziteși rașini epoxidice Aplicarea sistemului compozit de confinare a fost realizat într -o suscesiune de pași tehnologici necesari, după cum urmează: 1.realizarea unui strat suport compact și neted prin rotunjirea muchiilor pentru a prevenidegradarea tesăturii din fibre de carbon; 67 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT2.îndepărtarea particulelor de praf de pe supr afața de contact, prin suflare și respectiv aspirare, în vederea asigurări unei aderențe câ t mai bune la suportul de beton. Controlul de calitate a fost executat cu o bandă adezivă de pr obă; 3.impregnarea suprafeței de beton cu rășină epoxidică pentru aplicarea fibrelor de carbon; 4.aplicarea fibrelor de carbonpesuprafața de beton, im pregnare a acestora cu rășină epoxidică și eliminarea golurilor de aer prin roluire; 5.efectuarea încercă rilor. Lucrările au fost realizate în condiții optime deumiditate și temperatură, urmând întocmai condițiile impuse de furnizor ul materialelor . În imaginile de mai jos sunt exemplificate material ele folosite, echipamentele de încărcare și culegere a ldatelor, pregătirile și consolidă rile nodurilor. Fig. 4.10 Materiale și sculelefolosite în cadrul studiului experimental Fig. 4.11 Pompa cu douăpistoan e de încărcare, cilindru de încă rcare și manometru 68 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 4.12 Microcomparator cu brațflexibil Fig. 4.13 Pregă tirea materialelor în vederea consolidă rii 69 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 4.14 Consolidare Nod 1 stânga–ZONA 1 Fig. 4.15 Consolidare Nod 1 dreapta –ZONA 2 (vedere din spate) 70 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 4.16 Consolidare Nod 2 dreapta –ZONA 3 4.8. Pregătirea probelor experimentale A.Probele consolidate Zonele de încercare 1, 2 si 3 (a șa cumsunt reprezentate î nFigura4.1-ansamblu de încercare) au fost consolidate cu Compozitele Pol imerice Armate cu Fibre (CPAF) în trei ipoteze distincte rezultâ nd treimoduri diferite de consolidare: -Zona de î ncercare 1 (nodul 1 stâ nga),a fost consolidată cuțesături din fibre de carbon dispuse pe mai multe direc ții. O direcție de armare a fost asigurată de o țesătură de Sika Wrap care s -a fixat la 70 de cm d e la nod la intradosul grinzii și s-a prelungit pe o lungime de 40 de cm la partea verticală a stâ lpului. O a doua direc țiede consolidare a fost asigurată de înfă șurarea și fixarea cât mai intimă de nod a unorțesături de Sika Wrap în vederea asigură rii elementelor de consolidare aplicate la intadosul grinzii și pe verticala stâ lpului.Zonade încercare 1 a mai fost supus ă unei consolidări prin aplicarea 71 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATuneițesături de Sika Wrap pe diagonala care este per pendiculară pe bisectoarea nodului; -Zona de î ncercare 2 (nodul 1 dreapta) ,a necesitat execu ția unei construcții ajutătoare din tablă ambutisată la rece pe u nghiul interior al nodului. Fa ță de această construcție ajutătoare au fost prevă zute oserie deancore realizate din țesături de fibre de carbon despicate la capă t. Ancorele compozite realizate din țesătură de Sika Wrap s-au fixat în găuri perforate de o pa rteși de alta a nodului (în stâ lpși în grindă) și au fost întărite cu țesătură de Sika Wrap dispusăpe di agonala care este perpendiculară pe bisectoarea nodului de î ncercare; -Zona de î ncercare 3 (nodul 2 dreapta) ,a fost prevazută cu un profil cornier comp ozit fixat la partea inferioară cu ajutorul ră șinilor epoxidice ș i cu ajutorul unor anco re compozite realizate din tesatura de Sika Wrap. Ancorele compozite au fost la randul lor fixate prin bisectoarea unghiului nodului, iar partea vizibi la a acestora a fost repartizată în mod unitar atât pe stâlp cât și pe grindă . Tot acest ansamblu a fost fixat de elementele structural e din beton cu ajutorul unor țesături Sika Wrap care au fost înfășurate perimetral cu fibră dispusă perpendicular pe axul grinzii. Tipul de consolidare aplicat pe zona2și respectiv pe zona3 sunt diferite de practica curentă datorită faptului că s-au folosit ca element de noutate a șa numitele ancore compozite. Tehnologia de fixare a ancorelor s-a realizat prin forarea betonului cu diametru de 25 mm, injectarea în găuri a ra șinii epoxidice și introducerea forțată îngăuri a unor manunchiuri din tesaturi de fibre de carbon impregnate cu rășini epoxidice și despicate la capă t. Lungimea acestor ancore este cuprinsă între 20și 30 de cm. Fig. 4.17 Consolidare zona2 cu ancore compozite 72 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATIntroducerea în găuri le forate a mănunchiurilor din țesături defibre de carbon impregnate cu ră șini epoxidice și despicate la capăt Fig. 4.18 Consolidare zona3-intoducere aancorelorcompozite prin bisectoarea nodului Fixarea ancorelor compozite prin lipire cu ră șini epoxidice Fig. 4.19 Consolidare Zona3–lipireațesăturilor din fibră de carbon pe stâlp și pe grindă 73 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFixarea prin lipire cu rășini epoxidice a cornierului compozit Fig. 4.20 Consolidare Zona3–fixarea profilului cornier compozit B.Proba neconsolidată Înscopul determinării caracteristicilor de bază ale nodurilor aferente structurii neco nsolidate, zona de încercare 4 nu a fost supusă consolidă rii. Acest no d a fost considerat ca martor î n vederea stabili rii unui tipar de răspuns în compara ție cu componentele consolidate. În vederea efectuării încercărilor s -adecis ca încărcarea să fie administrată individual pe fiecare nod în parte, iar fiecare for ță a fost aplicată î n regim static prin intermediul unei pompe hidrauli ce manuale cu două viteze,legatălaun piston hidraulic de 300 KN. În vederea asigurării unei cu rse cât mai mici a pistonului încărcarea s -a efectuat la viteză mică . După pregă tirea ansamblului experimental s -a aplicat individual pe fiecare nod în parte o forță controlată pe grinzile în consolă cu ajutorul unui piston hidraulic la distan ța de 1 74 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATmetrude la fața stâlpului. În cadrul încercărilor s -au avut în vedere deplasările pe verticală a grinzilor sub efectul încărcărilor și forțelorrezultate. 4.9. Analiza efectului consolidă rii Criteriile de cedare eviden țiate vizual în cazul încercării zoneineconsolidat edin beton armat au fost: a.fisurarea betonului î ntins, eforturile unitare din betonul comprimat și din armătura întinsă cresc; b.epuizarea capacită ții portante a betonul ș i a armăturii de oțel (betonul comprimat suferă strivire,iar armăt ura întinsă atinge curgerea). A.În scopul alegerii solu ției cât mai eficient e de consolidare trebuie avute î n vedere mai multe ipoteze, cum ar fi: -considerații legislative și tehnico-economice; -exigențele de consolidare legate de tipul încărcării; -necesitatea privind creșterea capacității elementului consolidat; -materialele disponibile care asigură elementul consolidat; -modalitatea de acces la el emnetul supus consolidă rii. B.Obiectivele principale ale încercării experimentale au fost atinse , iar rezu ltatele constau în : -evidențierea și reflectarea fidelă a comportării elementului consolidat cu CPAF; -influența rezistentelor structurale ca urmare a fisurării sau a clivajului țesăturilor din fibre de carbon impregnate cu rășini epoxidice; -constatarea principalelor moduri de cedare vizualizate la nodurile din beton armat consolidat. 75 ASPECTE TEHNICO -ECONOMI CE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT4.10. Concluzii ale investiga țiilor experimentale Analiza criteriilor de cedare constatate din dateleexperimentale conduc ela următoarele concluzii: -cercetările științifice practic e la scara naturală (1:1) crează premizele ob ținerii unor rezultate fidele și cât mai exacte ; -observațiile vizuale au ară tat epuizarea capac ității portante; -prin înregistrarea rela ției forță / deplasare s -a pus în eviden ță eficienț a tipului d e consolidare; -experimentele au permis analiza diverselor sisteme și modalități de consolidare. 76 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 5 .ANALIZA TEOR ETICĂ A ÎNCERCĂRILOR EXPERIMENTALE 5.1 Aspecte privind proiectarea sistemelor comp ozite de reabilitare structurală a cadrelor din beton armat Modul de execuție a sistemelor compozite î n procesul de r eabilitare reprezintă un factor major î n ceea ce prive ște răspunsul și performanțele structurale obținute pe întreaga perioadă de exploatare. Atunci când se discută de reabilit are cu sisteme compozite, cerin ța principală în vederea asigurării unui transfer al tensiunilor în condi ții optime este dată de realizarea unei interfe țe adecvate între beton ș i materialul compozit [33, 77, 97, 99] . Înaintea orică rui proces de execu ție este necesară o analiză și o proiectare riguroasă care vaține cont de toate aspectele care cupri nd natura materialelor, interac țiunea acestora cu sistemele compozite, condi țiile de lucr u la care vor fi supuse precum și încărcă rile existenteși cele ulterioare. În literatura de spe cialitate există patrucerințegenerale pe care trebuie să le îndeplinească sistemele compozite [63]. -identificarea riscurilor la care există posibilitat ea săfie supuse structurile; -reabilitarea va ține cont de riscurile identificate; -structura nu trebuie pusă în pericol de posibilele deter iorari locale acceptate; -eventuala cedare a si stemelor compozite nu trebuie să aibă loc fără eventuale semnale prevestitoare. Cași în cazul proiectă rii structurilor no i din beton armat, proiectarea în vederea reabilităriicu sisteme compozite are la bază verificarea stă rilor limită cu luarea î n calcul a tuturor ipotezelor de solicitare [89, 92]. În urma acest ei abordări se determină mai multe grade de siguran țămulțumitoare care prevăd apari ția stărilor limită din exploatare cât și stărilor limită ultime[14, 63]. 77 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATEvaluarea corectă a stării existente a structurii reprezintă o primăetapă în calculul unei reabilitări, indiferent de materialele utilizate. Cu toate că prezintă și o mică rezistență la solicitări de compresiune, î n proiectarea sistemelor compozite se v a analiza numai ipoteza solicitării la î ntindere.Sistemele compozite presupun ut ilizarea lor numai ca elemente întinse datorită elementelor constitutive și a proprietăț ilor mecanice [10]. În procesul de proiectare în vederea consolidării trebuie avut în vedere faptul că eventuala cedare a sistemulu i compozit aplicat nu trebuie să fie urmată de cedarea elementului structural pe care s -a intervenit. O rela ție directă a acestei observații se raportează la capacitatea structurii de rezisten ță înaintea intervenț iei. Nu trebuie neglijat nici procesul de alegere a s istemelor compozite care urmează a fi folosite în cadrul consolidă rii. Mecanismul de selecție a materialelor compozite are la bază în principal factorii de mediu la care acestea vor fi supuse. Pot aparea o s erie de efecte negative datorită: umidită ții, diferitelor su bstanțe chimice, alcalinității, radiaților, apei sărate, gelivitățiietc. Influența factorilor de mediu asupra sistemelor compozite se ia în considerare î n calcul prin utilizarea unor coeficien ți de mediu subunitari care influen țeazăvalorile furnizate d e producători pentru materiale. Calculul de reabilitare cu si steme compozite se fundamentează pe verificarea stărilor limită deserviciu sau exp loatare (SLS) cât și stărilor limită ultime (SLU). În vederea verifică rii Starii limite ultime (SLU) se consider ăun nivel acceptabil redus furnizat de probabilitatea cedă rii elementului structural prin atingerea unor grade excesive de deforma ție sau prin depă șirea rezistenței de material. În funț ie de obiectivul pentru care este folosit materialul compozit (cre șterea capacita ții de deformare sau creșterea capacităț ii portante), calculul poate suferii verificări la o stare limită sau alta[6, 63]. 5.1.1Analiza s tâlpilordin beton a rmatconsolida ți cu sisteme compozite Forța axială ce poate fi preluată de un stalp din beton armat consolidat cu sisteme compozite este calculată luând în calcul atâ tcontribuția armăturii interioare cât ș i abetonului consolidat cu membrană compozită [10, 11, 97]. d,cap b cc,d s y,d b1N A f A f (5.1) 78 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT unde: d,capN-valoarea de calcul a forței axiale capabile b-coeficient de siguranță; bA-aria secțiunii de beton; sA-aria armăturii interioare longitudinale de oțel; cc,df-valoarea de calcul a rezistenței betonului confinat; y,df-valoarea de calcul a rezistenței la curgere a oțelului. Proprietațile mecanice ale materialeor utilizate sunt analizate conform cu rbelor caracteristice din figură : Fig. 5.1Curbe caracteristice ale materialelor folosite Valorile de calcul ale rezistențelor betonului consolidat cu sisteme compozite se determină în funcție de presiunea de confinare exercit ată de către membrana compozită, care se evaluează diferențiat pentru secțiunile circulare și cele necirculare. Un sistem compozit de confinare trebuie să exercite o presiune minimă de confinare după cum urmează: lf 4MPa (5.2) Evaluarea presiunii de co nfinare se poate calcula cu următoarele rela ții conform Manualului ISIS de Proiectare a Sistemelor de Reabilitare cu Materiale Compozite Aplicate la Exterior: 79 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATpentru stâlpi circulari: s frp frp,r frp l2n f tfD (5.3) unde: sn-numărul de straturi aplicate; frp-coeficient de siguranță pentru rezistența materialului CPAF; frp,rf-rezistența ultimă a materialului CPAF; frpt-grosimea stratului; D-diametrul secțiunii circulare de beton. Alterecomandări sau coduri de proiectare a stâlpilor avansează relații apropiate, valorile coeficienților de siguranță putând prezenta variații în funcție de natura materialului, producător, condiții de expunere sau de încărcare [11,12][23]. pentru stâlpi rect angulari: s frp frp frp frp l2n E t (b h)fbh   (5.4) unde: frpE-modulul de elasticitate a materialului CPAF; frp-deformația specifică a materialului CPAF, cu valoarea 0,002în cazul unui sistem nepretensionat; b,h-laturile secțiunii de beton. Procesul de calcul al stâl pilor din beton armat consolida ți poate fi dat de următoarele etape: evaluarea val orilor de calcul a eforturilor și stabilirea condițiilor de solicitare; determinarea unor lungimi minime de suprapunere; stabilirea valorii de calcul a rezistenței ce poate fi obținută prin efectul de confinare al sistemului compozit; 80 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATverificarea structurii asupra căruia s -a intervenit la stările limită corespunzăt oare. 5.1.2.Analiza g rinzilordin beton a rmatconsolidate cu siteme compozite Consolidarea grinzilor cu platba nde din o țel lipite la partea întinsă cu ra șini epoxidice și-a dovedit ineficie ța datorită faptului că există o vulnerabilitate dată de ac țiunea agresivăaagenților chimici , costul de intre ținere ridicat, iar suprapunerea acestor platbande este foarte greu de realizat [103]. Odata cu apari ția sistemelor compozite î n consolidarea grinzilor din beton armat au fos t necesare o serie de investig ații în vederea proiectării acestora și a studierii modurilor de cedare. εac εc εar εa σa σr σc Fig. 5.2 Curba caracteristică a oțelului σ-εcu palier de curgere și deformații plastice importante Fig. 5.3 Curba caracteristică a betonului σ-ε (tensiuni deforma ții) după parabola Hongnestad ε’b=0,002 ε bu=0,003 εb Rc R’b Eb 1 Rcr 81 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATȚinândcont de rezistența la compresiune din beton, rezistența la întindere din armătura din oțel și platbanda din sisteme compozite , calculul la starea limită ultimă se poate efectua folosindurmătoarele ipoteze simplificatoare [133]. Secțiunile plane înainte de deformare rămân plane și după deformare; Sistemele compozite au un comportament elastic până la rupere; Contribuția betonului la preluarea eforturilor de întindere este neglijabilă; Nu se produc lunecări la nivelul interfaței sistem uluicompozit –beton[37, 59, 60 ]. Calculul acestor secțiuni de grinzi din beton armat consolidate cu sisteme compozite înseamnă: -dimensionarea ariei de armătură ; -stabilirea capacității portante. 5.1.3Analiza nodurilor de cadru din beton a rmat Nodurile de cadru trebuie să îndeplinească cumulativ următoarele cerin țe: -sănu prezinte reduceri semnificative de rigi ditate sub eforturile corespunzătoare plastificării elementelor adiacente sau a încărcărilor –descărcărilor ciclic e asociate ac țiunii seismice;ε1Cε2S εcompσ1C σ2SE1E211σcomp Fig.5.4Curba caracteristică a CPAF de carbon (C) și de sticlă (S) 82 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-săasigure capacitatea de rezisten țăla cele mai defavorabile solicitări, în orice stadiu și la orice combina ție de încercă ri la care sunt supuse elementele îm binate; -să asigure ancorajul armăturilor elemen telor adiacente în orice situa ție de încărcare, inclusiv în condi țiile plastifică rii acestora sau a încărcărilor –descărcărilor ciclice asociate acțiunii seismice. Nodurile de cadru trebuie să poată prelua și transmite forțeletăietoare care ac ționează asupra lor în plan orizontal și în plan vertical. Forțele tăietoare de calcul care pot acț iona asupra unui nod de cadru se determină din condi ția de echilibru al efortur ilor maxime ce iau naștere în elementele concurente din nod ( stâlpși grindă). În cazul cadrelor din beton armat spa țiale eforturile de calcul se consideră independent pe fiecare direc ție principală î n parte. Din punct de vedere al modului de execu ție nodurile de cadru pot fi: -monolite; -prefabricate integral; -cu stâlpi monoli ți și grinzi prefabricate. Fig.5.5Forțe interne din nod 83 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT5.2Confinarea betonului folosind materiale compozite. P resiune de confinare Prin consolidarea structurilor din beton armat cu sisteme compozite se realizează un transfer al eforturilor de î ntindere de la structura din beton arma t către sistemul de confinare [106, 151] . Comportar ea caracteristică a betonului (încă rcare-deformare) se modifică datorităsistemului de confinare. Asupra betonului seexercităo așa numită presiune de confinare care se transformă într -o stare spa țială de tensiuni și deformaț ii. Sistemele de confinare se împart în sisteme pasive și sisteme active în funcție de momentul în care presiunea de confinare începe să fie exercita tă asupra elementului din beton [32, 75, 83, 85, 117] În cadrul sistemelor pasive, presiunea de confinare se dezvoltă pe măsură ce beton ul suferă dilatări transversale, iar la sistemele active presiunea de confinare ac ționează din momentul în care acestea sunt aplicate. Presiunea de confinare se activează imediat după instalare prin folo sirea de cimenturi cu proprietă ți expansive ca și strat intermediar î ntre beton sau prinpretensionare mecanică . Fig 5.6Starea de tensiuni a compozitului polimeric armat cu fibre Pentrusistemelepasive,sistemul compozit trebuie să fie suficient de rigid astfel încât să asigure o dezvoltare a presiunii de confinare la nivele relativ mici de deforma ție a 84 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATbetonului. În acela și timp,sistemele compozite trebuie să fie suficient de flexibile , pentru a evita pe cât posibil o rupere casantă a elementului, asig urându-i o ductilitate satisfăcătoare [18, 20, 26, 27, 32, 88, 101, 114, 116] Eficiența maximă de confinare în cazul stâlpilor din beton armat este dată de structurile cu sec țiune circulară. Elemente individuale ce ț in de geometria elementului din beton armat au determinat efect uarea unor studii suplimentare în vederea cre șterii eficacităț ii sistemului compozit prin stabilirea unor relații de calcul î ntre rezisțentele finale solicitate ș i calitatea compozitului . Din punct de vedre al eficien ței confină rii realizate cu sisteme compozite există o strânsă legătura î ntrevolumul de beton afect at de presiunea de confinare. A șa cum se specificăși mai sus, eficinț amaximăa sistemelor compozite se realizează în cazul stâlpilor cu secțiune circulară datorită faptul ui că întreaga sec țiune de beton participă activ î n efectul de confinare [34, 39, 44, 64, 78] .Presiunea de conf inare se distribuie uniform pe î ntreaga secțiune a elementului. În cazul secț iunilor care nu sunt circulare, presi unea de confinare nu se exercită uniform, existând a șa numita arie activă (Figurile 5.7 si 5.8)[55, 71, 104, 105, 106, 136, 145, 151, 152] Fig. 5.7Presiunea de confinare în c azul secțiunii circulare (sus ) și a secțiunii rectangulare ( jos) 85 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎn cazul sec țiunilor rectangulare se observă că presiunea de confinare se manifestă mai mult în zona col țurilor, iar în zona feț elor laterale presiunea este diminuată [19, 24, 25, 34, 36, 56, 108, 129, 151] Suprafața ariei confinate poate fi descrisă de patru parabole de gradul doi care intersectează laturile sec țiunii sub un unghi de 45 de grade. În vederea evită rii unor tensiuni concentrate se impune rotunjirea col țurilor. Rc-reprezintă raza de curbură a colțurilor Fig. 5. 8 Aria de beton confinat efectiv (aria confinată) Mărireasolicitărilor axiale în elementele de beton determină o mărireatensiunilor și deformațiilor ce se dezvoltă în direcție transversală. În cazul structurilor realizate din betoane cu rezistențe superioare, amplitudinea deformațiilor transversale și a tensi unilor este semnificativ mai mica decât în cazul betoanelor obișnuite [15, 16, 28, 29, 37, 76, 79, 80, 118, 121, 156]. Proprietățile mecanice ale compozit ului areinfluențe asupra presiunii de confinare, deformațiile specifice și rezistențele de rupere de terminând în mod direct calitateaunui sistem de confinare. Rigiditatea sistemului compozit de confinare depinde gradul de deformație a betonului la care este activată presiunea de confinare. Astfel, se poate spune despre un sistem că este eficient atunci când presiunea de confinare pe care o dezvoltă se manifestă cât mai devreme[15, 17, 19, 24, 31, 41, 49, 82, 90, 96, 111, 123, 135]. 86 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT5.3 Relația tensiune -deformație specifică a betonului confinat În calculul cons olidării structurilor di n beton armat un rol important îl constituie relația tensiune -deformație specifică betonului reabilitat. Î ncalculele de lucru se include și solicitarea dată din ac țiunea seismică. Exigenț ele privind ductilitatea structurilor dete rmină stabilirea configura ției finale a elementelor [26, 31, 75]. În Figura 5.9suntreprezentate comparativ comportările generale ale betonului confinat cu sisteme compozite supus la compresiune axială. După cum se poate observa din reprezentarea grafică , există două faze distincte ale comportării: faza elastică ce se poate caracteriza printr -un răspuns structural elastic și o fazăplastică, despărțite de o zonă de tranziție [54, 61, 74, 75, 81]. Fig. 5.9Curbe caracteristice tipice pentru betonul confinat cu materiale CPAF supus la compresiune axială Se poate observa de asemenea faptul că în faza elastică, sistemul de confinare nu influențează majorcomportarea generală a betonului. Totuși, în situațiile în care se poate realiza un sistem activ de confinare, nivelul tensiunilor poate crește simțitor la același nivel cu celal deformațiilor. În această situație z ona de tranziție se înregistrează la valori ale tensiunilor și deformațiilor sensibil mai ridicate [71]. 87 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATBetonul confinat se comportă relativ identic cu cel neconfinat în zona elastică datorită faptuluică deformațiile laterale sunt încă la un nivel redus și răspunsul sistemului de confinare încă nu se manifestă prin activarea presiunii de confinare [73, 78]. După ce nivelul tensiunilor atinge valoarea rezistenței betonului confinat ,începe imediatzona de tranziție iar betonul începe să se deformeze plastic. În aceste condiții, betonuldezvolta deformații laterale importante astfel încât sistemul de confinar e intră complet în lucru. Pe măsură ce structura internă a betonului se deteriorează, presiunea de confinare crește liniar, având în vedere comportarea liniar crescătoare a materialului compozit din care este realizat sistemul de confinare. În cazul unui sistem de confinare adecvat, acesta este capabil să depășească tendința de spargere a betonului, spre deosebire de un sistem insuficient ce descrie o pantă descrescătoare [19].Se poate afirma că un sistem de confinare mai rigid determină o pantă pozitivă mai abruptă [18]. 5.4 Analiza încercărilor experimentale cu ajutorul modelarii numerice cu elemente finite Învederea stabilirii corecte a ră spunsului s tructural s -a realizat o analiză extinsă a modelului experimental prin int roducerea datelor î n programul Advance Design. Programul este proiectat pentru domeniul construc țiilor, oferind un mediu complet pentru analiza structurală prin metoda elementelor finite. Structura a fost modelată cu ajutorul instrumetelor CAD (planul de lucru, sistemele de coordonate, modurile snap etc.) și al func țiilor CAD (extrudare, subdiviziune, tăiere, extindere, crearea de simetrii etc.). Au fost introduse ipotezele structurii in vederea calculului, iar rezultatele au fost generate sub forma unor reprezentă ri grafice. Fig. 5.10 Deplasarea nodului î n urma aplicarii for ței 88 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPentru a se putea verifica dac ă structura nu este sup usă unor deplasări în momentul încercărilor s-au analizat datele deplasă rilorstâlpului central. Prin idealizare, datorită faptului că în momentul aplicării for țelor deplasările suntfoarte mici, s – a considerat că deplasările stâlpului central sunt nule. Fig. 5.11 Deplasarea stâlpului în urma aplicării for ței Fig. 5.12 Analiza eforturilor 5.5 Modurile de ră spuns ale nodurilor din beton armat Sub efectu l încărcărilor statice de scurtă durată nodurile din beton armat trec prin trei stadii de lucru: -Stadiul I -corespunzător situației în care încărcările au valori mici, înt regul nod este activ și betonul se comportă ca un material elastic; 89 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-Stadiul II -în care betonul întins este fisurat, eforturile unitare din betonul comprimat și din armătura întinsă cresc; -Stadiul III -reprezintă stadiul de rupere unde sub acțiunea momentului încovoietor atât betonul cât și armătura d e oțel își epuizează capacitatea portantă (betonul comprimat suferă strivire ,iar armătura întinsă atinge curgerea). După verificarea atentă a ansamblului experimenta l, au fost parcurse etapele de încercare stabilite și au fost î nregistrate evenim entelesemnificative observate în timpul desfăsurării încercă rii. Ansamblul neconsolidat format din stalp și grindă a necesitat cea mai mică sarcină de încăcare în rela ție directă cu nodurile consolidate. Fig. 5.13 Reprezentare grafică a for țelor aplicate pe ansablul experimantal Deplasarea reprezintă una din principalele date experimentale care s -a studiat în cadrul încercărilor pe nodurile neconso lidate și consolidate cu CPAF. Î n urma culegerii datelor din timpul experimentelor au fost evidențiate evolu țiile curbelor caracteristice forță – deplasare. Datele experimentale ob ținute au fost prelucrate, iar în figurile 5.14 -5.18sunt prezentate sub formă grafică . 90 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 5.14 Curba caracteristică for ță–deplasare pentru zona 1 Fig. 5.15 Curba caracteristică for ță–deplasare pentru zona 2 91 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 5.16 Curba caracteristică for ță–deplasare pentru zona 3 Fig. 5.17 Curba caracteristică for ță–deplasare pentru zona 4 92 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎn reprezentarea grafică de mai jos s -a realizat o analiză comparativă a celor 4 încercă ri experimentale din care se poate observa faptul ca zonade încercare nr. 2 a î nregistrat cea mai bună comportar eși cel mai bun ră spuns comparativ cu celelalte zone. Așa cum era de așteptatzona4 (neconsolidat ă) a înregistrat cele mai mici valori. Fig. 5.18Analiza comparativă zone de încă rcare Fig.5.19ÎncercareZONA1 93 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.20ÎncercareZONA2 Fig.5.21ÎncercareZONA3 94 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.22ÎncercareZONA4–neconsolidat ă 5.6 Moduri de cedare a structurilor din beton armat consolidat ecu sisteme compozite 5.6.1 Generalita ți Din literatura de specialitate au fost identificate mai multe moduri de cedare a structurilor din beton armat consolidate cu sisteme compozite [59, 95, 112, 115, 127, 142]. Au fost efectuate cercetări amă nunțite în domeniul compozitelor polimerice armate cu fibre de către Prof. Urs Meier la EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research). Prof Meier și-a început activitatea încă din anii 1985 fii nd printre primii care a mizat pe poten țialul utilizării materialelor compozite în construcții. Meier și Kaiser au realizat î n anul 1991 o serie de experimente prin placarea cu plă cidin carbon de 0.3 mm grosime și 2 m lungime. Prin dispunerea compozitel or unidirectional s -a obținut cvasidublarea capacită ții portante ultime. Prin rezultatele t estelor s-a demonstrat faptul că 95 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATplăcile din sisteme compo zite armate cu fibre au influen țat substanț ial consolidarea structurilor. În cadrul acelora și experimente au fost eviden țiale câteva mod uri de cedare care au avut loc î n timpul experimentelor: -cedarea la compresiune datorită strivirii bet onului în zona comprimată a grinzii; -cedarea la î ntindere prin ruperea compozitului de la exterior (se produce casant și instantaneu); -exfolierea bruscă a compozitului datorită apari ției fisurilor î nclinate; -exfolierea compozitului datorită suprafe ței deaplicare cu denivelă ri. La structurile consolidate cu sisteme compozite, c ași în cazul st ructurilor din beton , s-a evidențiat faptul că modul de cedare ultim este cel mai periculos mai ales pentru grinzile cu plăci groase și procente mari de armătură lângă zonele unde sunt aplicate forțele. O atenț ie deosebită trebuie acordată fisurilor din forf ecare din beton care se dezvol tăși care provoacă exfolierea prematură a plă cilor din compozit. În anul 1992, Meier a prezentat rezultatele cercetă rilor privi toare la comportarea la obosealăa grinzilor consolida te. Grinzile folosite î n cadrul e xperimentelor aveau sectiune T și au fost consolidate pe fe țele întinse cu fâș ii din compozite armate cu fibre de 1.0 x 200 mm. În anii 1991 și 1992, Deuring a efectuat o serie de teste de oboseală pe o grindă cu deschiderea de 0,6 m în condiții mai aproape de realitate. Încercările de durată au fost realizate într -un mediu controlat (umed) peste care s -a suprapus încercarea la oboseală. Rezultatele testelor au demonstrat că fâșiile din compozite polimerice au performanțe l a oboseală foarte bune. În vederea utiliză rii materialelor la întreaga l or capacitate, testele care au folosit platbande din compozite polimerice armate cu fibre de carbon s -au efectuat la o pretensionare de 50% din rezisten ța fâșiilor. Aceste grinzi izolate s -au comportat foarte bine la un numar de 30 milioane cicluri de înc ărcare. Datorită activită ții seismice semnificative, J aponia este o țară cu tradiție î n utilizarea consolidărilor cu fâșii din compozite polimerice din fibre de carbon. În 1996, Takeda a efectuat o serie de teste pentru a studia posibilitatea creșterii rez istenței la forfecare cu ajutorul fâșiilor din sisteme compozite. Au fost efectuate două serii de teste. Prima serie s -a realizat din grinzi cu dimensiunea de 150 x 250 x 2400mm, consolidate cu una, două și trei fâșii din compozite polimerice armate cu fi bre, iar prin a doua serie o grindă a fost lăsată 96 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATpentru control. Pentru a studia efectul grinzilor avariate consolidate cu compozite polimerice armate cu fibre, o grindă din beton armat a fost fisurată înainte de placare. În particular, rezu ltatele expe rimentelor certifică faptul că teoria elasticit ății clasică poate fi folosită în vederea proiectă rii unui sistem compozit, dacă se mentine următoarea ordine de cedare: -curgerea armăturii; -ruperea platbandelor sau fâșiilor din compozit; -cedarea în urma st rivirii betonului. Atât în cazul grinzilor consolidate cu fa șii din compozite polimerice armate cu fibre de înaltă rezisten ță, cât și acelora cu modul de rezistență redusă, ruperea faș iilor nu apare la mijloc. Cedarea grinzilor s -a realizat din cauza ruper ii fașiilor de compozit la capete datorită existenței unei concentrări de tensiuni. O atenție aparte se acordă consolidă rii la forfecare a elementelor orizontale din beton armat datori tă faptului că cedarea din forfecare poate duce la cedarea prematură a grinzilor consolidate. Ohuchi, a efectuat o serie de teste experimentale pe grinzi de beton armat consolidate la forfecare cu țesături prin înfășurare. Acesta a reprodus capacitatea de rezistență la forfecare după o analogie cu etrierii, presupunând o def ormație limită pentru armătura exterioară egală cu deformația la cedare din tracțiune a sistemelor compozite de carbon sau 2/3 din aceasta, depinzând de grosimea materialului textil. Malvar a asimilat contribuția țesăturii la capacitatea de rezistență la forfecare printr – oanalogie cu etrierii metalici și a considerat deformația limită a sistemelor compozite egală cu cea la rupere din tracțiune a materialului. Preocupările specialiștilor pentru consolidarea elementelor din beton armat folosind compozite polimerice armate cu fibre s -au materializat în soluții diverse. În urma unor calcule de specialitate, proiectantul va decide pe ce suprafețe ale elementelor din beton se aplică elementul compozit, dacă se utilizează fâ șii sau o membrană continuă, precum și dacă este necesară ancorarea produselor compozite. Trebuie ținut cont cafibrele din stratificatele compozite să fie orientate după direcția tensiunilor normale principale de întindere. 97 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPrin program ele de cercetare –dezvoltare, î n urma rezultatelor experimentale s -a evidențiat existența a două mecanisme de cedare a elementelor încovoiate, consolidate în vederea sporirii capacității portante la forfecare: a.desprinderea compozitelor de pe suprafa ța betonului; b.ruperea elementelor compozite la î ntindere. Din punct de vedere teoretic, orientarea fib relor din compozit ar trebuie să fie cât mai aproape de 45 ˚, dar în practică,pentru o consolidare mai u șoară,se folosește orientarea fibrelor la 90 ˚ față de axa grinzii. Folosirea compozitelor armate cu fibrela creșterea capacită ții de rezistență este determinată de mai mul ți factori: -rigiditatea compozitului stratificat; -rezistențele mecanice ale betonului; -calitatea ra șinilor; -orientarea fibrelor; -schema de lipire a compozitelor. 5.6.2Analizamodurilor posibile de cedare identificate de Triantafillou [138, 140]. Triantafillou a stabilit ,prin studiile realizate ,un model analitic care descrie nivelul maxim de p retensionare ce poate fi atins în fâ șiile de compozite polimerice armate cu fibre. Modelul anali tic a fost elaborat pe baza urmă toarelor ipoteze: materialele utilizate sunt liniar -elastice; deformația din forfecare are rol determinant în stratul de adeziv. Modelulteoretic poate determina nivelul maxim de pretensionare, astfel încât sistemul pretensionat din compozit nu va ceda lângă zonele de ancorare. Triantafillou a reprezentat grafic modurile de cedare posi bileși a făcut o analiză amănunțită, după cum urmează : 98 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.23Moduri de cedare posibile 1.Cedarea betonului prin compresiune: când grinzile întărite sau neîntărite sunt supra – armate și cedarea din încovoiere apare din cedarea betonului în zona comprimată; 2.Curgerea barelor de armare: când grinzile ne -întărite sunt subarmate și cedarea inițială apare datorită curgerii armăturii întinse urmată de cedarea la compresiune a tălpii superioare de beton; 3.Ruperea la tractiune a plăcii din compozit: mod de cedare pentru o grin dă întărită care este sub-armată și după curgerea inițială a armăturii apare cedarea din tracțiune a stratificatului din compozit urmată de cedarea la compresiune a tălpii superioare datorită încovoierii excesive; 4.Cedarea din forfecare: dacă grinda are rez istență la forfecare necorespunzătoare, întărirea va fi limitată de cedarea din forfecare; 5.Cojirea datorită deplasării verticale la o fisură din forfecare –s-a observat că dacă apare o fisură mare din forfecare la un unghi mic, apare rotația după talpa superioară, rezultând într-o mișcare verticală în lungul “buzei” fisurii. Aceasta are ca efect începerea exfolierii stratificatului pe părțile laterale ale fisurii, care încet provoacă cojirea la capătul stratificatului, rezultând în cedarea bruscă, dacă l ungimea de ancoraj în lungul fisurii nu este corespunzătoare; 6.Ancoraj exfoliere/forfecare în zona de acoperire: la fel cum barele de armare necesită o lungime de ancorare, stratificatele necesită o ancorarea acoperitoare peste orice punct de 99 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATconcentrare de tensiuni pentru a evita cojirea / forfecarea ancorajelor în zona de acoperire. Exfolierea plăcilor care începe de la capătul plăcii nu va apare dacă tensiunile de forfecare longitudinale sunt sub nivelul cerut pentru a dezvolta cedarea din forfecare longitudinală în betonul de acoperire. Aceste valori ridicate ale tensiunilor din forfecare longitudinale pot fi contracarate de ancorarea suplimentară a plăcilor cu buloane 7.Cedarea din exfoliere. Există trei mecanisme care pot provoca exfolierea stratificatul ui: 7.a. tensiunile verticale provocate de încovoierea grinzii de beton care trebuie să transmită acest efect de încovoiere în stratificat; 7.b. tensiunile de la interfață dintre placă și grindă care nu reprezintă o problemă întrucât legătura dintre placă și grindă este mai rezistentă decât betonul; 7.c. forța de exfoliere cauzată de încovoierea plăcii datorită unei forțe excentrice aplicate pe suprafața superioară a plăcii ; 8.Cedarea adezivului la interfața beton -adeziv este puțin probabilă întrucât reziste nța adezivului o depășește pe cea a betonului 9.Cedarea adezivului la interfața adeziv / placă compozit se poate produce în cazul în care pregătirea suprafeței compozit nu este corespunzătoare sau suprafața este “contaminată”. 5.6.3Moduri de cedare observ ate în timpul investi gațiilor experimentale În procesul de consolidare realizat în timpul investiga țiilor exeperimentale s -au putut indentifica mai multe moduri de cedare a fâ șiilor din compozit cât ș i a elementel or din beton armat. La punerea în practică a fașiilor trebuie ținut cont de timpii de aplicare și de stratul de legătură anterior. În următoarele figuri sunt prezentate modurile de cedare observate pentru fiecare zonaîn parte (de la 1 la 4): Nodul 1stanga –Zona 1. Fâșia din compozi t s-adelaminat prematur datorită faptului c ă a fost aplicată ulterior (după întărirea straturilor) fără ca stratul suport să fie pregătit corespunză tor; 100 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.24Delaminare fâ șie de compozit Fig.5.25Fisuri în nod –după delaminarea compozitului dispus pe diagonală 101 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.26Forfecare interlamelară în interiorul compozitului și fisuri înclinate Fig.5.27Fisuri verticale la 10 cm de nod 102 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.28Cojirea datorită deplasărilor în zona fisuri Nodul 1 drepta –Zona 2. Fig.5.29Fisuri verticale la 20 cm de nod. Datorită armări corespunză toarecu compozite, fisurile care ar fi trebuit să apară în nod s -au decalat în zona neconsolidată 103 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.30Fisuri verticale datorate încărcărilor mari șiacurgeribarelor la armare Fig.5.31Desprinderea co mpozitului datorită deplasărilor 104 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATNodul2 dreapta –Zona 3. Fig.5.32Fisuri inițiale apărute pe bisectoarea unghiurilor Fig.5.33Fisuri verticale în nod și după zona confinată 105 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.5.34Forfecare interlamelară î n interiorul compozitului Nodul2 stânga–Zona 4. Fig.5.35Fisuri în nod și fisuri din încovoiere 106 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT5.7. Concluzii Cu toate că la această dată există o mare cantitate de date experimentale care permit tragerea unor concluzii privind confirmarea mode lelor de reabilitare structurală cu sisteme compozite, cea mai mare parte din date se r egăseștesub forma unor studii și reprezentă ri izolate. Din acest motiv, demersul de sintetiz areși de căutare a informa ților punctuale este îngreunat. Un alt aspect important este dat de faptul că multe dintre modelele analitice au fost dezvoltate pe baza datelor experimentale. 107 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 6 .CONSOLIDAREA CU SISTEME COMPOZITE A ELEMENTELOR DIN BETON ARMAT SUPUSE LA ACȚIUNEA SEISMICĂ 6.1 Considera ții asupra consolidă rii cadrelor din beton armat supuse la actiuniseismice Teritoriul României prezintă o activitate seismică majoră, aflâ ndu-se pe locul 24 din cele 80 de tari care au înregistrat victime în cadrul seismenlor, î n perioada 1900 -1990. România este situată în partea sud -estică a Europei Centrale și este traversată de munții Carpați, care sunt o subdiviziune a sistemului mai mare al Al pin-Himalayan care aparține centurii Alpide. Conform “Geodynamics and intermediate -depth seismicity in Vrancea (the southeastern Carpathians): Cu rrent state -of-the art ”[8], centura Alpidă este a doua regiune ca activitate seismică la nivel mondial, însumând 17% din cele mai mari cutremure. Vrancea, este cea mai pericul oasă zonă seismică din România și se caracterizează prin cutremure de profunzime intermediar ă. Fig.6.1Harta SHARE șiP 100-1–suprapunerea accelera țiilor de vârf pentru România 108ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDatori tă activita ții seismice im portante, este necesară abordarea problemelor privind reabilitarea structurală a imo bilelor care prezintă deficien țe. Acest capitol trateazăun domeniu de preocupare majo r, care corespunde prezentului în contextul actual, în care se insistătot mai mult p e economiade resurse umane și materiale, protecția mediului înconjurator ș idezvoltarea unor metode de execu ție care să fie folosite la construcția noilor structuri cât ș i la consolidarea structurilor existente. În cazurile în care structurile î n cadre din beton armat sunt supuse ac țiunii seismice, ecuația care trebuie tratată prin calcul este dată de mărirea capacitaț ii de absor ție aenergiei, iaraspectul privitor la rezisten țăcapată o importan ță secundară . În prezent, se cunosc o serie de cauze care influ ențează apariția degradă rilor structurale apărute în urma seismelor : -cauze datorate proiectării necorespunză toare; -cauze datorate exploatării necorespunză toare; -cauze datorate execu ției necorespunzătoare a lucră rilor; -cauze datorate efectelor externe extraordinare. Structuri le din beton armat care prezintă degradă ri structurale se pot observasub mai multe forme, cum ar fi: -strivire; -fisurare; -segregare; -dizlocare; -zone degradate. În funcție de tipul element ului structural de beton armat și de avaria suferităse poate realiza o clasificare a celor mai î nsemnate tipuri de avarii: A.Avarii ale grinzilor din beton armat: -fisuri vertic ale ca urmare a eforturilor de întindere care provin din re țeaua triunghiulară formată din stâlpi, grinzi și zidarie; 109 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.6.2Reprezentare grafică a fisurilor verticale Fig.6.3Fisuri transversale -grinda experimentală 110 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.6.4Fisuri în reazem –grinda experimentală Fig.6.5fisuri înclinate datorate solicitărilor de încovoiere și forțelor tă ietoare -zone plastice datorate încovoierii alternative și a eforturilor axiale; -fisuri v erticale datorate smulgerii armăturiilor ancor ate în stâlp sub efectul eforturilor de întindere din solicitari la î ncovoiere. B.Avarii ale stâlpilor din beton armat: -fisuri transver sale datorate solicită rilor de încovoiere alternativă și apar, de regulă , în extremită țile stâlpilor; -fisuri înclinate datorate efectului încovoierii și a forțelortăietoare; 111 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.6.6Avarii la stalpi [116] -fisuri înclinate la intersec ția stâlpilor cu grinzile; -zone plastice datorate eforturilor axiale și de încovoiere alternativă –ruperea betonului și deformarea armă turilor; -ruperea locală datorită execu ției necorespunzătoare urmare a segregă rilor betonului; -ruperea stratului de acoperire a larmăturilor de col ț; -fisuri longitu dinale datorate eforturilor la întindere î n stratul de acoperire a barelor intermediare; -ruperea betonului datorată eforturilor axiale de compresiune. C.Avariiale plan șeelor din beton armat: -Fisuri datorate for țelor tăietoare și ale încovoierii care solicită d iafragma orizontală în planul să u. Fisurile pot fi înclinate î n raport cu laturile de reazem ale plăcii sau paralele; -Fisuri paralele cu grinzile prefabricate. 112 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATD.Avarii ale pere ților portanț i din beton armat : -Fisuri verticale î n stratul de acoperire a larmăturii; -Fisuri înclinate datorate efectelor for țelor tăietoare, a eforturilor axiale și a solicitării de î ncovoiere; Fig. 6.7 Perete structural fisurat, solicitat puternic -Fisuri orizontale la capă tul liber al peretelui, provocate de eforturile din solicitarea de î ncovoiere; -Ruperea locală datorată segregă rii betonului; -Ruperea betonului la rostul tehnologic de turnare. Unul dintre cele mai răspândite tipuri de construc ții de apartamente în România este cel cu pere ți din beton armat prefabricați. Răspândireaacestui sistem structural a câ știgat impuls în epoca postbelică și dupa cel de-al doilea războiului mondial, când au fost necesare un număr mare de apartamente în zonele urbane. Pereții prefabricați din beton armat au fost folosiți în clădiri timp de mulți ani și au avut un comportament bun în timpul cutremurelor de -a lungul timp ului. Au fost elaborate câteva studii majore pentru a investiga răspunsul seismic al acestor panouri supuse la ac țiuni seismice. Dupa identificarea avarilor suferite de elementele spa țiale ale structurii de rezisten ță este necesar ăverificarea modurilor de rupere astfel încât să fie aleas ă soluția adecvată de consolidare. 113ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATVarianta clasica de folosire a cămă șuielilor din beton sau a plăcilor din o țel rezolvă într-o oarecare măsură problema consolidării, dar aportul de sarcină seismică suplimentară din greutate proprie reprezentă un dezavantaj major. Datorită greuta ții reduse ș i a caracteristicilor însemnate, utili zarea sistemelor compozite a deveni t o alternativă viabilă în procesul consolidă rilor. În vederea identificării solu ției corespunză toare priv ind proiectarea la actiuni seismice a sistemelor compoz ite de reabilitare este necesară studierea modurilor de rupere a structurilor din beton: A)Ruperea prin forfecare: Ruperea prin forfecare constituie cel mai dezavantajos mod de cedare a structurilor din beton armat. Răspândirea rapidă a fisurilor înclinate determină ruperea armăturii transversale, flambajul armăturii longitudinale și exfolierea betonului .Propagarea fisurilor se produce fie din cauza unei cantități insuficiente de armătură transversa lă fie din cauza unor deficiențe în procesul de execuție. Fig. 6.8Forfecarea structurilor din beton armat sub acțiuni seismice În vederea suplimentării armăturii transversale este necesară utilizarea sistemelo r compozite de armare exterioară . 114 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATB)Formarea articulațiilor plastice Fenomenul articula țiilor plastice este comun î n cazul structu rilor din beton armat supuse ac țiunilor seismice. Artic ulațiile plastice de vin foarte periculoase atunci când se formează la nivelul stâ lpilor. Cedarea are un c aracter casant, aproape instantaneu și se datorează netrată rii corespunzator a lungimilor plastice în stâ lpi. Fig. 6.9 Dezvoltarea articulațiilor plastice în stâlpi Riscul apariției articulațiilor plastice în stâlpi este considerabil redus p rin folosirea sistemelor compozite la consolidarea acestor zone plastic potențiale. C)Ruperea în zona de suprapunere a armăturii longitudinale Ruperea în zona de suprapunere a armăturii lon gitudinale poate aparea datorită nerespectă rii lungimilor de suprapunere pentru armă turile longitudinale . Prin aplicarea exterioară asistemelor compozite se exercită o for ță de strângere a armăturii longitudinale care oferă posibilitatea men ținerii unui nivel ridicat de deforma ții plastice. D)Cedarea la nivelul îmbi nării fundație stâlp Cedarea la nivelul îmbinării fundație -stâlppoate apăreafiedatorită unei fundații cu armătură insuficientă la moment încovoietor ,fiedatorită rezistenței la forfecare necorespunzătoare la nivelul îmbi nării dintre stâlp și fundație. 115 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT Fig 6.10 Degradări la nivelul îmbinării fundație -stâlp Până în momentul de fa țănu au fost dezvoltate m etode specifice bazate pe folosirea materialelor compozite pentru rezolvarea acestui aspect. 6.2 Consolidarea anti -seismică cu sisteme compozite În procesul consolidă rii antiseismice trebuie avute în vedere mă surile care pot fi aplicate în vederea limitării pagubelor umane și materiale : -efort material din partea tuturor factorilor implica ți. Acest aspect determină incovenien tedatorită necontinuită ții activitaț ii; -utilitatea unei st rategii unitare cu privire la măsurile anti și post seism. Majoritatea clă dirilor e xistente au fost construite după coduri vari ate de proiectare care tratează diferit ac țiunea seismică. O clădire, începe să existe din faza de gândire, este concepută când se proiectează și se conturează când este construită. Î ntreruperea acidentală a duratei de via ță a unei clădiri este cauzată decedarea structurii de rezisten țăaacesteia. Se poate considera că structurile 116ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATcare rezistă î n timp sunt cazur i normale, iar cele care ajung în colaps sunt excep ții și trebuie analizate și găsite soluții în urma lor. În țara noastră există multe constru cții vechi care au suferit avarii î n urmaacțiunii seisme lor la care au fost supuse. O serie de abordări în procesul de proiectare analizează diferen țe de optică asupra codurilor de proiectare: a)codurile vechi de proiectare iau î n considerare numai eforturi le sectionale determinate de ac țiuni socotite cu v alori de calcul (valori influen țate de diferiți coeficienți de încărcare, de siguranță , de simultaneitate etc); b)codurile de proiectare actuale au la bază conceptul de proiectare ductilă care se bazeazăpe ipoteza î n care numai anum ite zone sunt maxim solicitate î n cazulunui seism. În ultimii ani, studiile privinddetermina rea degradării construc țiilor audevenit o prioritatepentru inginerii din domeniu. Î n vederea realizării studiilor cu privire la degradarea clădirilor și a structurilor de rezistență ale acestora s -au conturat o serie de obiective: -siguranța oamenilor care utilizează clă direa; -funcționalitate și siguranță î n exploatare; -necesitatea asigură rii unui caracter ductil al colapsului astf el încat pierderile omene ști și cele materiale să fieminime. S-au întreprins mai multe studii și analize în vederea furnizării de soluții de consolidare seismică folosind sisteme compozite cu aplica ții la elemente struc turale din materiale clasice. Înlocuirea materialelor tradi ționale cu sisteme compozite trebuie s ă satisfacă criterii decompatibilitate, durabilitate și similitudine. Metodele utilizate î ncadrul proiectelor de interven țiiasupra structurilor sunt de două feluri: lucrări de repara ții sau de consolidare . Investigarea construc țiilor existente în vederea determină rii caracte risticilor materialor trebuie să urmărească urmă toarele etape: -identificarea materialelor și a caracteristic iilor prin teste nedistructive și examinare vizuală ; -corelarea vechimii construc ției cu reglementarile existente din perioada execuției; -culegerea dat elor privind proiectarea, execu ția și istoricul acesteia; 117ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-prelevarea de probe și efectuarea de încercări în vederea determină rii caracteristicilor materialelor; -determinarea caracteristicilor materialelor. Sistemele compoz ite au început să fie utilizate la reabilitarea structurilor în sit uațiile în care soluțiile tradi ționale de consolidare s -au dovedit nefunctionale sub anumite aspecte. Deși soluțiile de consolidare bazate pe compozite polimerice sunt relativ noi, în ultima perioad ăs-a acumulat un volum important de studii permițând aprecieri realiste în privința viabilității acestor soluții în proiectele de reabilitare structurală. Dezavantajele date de sistemul de placare cu platbande din oțel a condus la introducer ea placării cu fâșii din compozite polimerice, soluție cu avantaj e evidente. O altă metodă tradi țională (cămășuirea elementelor care trebuie consolidate) s -a dovedit eficientă în privința creșterii rezistenței și asigură rii ductilității, dar ineficintă dat orită: costurilor , spoririiuneori a rigidității și a întreruperii exploatării pe o anumită durată. Sistemele compozite folosite î n reabilitare prezintăo serie de a vantaje care au fost analizate și prezentate în detaliu î n capitolul 3și capitolul 8 . Alte expuneri în vederea sprijiniri ifolosirii sistemelor com pozite la consolidarea structurilor din beton armat se referă la: aplicarea soluțiilor de consolidare în spații limitate, eliminarea structurilor provizorii pentru sprijiniri temporare, reducerea semnificativă a costului manoperei și micșorarea până la anulare a întreruperilor în funcționarea construcției [132]. 6.3Procedee folosite în reabilitar ea structurală Cele mai utilizate măsuri de reabilitare structurală a construc țiiloramplasate în zone seismice se bazează pe cre șterea capacității de disipare energetică sau creșterea capacitaț ii portante. Învederea diminuării cantită ții de energie indusă de seism în structură se poate apela într-o primă măsură la o serie de dispozitive speciale (vezi figura 6.11), care au la baza creșterea capacității de disipare, diferită decât cea bazată pe incursiuni inelastice ale 118 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATstructurii. Această metotă se aplică pe scara din ce în ce mai largă la reabilitarea structurilor amplasate î n zone seis mice[22]. Fig.6.11 Comportarea unei structuri cu amortizare suplimentară A doua mă sură de diminuare a cantită ții de energie ce se introduce în structură constă în capacitatea de adaptare a acesteia din punct de vedere al rigidită ții.Adaptareastructurii de rezisten țăse poate face prin introducerea î n lucru a unor elemen te sau prin decuplarea unor legături. Fig.6.12 Structură cu el emente de rigidizare introduse î n lucru Prin introducerea unor elemente î n lucru, rigiditatea st ructurii de rezistență se transformă co ntinuu fațădedeplasarea impusă. Cantitatea de energie poate să difere în funcție de caracteristici le dinamice ale structurii sau în func ție de rigiditate. În vederea creșterii sigu ranței în exploatare, decuplarea legăturilor serealizează printr-o disipare de energie[22]. 119 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.6.13 Structură cu legături decuplabile Atât în cazul structurilor adaptate cu legături decuplate, cât șia celor cu elemente introduse în lucru rezultă o modificare a rigidită ții structurii. Îneventualitatea dec uplării unor elemente are loc u n consum energetic și rezultă un ansamblu care prezintă caracteristici dinamic ediferite fa ță de structura iniț ială cu o comportare diferită la ac țiuni seismice și cu o altă capacitate de absorț ie a energiei . A treia metodă de diminuare a energiei indusă de seism în structura de rezistentă se poate realiza cu ajutorul unor sisteme inerțiale ca în figura6.14. Fig.6.14 Structură cu legături inerțiale Limitarea deplasărilor se realizează cu ajutorulmasei suplimentare, utilizându -se cu precădere la construc țiile înalte. Masa este a mplasatăpe role sau cu ajutorul unui sistem tip pendul care î i permite deplasarea, fiind în același timp legată de structura de rezisten țăprin intermediul unor resoarte. În cazul unor deplasări induse de seism , masa rămâne în repau s, generând forțe de revenire ale structurii prin intermediul resoartelor [21] 120 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎnultima perioadă , pentru creșterea siguranței în zone seismice a unor construcții de importan țămajoră, se propun e izolarea [69, 122].Prin această metodă se realizează o suprafață de lunecare între suprastructură șiinfrastructură , care permite deplasarea liberă a infrastructurii fără ca suprastructura să fie antrenată de mișcarea seismică. Cele mai utilizatesisteme de lunecare sunt reazemele din elastomeri, dar există alte sisteme pe role, elipsoizi, penduli etc. a. b. Fig.6.15 Principiul izolării seismice. a.efectele acțiunii seismice asupra unei construcții obișnuite, b.construcție izolată seismic Înreabilitarea structurilor se folosesc cu succes și soluții bazate pe utilizarea materialelor compozite cu matrici polimerice , care față de sistemele tradițio nale oferă o serie de avantaje. Aceste soluții sunt aplic ate în mod frecvent la consolidarea grinzilor tablierelor și a stâlpilor podurilor de beton armat [134] 6.4Sistemenoideprotectie seismica a structurilor În ciclul de viațăal unei construc ții pot apărea mai multe degradări produse de mai mulți factori. Cea mai importantă avarie este dată de seism datorită faptului că pot apărea 121 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATdegradări majore sau chiar totale. În veder ea peî ntâmpinării apari ției efectelor seismului inginerii trebuie s ă aibă în vedere concep ția, proiectarea și execuț ia corect ă a construc țiilor. Calculele economice realizate de către speciali ști au arătat faptul că reabilitarea construcțiilor avariate în urma seismului implică costuri ce pot ajunge pâ nă la 30% din valoarea de î nlocuire a acestora [4]. Consolidarea construc țiilor este un proces complex care implică personal tehnic de înaltă pregă tire, fiind mult mai complex decât conceperea, proiectarea și execuția unei structuri noi. În urma cercetărilor efectuate în vederea reabilitării seismice, pe lângă metodele clasice de consolidare care sunt deja folosite pe scară largă, în ultimii 30 de ani s -au evidențiat oserie de noi procedee de protec ție seismică , cum ar fi: a)izolarea seismică a bazei; b)creșterea capacitaț ii de disipare a energiei. 6.4.1 Izolarea seismică a bazei În urma izolă rii baz ei, cantitatea de energie indusă de seism în structură este limitată. Fenomenul de izolare seismică a bazei constă în deconectarea legăturilor dintre suprastructura și fundație, obținându -se o suprafa ță de lunecare care acceptă deplasarea liberă a funda țieiîmpreună cu terenul d e fundare, iar suprastructura rămâne în repaus datorită inerției sale. În vederea izolă rii bazei trebuie realizat u n sistem de rezemare de tip lagăr care permite deplasarea funda ției în raport cu suprastructura, la care se ală tura compone nte cu rol de limitare a deplasărilor și de disipare a energiei. a. b. Fig.6.16 Comportarea unei structuri cu baza izolată. a. izolarea ideală, b. izolarea reală 122ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATIzolarea seismică completă a bazei nu este realizabilă în practică. Datorită rigidită ții lagărului în structură se aplică o cantitate de energie care se află în legătură reciprocă cu caracteristicile dinamice și ale acțiunii. Reazemul ideal induce o serie de dezavantaje pentru echi pamentele ce deservesc construcția datorită deplasărilor mari ce pot apărea între infrastructură și suprastructură. Din această cauză , rigiditatea unui reazem trebuie să țină cont ș i de celelalte comp onente ale construcției cum ar fi instalțiile de gaze, apă , canalizare etc. De-a lungul anilor au fost realizate mai multe tipuri de sisteme de izolare a bazei, cum ar fi: cu bile, elipsoiz i,penduli, role asezate pe două direc ții, reazeme glisante, reazeme din elastomeri, arcuri etc. Cele mai utilizate modele su nt reazemele din elastomeri cu și fără glisare[94, 100, 102, 110, 113]. 6.4.2Creșterea capacitaț ii de disipare a energiei Prinintroducerea unor disp ozitive speciale nestructurale în vederea cre șterii capacității de disipare energetică se dore ște absorția unei anumite părț i din cantitatea de energ ie indusă de seism în structură și reducerea deplasă rilor relative de nivel. Toatesistemele de disipare energetică au la bază principul transformării energiei cinetice într -o altă formă de energie care poate fi disipată . Proiectarea disipatorilor de ener gie se realizează asemăntor cu proiectarea ductilă a elementelor structu rale,ținandu-se cont ca deplasă rileși forțele tăietoare de nivel să se reducă. Diferența este dată de faptul că,în cazul disipatorilor de energie ,se adaugă elemente suplimentare, iar al doile a caz disiparea este repartizată elementelor structurale. Sistemelede disipare energetică pot fi clasificate în funcție de tipul mecanismului de disipare a energiei [70]. 123 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATa.Disipatori bazați pe deformarea plastică a oțelului; Fig.6.17Sisteme de co ntravântuiri cu deformare plastică Sisteme de co ntravântuiri cu deformare plastică disipă energia cu ajutorul unor bare sau subansamble deformate prin incovoiere, la care acționarea se realizează tot cu ajutorul contravântuirilor. Elementele disipatoare trebuie amplasate astfel încât deformarea lor plastică să se produ că înaintea formării articulațiilor plastice în elementele structurii. [13, 65,72] Dispozitivul cu amortizare și rigiditate suplimentare (ADAS) se realizează cu ajutorul unor placi de o țel în formăde X și a fost dezvoltat de Bechtel Power Corporation [141] Fig.6.18Sistem de disipare ADAS. 124 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATb.Disipatori bazați pe extrudarea plumbului; Altedispozitive folosite la cre șterea capacită ții de disipare a energiei suntdatede sistemele de disipare cu ex trudarea plumbului. Fig.Sistemde disipare cu extrudare a plumbului cu cilindru strangulat Fig.6.19Sistemde disipare cu extrudare a plumbului cu ax bombat Relația de încărcare –deformație este stabilă nefiind afectată de numă rul de ciclu ri de încărcare. Functionalitatea disipatorii lorde energie pri n extrudarea plumbului depinde într – o mare măsură de condi țile de mediu și de efectul de îmbătrâ nire al materialelor. Sistemul este avantajos datorită faptului că are o durată lungă de via ță și nu necesită î nlocuirea lui dupăun seism putern ic. c.Disipatori bazați pe lunecarea cu frecare (disipatori cu frecare); Dispozitivele de disipare bazate pe lunecarea cu frecare sunt într -o mică măsură afectate de frecven ța încărcărilor, de variaț ia de tempe ratură sau de numărul ciclurilor de încărcare. 125 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATd.disipatori bazați pe deformarea materialelor vâsco -elastice (disipatori vâsco – elastici); Fig.6.20Sistem de disipare de tip vâsco-elastic. Disipatorii bazați pe deformarea materialelor vâsco -elastice sun tfolosiți la structurile în care disipatorii sunt supuși la deformații de forfecare. Materialele vâscoelastice revin la forma lor inițială după fiecare ciclu de deformație și disipă o anumită cantitate de energie sub formă de căldură [86]. e.disipatori bazați pe curgerea fluidelor (disipatori vâscoși) [98, 126]. Sistemele care au la baza disipatori bazați pe curgerea fluidelor se recomanda datorita urmatoarelor aspecte: -pot oferi structurii rigidi tate și amortizare suplimentară; -disiparea esterealizată numai de disipatorii supli mentari; -disipatorii de energie sunt mai ușor de înlocuit decât elementele structurale întrucât nu afectează sistemul de rezistență al structurii. 126 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CUSISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.6.21Sistem de disipare de tip vâscos. 127 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 7 .ASPECTE ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA CONSTRUC ȚIILOR CU SISTEME COMPOZITE 7.1.Analiza pie ței imobiliare 7.1.1Definirea pie țeiimobiliare Piața imobiliară se poate defini ca fiind interac țiunea dintre persoane (fizice sau juridice) care schimbă drepturi de p roprietate contra unor valori. Această pia ța se defineș te pe baza t ipului de proprietate, caracteristicile investitorilor, potențialul dea produce venituri, localizare șitipulchiriașilor. Piața imobiliară este influențată de atitudinile, motivațiile și interacțiunile vânzătorilor și cumpărătorilor ș i are caracterist ici diferite de cele ale piețelor eficiente . Piața imobiliară este foarte sensibilă la situa ția pieței de muncă ș i stabilitatea veniturilor, iardeciziile de cumpărare sunt influen țate de tipul de finanțare, durata rambursării și rata dobâ nzii. De asemene a, piața imobiliară este afectată de reglementări leguvernamentale și locale, informațiile despre tranzacț ii similare nu sunt imediat disponibile, există decalaj între cerere și ofertă, cererea poate fi volatilă datorită unor schimbări rapide î nmarimeașistructura popula ției. 7.1.2Analiza cererii După anul 1989 m ajoritatea zonelor țării au fost afectate de schimbările economice și marcate de declinul economic, acesta resim țindu-se în scaderea puternică a construcțiilor și investiț iilorpâna în anul 20 00. Ulterior acestei perioade ,veniturile populatiei crescând, infla ția având în continu o curba descendentă ajungând până la o mică oscilație, bancile reușind să scadă dobânzile și să aplice dobâ nzi acceptabile pentru credite imobiliare, cererea pe piațaliberă a crescut iar oferta imobiliară a început să crească. Această creștere a cererii imobiliare s-a putut percepe aproximativ până î nanii 2009-2010. Din 2011 pana in 2014 resim țindu-se totmai profund criza financi ara atât în Europa, cât și în țară, 128 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATbăncile nemodificând dobânzile î n favoarea clienților, valorile comerciale în piața imobiliară auînceput să aibă o curbă descendentă în ultima perioadă. Nefiind condi ții de creștere a prețurilor în piața imobiliară, datorită crizei economice din Eu ropașiimplicitdin Romania, aceasta are o mică stagnare chiar și descreș tere.Investitorii străini și autohtoni existenți în zonăși-au restructurat activitatea, uni i chiar au renuntat la activită țile avute în trecut. O dată cu restrâ ngerea activității economice alacestor investitori, se simte o scădere a potențialului economic și puterii de cumpărare a populației. Recesiunea economică în țară a influențat și recesiunea economică a judetului și implicit și scăderea puterii de cumpă rare a populației, ceeaaafectatîn mod negativ implicit șipiața proprietăț ilor imobiliare. La aceasta data cererea la nivelul zonei pentru proprietă ți imobiliare este î ntr-ocrestere fa ță de anul 2014-2018șise întrevede continuarea acesteia ducândși la ocreștrea prețurilorimobiliare. Aceasta se datorează șiușurinței deaprobare a creditelor bancare, precum și a posibilită ții de achitare a acestora de către solicitan ți[51,52]. 7.2.Analiza cost -beneficiu Lucrărilede reabilitare constituie lucră ride investi ții caretrebuie analizate distinct pe fiecare componentă individuală . Analiza cost -beneficiu are rolul de a oferi răspunsul corect în luarea deciziei de finan țare a investiției prin compararea costurilor și beneficilor înregistrate î n urma adop tării investi ției din douăscenarii diferite. Analiza cost – beneficiu est e previzionată pe o durată lungă de via ță și transformată în unităț i monetare. Analiza nu se realizeaz ădoar din perspectiva economică, acordându -se o atenție deosebită asupra avantaj elorși dezavantaje lor pe care le implică variantele posibile de lucru datorită faptului c ă acestea pot influen ța substanț ial funcționalitatea proiectului ales. 7.2.1 Analiza financiară Unaspect important î n recomandarea variantei optime din punct de vedere pecuniar îl constituie analiza financiară. În urma calculării indicatorilor de performan ță financiară (fluxul de numerar, rata internă de rentabilitate, valoarea actualizată netă , raportul cost – beneficiu etc.) se poate analiza diferen ța dintre veni turileși cheltuieli le înregistrate pe proiect în exploatarea sa . 129 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPentru a identifica dacă proiectul întâmpină dificulta ți în asigurarea fondurilor (lichiditatilor), se calculează fluxul de numerar cumulat care trebuie să fie pozitiv pentru fiecare an analizat. În calculeleefectuate nu se va lua în considerare valoarea reziduală, datorită faptului ca aceasta este zero ținând cont că la sfârș itulperioadei de 25 de ani investi ția nu se lichidează . Un indicator important î n analiza financiară este furnizat de valoarea actualizată netă (VAN).Calculul pentru valoarea actualizată netă(VAN) se poate re aliza după următoarea formulă: = × (7.1) ,unde C reprezintă fluxurile de numerar nete anuale reprezintă factorul de actualizare =1 (1+) (7.2) , unde reprezintă rata de actualizare. În mod uzual valoarea actualizată netă este excedentul care rezultă în urma exploatării unei investi ții și se exprimă în valoare absolută . Stabilireaacestui indicator prezintă o importanță deosebită în vederea fezabilității investiț iei datotită faptului că furnizează informații concrete despre evolu ția în timp a fluxurilor de numerar estimate și costul investiției. O valoare actualizată netă pozitivă denotă eficința proiectului de invesț ii. Rata internă de rentabilitate (RIR) reprezintă rata de actualizare pentru care valoareaactualizată netă este zero. Pentru sustenabilitate a proiectul trebuie să genereze o rată internă de rentabilitate mai mare de cât rata de actualizare luată î n calcul. Raportul cost-beneficiu eviden țiază raportul dintre beneficiile și costurile totale rezultate în urma exploa tării investi ției și se stabileș te în urma evaluă rii totalului veniturilor cumulate șiactualizate în raport cu totalul cheltuielilor cumulate și actualizate. În vederea alege riivariantei optime de investi ții trebuie avuți î n vedere o serie de indicatori: -costurile investi ției stabilite î n urma DALI -ului (varianta 1 si varianta 2); -durata de via ța economică a proiectului; 130 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-valoarea actualizată neta (VAN) și rata internă de rentabil itate (RIR); -proiecția costurilor ș i veniturilor operationale; -proiectia fluxului de numerar. În urma analizei avantajelor și dezavantajelor varia ntelor supuse analizei, precum și din analiza financiară a principalilor indicatori, rezultă concluzia pri vind varianta optimă aleasădin punct de vedere tehnico -economic. 7.2.2Analizade senzitivitate Analiza de senz itivitate reprezintă o practică îndelungată , interactivă, de-alungul căreia se evaluează diferite modifică ri posibile ale factorilor externi și impactul acestor a asupra indicatorilor de efici ențăfinanciară și economică . Se pot evalua cele mai proba bile variante ale proiectelor și se pot reț ine proiectele cele mai plauzibile. Exista mai multe posibilită ți de variație care pot fi luate î n considerare: -creșterea costurilor cu men ținerea veniturilor anuale previzionate la nivel constant; -scăderea veniturilor cu men ținerea costurilor anuale previzionate la nivel constant; -modificarea simultană a veniturilor și costurilor anuale. Analiza de senzitivitate poate fi de ajutor într -o varietate de circumstanțe, precum: oidentificarea prezumțiilor critice sau compararea structurilor de modele alternative ; oîndrumarea culegerii de date în viitor ; odetectarea criteriilor importante ; ooptimizarea simpli ficării modelelor de alocare resu rse sau concentrării modelelor etc. 7.2.3Analiza de risc. P rincipalele riscur i care pot influen ța investiț ia Analiza riscului constă î nstudierea probabilită ții ca investiți a care urmează a fi realizată să obțină performață satisfacă toare. Metoda recomandată pentru evaluarea risculu i se bazează pe o analiză a senzitivității. 131 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎn societate acapitalistă suportul creșterii economice este furnizat în principal de investiții. Activitatea invetițională este î ntr-ostransălegătură cu efici ența de exploatar e, cu calitatea managementului șiacuratețea deciziei. Atât activitatea economică, cât ș i decizia suntdependente cu riscul și cu incertitu dinea referitoare la atingerea țintelor propuse. Evaluarea riscurilor poate fi realizată îndouă etape : a)analiza de senzitivitate cu identificarea variabilelor crit ice–se pot analiza performan țele economice ș i financiare ale proiectului atunci c ând se observă o variație de plus sau minus 1%; b)analiza de risc cu pro babilitatea ca variabila critică să nu evolueze asa cum a fost estimată î n analiza de senzitivitate. În cadrul analizei riscului și senzitiv ității pot fi luate î n calcul variabil ele furnizate de costul investi ției și dinamica veniturilor. 7.3Evaluarea construcțiilor care necesită consolidare În vederea stabilirii unei valori asupr a unei construc ții care necesită consolidare trebuie realizată evaluarea astfel încât să se poată realiza indentificarea și descrierea adecvată a construc ției și comparații pertinente î n evaluare. Datele pentru evalua rea construc ției care necesită consolidare sunt celedespre: ariade piață, construcț ia subiect și proprietățile comparabile. Datele despre aria de pia ță sunt colectate la nivel de vecinătate, ora ș, regiune și atunci când este necesar, la nivel na țional și internațional, în funcție de întinderea geografică a acestei arii, justificat apreciată în evaluare ca fiind adecvată pentru proprietatea imobiliară subiect. Aceste date se referă la tendin țele sociale, situaț ia economică, reglementările și restricțiile legale și condițiile de mediu înconjurător care influențează valoarea proprietății imobiliare în aria de pia ță definită în acest scop. Aceste date reprezintă o bază și pentru analiza celei mai bune utilizări, pr ecumși pentru explicarea rezultatelor evaluării și formularea concluziei asupra valorii [51]. 132 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDatele despre construc ția subiect includ, fără a se limita la acestea: informa ții despre teren, construc ții, caracteristici fizice, date despre venituri și cheltuieli, istoricul proprietății imobiliare subiect și al utilizării acesteia și alte informații considerate a fi relevante decătre participan ții de pe piață [12, 51]. Datele despre proprietă ți imobiliare comparabile includ, fără a se limita la acestea: informații despre proprietăți imobiliare comparabile vândute sau închiriate ori oferite spre vânzare sau închiriere, info rmații despre costuri de construire, tipuri de construcții, materiale de construc ții, deprecieri, venituri, cheltuieli, informații privind ratele de capitalizare și de actualizare, grade de neocupare pe pia ța specifică. Evaluarea trebuie să p rezinte analiz a pieței construcț iei subiect, specifică tipului său de proprietate. Analiza de pia ță presupune cercetarea condițiilor pieței imobiliare specifice unui anumit tip de proprietate. Analiza de pia ță constă în examinarea cererii și oferteiși a ariei geografic e de piață pentru acel tip de proprietate. Analiza de pia ță trebuie să furnizeze informații suport pentru elementele care vor fi utilizate în aplicarea abordărilor în evaluare care, fără a se limita la acestea, pot fi: nivelul chiriilor, gradul de neocu pare, ratele de capitalizare, pre țurile proprietăților comparabile, costurile de construire. În ipoteza de lucru, ținând cont de faptul că imobilul subiect care nesesită a fi evaluat se află într -o stare avansată de degradare, concluzia analizei Celei mai bune utiliză ri (CMBU)nu este una favorabilă . 7.4.Analiza economică a valorii de consolidare cu sisteme compozite Dupăefectuarea expertizei tehnice, î n urmastabilirii solu ției de consolidare cu sisteme compozite ,se poate trece la analiza financiară și la impactul general pe care îl poate avea în cadrul proiectului final. 133 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDacăvorbim de o investi ție publică, construcția trebuie să parcurgă o serie de etape obligatorii necesare demarării acesteia.O primă etapăoconstituie nota conceptuală și tema de proiectare urmate de proiectul DALI (documentatia de a vizare a lucrarilor de intervenții) prin care trebuie identificate minim douăvariante de proiect cu minim douădevize generale distincte. În urma aprobă riicelei mai bune varinate se pot întocmii restul documenta țiilornecesare executării lucră rilor. În prezent, d atorităportofoliului de lucrări de consolid are cu sisteme compozite, există date referitoare la pre țul materialelor , prețul manoperelor și preț uri pe metru pă trat. Fig.7.1Reabilitarea cu si steme compozite Fig.7.2Reabilitare clasică –cămășuire 134 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig.7.3Reabilitarea cu sist eme compozite Fig. 7.4Reabilitare clasică În ultima perioadă ,manopera lucrărilor de construc ții este un factor major în preț ul final, cu un trend ascendent. Dininformațiile furnizate de piață a reieșit faptul că o reabilitare cu materiale compozite a un ui imobil puternic avariat costă între 200 și 600 de e uro pe metru pă trat construit, în timp ce în cazul î n care sunt folosite metode clasice costul variazăîntre700și 1000 de euro pe metru pă trat. 135 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATȚinând contde informa țiiledisponibile privind pre țurile bunurilor comparabile, abordarea prin pia ță este cea mai directă și adecvată ce poate fi aplicată pentru estimarea valorii de pia ță. În România,există pe pia ță mai mulți producă tori de sisteme compozite care acoperă o gamă largă de tipuri de lucrări. Aplicarea sistemelor compozite trebuiesă se realizezenumaide personal instruit. Cele mai multe problememe de calitate privind sistemele compozi te sunt date de solu țiile de con solidare alese necorespunzator șide soluțiile de aplicare gre șite. Abordarea prin cost este procesul de ob ținere a unei in formații asupra valorii proprietății subiect prin deducerea din costul de nou al construcției a deprecierii cumulate și adăugarea la acest rezultat a valorii terenul ui estimată la data evaluării. Utilizarea abordării prin cost poate fi adecvată când proprietatea imobiliară include: -construcții noi sau construcții relativ nou construite; -construcții vechi, cu condiția să existe date suficiente și adecvate pentru est imarea deprecierii acestora; -construcții aflate în faza de proiect; -construcții care fac parte din proprietatea imobiliară specializată. Trebuierealizată o distinc țieîntre cele două tipuri de cost de nou: costul de reconstruire și costul de înlocuire. Este necesar să utilizeze unul dintre aceste tipuri în mod consecvent în aplicarea acestei abordări. 7.5.Analiza rezultatelor șiprezentarea concluziei asupra valorii construc ției consolidate cu materiale moderne După efectuarea consolidării și a reparațiilor adecvate asupra construcției subiect , evaluarea poate ține cont inclusiv de Cea mai bună utilizare (CMBU). 136 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATAnaliza Celei mai bune utilizari (CMBU) a unei proprietă ți imobiliare este o etapă importantă a procesului de evaluar e prin care se identifică contextul în care participan ții de pe piață și evaluatorii selectează informațiile comparabile de piață. În anumite situații o astfel de analiză detaliată este necesară și adecvată. Pentru exprimarea unei concluzii asupra valori iunei proprietă ți imobiliare, în evaluare se utilizează metode specifice, care sunt incluse în cele trei abordări: a) prin pia ță; b) prin venit; c) prin cost Înestimarea valorii unei construc ții care necesită consolidare se pot utiliza una sau mai multe dintre aceste abordări. Alegerea lor depinde de tipul de proprietate imobiliară, de scopul evaluării, de termenii de referin ță ai evaluării, de calitatea și cantitatea datelor disponibile pentru analiză . Abordarea prin venit este procesul de ob ținere a un ei informații asupra valorii proprietății subiect, pentru a analiza capacitatea proprietății subiect de a genera venituri și pentru a transforma aceste venituri într -o indicație asupra valorii proprietății prin metode de actualizare. Abordarea prin venit este aplicabilă oricărei proprietă ți imobiliare care generează venit la data evaluării sau care are acest potențial în contextul pieței. Ținând cont de faptul că proprietatea subiect a fost consolidată prezintă potential de a genera venit în contextul pie ței. Abordarea prin venit include două metode de bază: -capitalizarea venitului; -fluxul de numerar actualizat Capitalizarea venitului, numită și capitalizarea directă, se utilizează când există informații suficiente de piață, când nivelul chiriei și cel al gradului de neocupare sunt la nivelul pie ței și când există informații despre tranzacții sau oferte de vânzare de proprietăți imobiliare comparabile. Capitalizarea directă constă în împăr țirea venitului stabilizat, dintr – un singur an, cu o rată de capi talizare corespunzătoare. 137 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPO ZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFluxul de numerar actualizat se utilizează pentru evaluarea proprietă ților imobiliare pentru care se estimează că veniturile și/sau cheltuielile se modifică în timp. Metoda fluxului de numerar actualizat necesită luarea în considerare a veniturilor și cheltuielilor probabile din perioada de previziune. Când se folose ște această metodă, evalua reatrebuie să utilizeze previziuni ale veniturilor și cheltuielilor din această perioadă, precum și valoarea terminală, care apoi sunt convertite în valoare prezentă prin tehnici de actualizare. Previziunile sun t, de regulă, puse la dispozi țiede către client sau pot fi realizate în cadrul evaluării ; în ambele situații acestea trebuie să fie argumentate în raportul de evaluare. În fundamentarea concluziei asupra valorii, trebuie fă cutăreferire la abordarea în evaluare aplicată , la datele de intrare utilizate și la argumentarea concluziilor stabilite. Selectarea și argumentarea abordărilor, metodelor și tehnicilor de evaluare adecvate depinde de calitatea, cantitatea și credibilitatea informațiilor disponibile. Valorea proprietă ții nu se poate stabilii prin aplicarea mediei aritmetice sau a mediei po nderate a două sau mai multe valori ob ținute din aplicarea unor abordări sau metode diferite de evaluare. 138 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 8 .SOLUȚII DE CONSOLIDARE CU SISTEME COMPOZITE LA DIFERITE TIPURI DE CONSTRUC ȚII Reabilitarea și consolidarea structurilor inginerești constituie o problemă majoră și reprezintă la acest moment o preocupare permanentă aspeciali știlor . Datorită plurali tății acestora , la această dată s-au dezvoltat mai multe modalitățide aplicare asistemelor compozite . În prezentul capitol vor fi prezentate soluțiile deconsolidare actuale la construcțiile istorice și la cele hidrotehnice . Aplicarea sistemelor compozite în reabil itarea clădirilor de patrimoniu, a monumentelor istorice și a construcțiilor hidrotehnice necesită o manoperă minimă din punct de vedere al costu rilor. În vederea aplică rii elementelor compozite e ste necesar ca stratul s uport să fie pregătit corespunză tor, să nu prezinte fisuri și să fie stabil. Î n marea majoritate a cazurilor se impune a se executa o serie delucrări pregatitoare și dereparațiiale stratului suport, urmâ nd a se aplica sistemele compozite. 8.1Specificul utilizarii materialelor compozite în consolidarea monumentelor istoricede patrimoniu Protejarea și menținerea monumentelor istorice de patrimoniu a reprezentat și reprezintă o prioritate pentru civiliza ția oricărui popor. Conservarea, reabilitarea și restaurarea clădirilor din zilele noastre sunt principalele domenii de prac tică urbană și arhitecturală . Treb uie realizată o dis ținctie foar teclară între etica reabilitării și estetica reabilită rii. Pentru s uccesul deplin al unei reabilitări este necesară armonizarea tuturor aspectelor tehnice, arhitecturale, legislative, economice și practice. Atunci când se constată că o clădire istorică de patrim oniu necesită lucrări de consolidare, reabilitare și reparații, î n marea maj oritate a cazurilor se recomandă folosirea materialelor care prezintă caracteristici apropiate cu cele ale materialelor traditionale originale, cum ar fi:piatra cioplit ăsau turn ată, lemnul, teracota, fonta, fierul, betonul etc. În cazurile în care se observă necesitatea î nlocuirii unor por țiuni sau element e ale clădiriicu valoare istorică , materialul care va fi substituit ar trebui săprezinte caracteristici simi lare legate de aspect, structură, culoare sau alte insu șiri similare. Ținând cont de avântultehnologic din ultimele decenii și datorită intervenț iilor neinvazive a elementelor compozite, în protejarea, conservarea și menținerea monumentelor istorice, au început să se folosească din ce în ce mai mult materialele ob ținute pe cale sintetică de tipul ra șinilor epoxidice, a polimerilor și a materialelor compozite armate cu fibre[107]. 139 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDin practica curentă s -a putut constata faptul că o mică parte din material e nu pot fi schimbate în cadrul procesului de reabilitare. Marea majoritate a materialelor pot fiînlocuite total sau par țial în cad rul restaurării și consolidă rii edificilor c u materiale cum ar fi: piatra, beton, beton armat cu fibre, compozite polimerice etc. Pentru a se putea înlocui materialele de construc ții originale cu alte materia le de tip compozit este necesară îndeplinierea unor cerin țe minime: -condițiile de performanță ale materialelor și sis temelornoi utilizate trebuie să fie durabile î n timp; -proprietățile fizice ale materia lelor de tip compozit trebuie să fie cel putin similare cu a celor originale; -materialele compozite trebuie să poată fi compatibile cu celelalte materiale originale ale construc ției; Deteriorarea monumentelor istorice de patrimoniu este cauzată expunerii sau a unor multiple cauze de degradare. Pe lângă cauzele de ti p brutal (incendiu, cutremur, război), cauzele degradării pot fi împar țiteîn: chimice, biologice, fizice sau mecanice [84]. Degradărilede tip chimic sunt în principal rezultatul a două fenomene: reacția sulfatului care este prezent în zidării cu hidro -silicați de calciu și hidro – aluminați de calciu și de asemenea mai est e prezent în mortarul hidraulic; r eacțiile distructive sunt foarteintense datori tă frecven ței la care se manifestă zidăriile din piatră și cele din carămidă ; reacția substantelor alcaline conținute în lianți și prezente în nisipul mortarului de zidărie și în agregate. Degradărilede tip mecanic suntcauzate de stresul reprezentat de solicită rile care apar, încărcări datorate cre șterii traficului în cazul podurilor, încărcă ri din utilaje care sunt necesare intevențiilor structurale. Degradărilede tip biolo gicapar prin formarea și apariția unor alge pe zonele umede ale zidăriilor. Degradărilede tip fizic sunt legate î n mareamajoritate a cazurilor de varia țiile de temperatură și de producerea gheț ii. 8.1.1Istoricul evolutiei construc țiilor din zidă rie Încădin cele mai vechi timpuri omenirea a realizat construc ții dedimensiuni impozante, folosind în construc ția acestora atât piatra naturală extrasă din cariere cât și piatra artificială . Printre cele mai importante constr ucții putem enumera :Zidul Ierihonului (7500 Î.C.), piramidele Egiptene (2500 Î.C.), Marele zid Chinezesc (700 Î.C.), Poarta zeiței Istar (600 Î.C.), Colloseumul din Roma (80 D.C.) . Noțiunea de zidă rie de-a lungul timpului a evoluat astfel încât arhitectura construc țiilor din zidărie s -a dezvoltat în primul râ nd prin introducerea inova ților menite să rezolve o seri e de aspecte functionale care să se potrivească și necesităților pe întreaga perioadă de exploatare. 140 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPrimele construc ții din zidarie f oloseau tehnica delimitării spa țiului de locuit în două variante: -obținerea spatiului interior printr -o săpătură în jurul că reia volumul exteriorarhitectural era format prin acumularea de piatra sau cărămizi. Acoperisul era ob ținut p rin aranjarea unor piese de zidă rie sub forma unor cupole, prin folosirea unor pietre mari care aveau capacitatea să reziste la greutatea încărcărilor, sau prin scobirea în interiorul masei de zidă rie; -delimi tarea spatiului interior de zidă rii verticale, iar peexterior e ra rezemat acoperisul din piatră sau lemn. Ulterior aceste structuri au f ost înlocuite cu plan șee din beton armat. Tehnica zidăriei, care s -a transmis până î nprezent, se descrie printr -o așezare ordonată a unor materiale cu configura ție uniformă (elemente pentru zidarie), care se fixează cu ajutorul unui material de aderen ță (mortar), astfel încât să se ob țină un ansablu capabil să funcționeze atât ca element de î nchidere sau de compartimentare, cât și ca element de rezistență. Comportarea structurală a unei zidă rii se fundamentează pe conlucrarea elementelor componente spa țialeși care separă spațiul interior. Î n acest caz zidăria trebuie țesută la colțuri și la intersecț ii. Pentru asigurarea posibilita ții de încărcare a pereților de zidă rie structurali este necesar ca fiecare limită superioară a pere ților (nivel) să fie fixa tă cu ajutorul planșeelor cu rolul de șaibă orizontală infinit rigidă . Zidăriile executate la construc ții au avut ș i rolul unui bun izolator termic asigurând microclimatul interior .Clădirile și-au demonstrat eficacitatea în privin ța izolării până la începuturile de avânt a perioadei industrializării, atunci când au apărut primele instala ții de încălzire. Caracteristicile pentr u capacitatea de izolare termică este dată de porozitat ea din structura zidă riilor. Mic roclimatul din interiorul construc țiilor de zidăriese bazează pe proprietatea materialelor de a înmagazina și de a absorbi că ldura degajata de soare, respec tiv de a o emana pe timpul nop țiiîninteriorul spa țiului de locuit. Un factor important care influen țeazămicroclimatul inter ior este dat și de modul de alcătuire și de dispunere a acoperiș ului. Prin adoptarea unei forme b oltite a acoperi șului, cu mici deschideri la partea superioară, se ob ține o îmbunătăț ire a circula ției aerului pe verticală. 8.1.2Apariția betonului. Perioada realizării primelor construc ții de patrimoniu din beton armat La jumătatea secolului al XIX -lea, francezul Francois Hennebique, americanul Ernest L. Ransome și germanul G.A. Wayss, produceau în acela și timp betonul armat. Francezul Francois Hennebique, areideearevoluționarăde a folosi betonul armat la construcția caselor din Franta și cu toate că și -a prezentat inven ția în cadrul unor conferințe de specialitate la sfar șitul anilor 1870, cel care a brevetat pentru prima data betonul armat a fost un grădinar, Jo seph Monier, î n anul 1891, care a propus un sistem de fabricare a ghivecelor de flori din ciment și fier. 141 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT Betonul armat a fost folosit la început în construc ția clădirilor industriale datorită faptului că oameniiau acceptat mai greu idea apari ției betonu lui în locuin țedin cauza aspectul sau grosier. Doar după anul 1900 , locuitorii din Paris au fost convin și de utilitatea betonului , cândAugust Perret a realizat o clă dire de apartamente cu arhitectură atrăgătoare, cu coloane, plan șee și grinzi din beton armat[23]. Componen tul principal al betonului ar mat, cimentul, a fost fabricat și patentat încă din anul 182 4 de către englezul Joseph Aspidin. C imentul era obtinut din calcar și argilă care erau transformate într -o pastă uscată și arsă până la degajarea completă a dioxidului de carbon. Aspidin este primul care a î nființat o fabrică de ciment Portland în Wakefield, Anglia. Dupădeschiderea î n anul 1881 aȘcolii Naționale de Poduri și Șosele din Bucureș ti s- au format cei mai straluci ți constructori ai vrem ii: Anghel Saligny (1854 -1925), Elie Radu (1853-1931), Gh. Filipescu (1882 -1937), Ion Ionescu (1870 -1946). Meto da betonului armat este folosită pentru prima oară la noi de către Anghel Saligny în construc ția silozurilor de cereale de la Brăila, Gala ți șiConstanța. Fig.8.1Silozurile din portul Constanta Fig.8.2Fabrica de făină și silozurile din portul Gala ți 142 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT8.1.3Aspecte privind consolidarea monumentelor i storicede patrimoniu cu materiale compozite în compara ție cu materialele tradiț ionale Pentruprotejarea și menținerea monumentelor istorice de patrimoniu, există mai multe metodeclasiceaplicate, cum ar fi: repar area cu plombe de beton a pere ților din zidărie portantă, repararea prin re țesere a zonelor de zidărie care prezintă fi suri și crăpături, repararea prin rematarea rosturilor d intre elemente, repararea prin î nlocuirea elementelor deteriorate, repararea p rin introducerea agrafelor de o țel în fixarea zidăriei, reparații cu tiranți deotel pentru consolidare, repara ții prininject are de mortare de ciment la zidării, consolidarea pere ților din zidărie cu sâmburi ș i centuri de beton armat și repararea prin cămă șuire cu beton armat. Pentru repararea monumentelor istorice se folosesc în prezent procedee actuale de consolidare prin cămă șuire cu compozite polimerice armate cu fibre. Principalele metode aplicate sunt: pretensionarea și post-tensionarea cu sisteme de platbande din compozite polimerice, confinarea cu compozite po limerice armate cu fibre, bare î nglobate din compozite și ancorarea cu compozite polimerice armate cu fibre. Marea majoritate a produselor compozite polimerice armate cu fibre este compatibilă cu materialele tradi ționalecum ar fi lemnul, o țelul, betonul sau aluminiul .Materialele compozite se pot folosi la consolidarea șirepararea elementelor constituente din materiale tradiționale sau chiar la î nlocuirea acestora. Soluția de consolidare a unui mo nument istoric sau a unei clădiri de patrimoniu este aleasă pe baza unei analize riguroase, ia r rezultatul f avorabil de la sfâr șitul proiectului este dat de implicarea și profesionalismul echipei de arhitecți, ingineri, executan ți,fabricanți etc., darși de respectarea legislației și normelor î n vigoare. În funcție de arhitectură ș i de utilitatea monumentului se deosebesc o serie de reguli și condiții specifice necesare în între ținere și exploatare. Folosirea, exploatarea și întreținerea construcților de patrimoniu și a monumentelor se realizează cu respectarea Legii nr. 422/2001 actualizată, privind proteja rea monumentelor istorice și a o bligațiilor privind folosința monumentului istoric. Structura de rezisten ță a clădiriide patrimoniu trebuie verificată periodic, iar î n cazul unor deter iorări trebuie intervenit î n cel mai scurt timp. Legislația privind prote jarea monumentelor istorice se referălao serie de reguli șiprincipii cu privire la intervențiile proprietarilor, a concesionarilor, a titularilor dreptului de administrare șialocatarilo r asupra monumentelor istorice î n vederea garanțieiefectuării lucrărilor de conservare, restaurare, consolidare, precum și a altor lucrări. Lucră rile de specialitate trebuie executate numai de către persoanele atestate în acest sens și numai după prevederea în contracte le de execu ție a condiț iilorși termeni lor de execuție cuprin șiîn avizul de specialitate. În urma experien ței practice s -a demonstrat faptul că tehnicile modern e de reabilitare se pot aplica în vederea conservă rii monumentelor isto rice. Pentru a fi siguri de reu șita procesului de reabilit are a unui monument este necesară o interven ție structurală adecvată care va fi stabilită de că tre un expert atestatîn funcție de modul în care se prezintă clădirea, de dimensiunile spa țiale, clima și de aspectele tehnice întâ lnite. Lucrărilede intervenție în conservarea și restaurarea monumentului trebuie înso țite de o documentație exactă , de rapoarte analitice, desene, fotografii etc. 143 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATProiectantul atestat va decide pe ce suprafe țe afectate se vor apl ica elementele compozite, fie că este vorba dețesăturăcontinu ă sau fâ șii, fie ca este vorba de a ncorarea produselor compozite. Î noricare din cazuri, se recomandă ca fibrele compozitelor să fie dispuse după direc ția tensiunilor normale principale la î ntindere. Compozitele polimerice armate cu fi brecontribuie la sporirea capacita ții de rezistențăla forfecare care poate fi determinat ă de mai mul ți factori:rigiditatea compozi tului, calitatea ra șinii, rezistenț ele stratului suport [125]. Compozitele pol imerice armate cu fibre prezintă o serie de avanta je fațăde materialele traditionale, cum ar fi: -rezistența la foc datorată conductivităț ii termice reduse; -greutate redusă ; -durata de execu ție redusă ; -costulde întreținere redus; -posibilitate de pretensionare prin cre șterea efortului cap abil la forfecare; -rezistența superioară ; -costul de transport mai redus datorită greuta ții mai mici a fibrelor; -pregătirea mai u șoară a suprafe țelor de contact; -fixareamai facil ă; -durabilitatea sistemului compozit; -riscul redus de î ngheț-dezgheț; -flexibilitatea în proiectare; -materialele nu sunt magnetice. Compozitele pol imerice armate cu fibre prezintă însă următoarele de zavantaje: costul inițialrelativ ridicat, pentru aplicare este necesar p ersonal calificat, iar pentru unele ră șini care prezintă un grad ridicatde toxicitate se impune un tratament special. 8.1.4Soluții de consolidare a monumentelor istorice de patrimoniu dinbeton Este bine cunoscut faptul că de mai bine de două decenii structurile din beton pot fi consolidate cu sisteme compozite. Datoritădomeniului vast de aplicabilitate, sis temele compozite s -au introdus și la protejarea și menținerea monumentelor istorice de patrimoniu cu structuri din beton. Principalele ca uze de deter iorare care afectează clădirile istorice din beton sunt legate de factorii de med iu, marca betonului inadecvată , întreținerea și conservar ea necorespunză toare. Principalul mot iv pentru care trebuie analizată o structură de beton care necesi tă consolidă rieste dat de cunoa șterea cauzelor, e fectelor și a mecanismelor deter iorării. Deteriorarea î n timp a betonului armat sau a betonului simplu este exercita tă de mai mul ți factori distructivi cum ar fi: uzur a, atacul unor chimicale, varia ția de temperatură . Nu trebuie neglijate nici cauzele distructive interne cu privire la permeabilitate, incompabilitatea dintre ciment și agregate etc, precum și cauzele fenomenului de deter iorare în timp a betonului 144 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATsimpl u sau a betonului armat datorită: c oroziunii armăturii și a betonului, gelivității, eroziunii, fisurării e tc. Până înprezent, a șa cum s-a prezentat și prin capitolul 3 , s-au utilizat cu succes soluții de consolidare cu sisteme compozite la stucturi istoricede patrimoniu din beton, mai ales la: -consolidarea grinzilor și plăcilor degradate din încovoiere; -consolidarea grinzilor și stâlpilo r degradațidin forfecare; -consolidarea prin confinare a stâlpilor . Soluțiile de consolidare cu sisteme compozite pot fi ob ținute în urma combi năriimai multor tipuri de fibre și matrice polimerice. Pentru consoli darea structurilor istorice din beton,cele mai folosite sisteme compozite sunt fur nizate de combina ția dintre armături ( fibre de sticlă, carbon, aramidic etc.) și matrice (răș ini epoxidice, poliesterice, vinilesteri ceetc.) [84]. 8.1.5Soluții de consolidare a structurilor de patri moniu din zidarie Datorită rezultatelor remarcabile ob ținute în urma folosirii sistemelo r compozite la consolidarea zidă riilor,s-a implementat, î ntr-uncontext mult mai larg, solu ția de consolidare a structurilor de patrimoniu cu compozite armate cu fibre. Reabilitarea cu siteme compozite s -a putut aplica șigrațiefaptului că unele solu ții tradiționale prezintă unele inc onveniente și dezavantaje , cum ar fi: -greutatea proprie se modifică din cauza încărcărilor suplimentare și duce la modificarea ră spunsului dinamic al structurii și la suplimentarea încărcă rilor seismice; -creșterea î nsemnată a greutățiipropri i adăugă încărcări destul de mari care î n marea majoritate a cazurilor nu pot fi preluatedeterenul de fundare fărăo consolidare adecvată ; -consumul sporit de manoperă ; -pe durata realizării consolidărilor clă direa nu mai poate fi utilizat ă; -consolidarea prin că mășuire poate schimba aspectul estetic arhitectural și poate reduce spa țiul util al clă dirii. Toate aceste dezavantaje au influen țat în direcția găsirii unor soluții de consolidare alternativă .O primă solu ție de consol idare a zidă riilor cu sisteme compozite se prezintă sub forma unei țesături din fibre (sticlă , carbon sa u aramid ic) care este impregnată cu o rășină polimerică și lipită de suprafața zidăriei care a fost pregătită î n prealabil . 145 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDin practica curentă și din studiile ef ectuate s-a demonstrat faptul că la realizarea consolidărilor este mult mai efici entămetoda fâ șiilor înguste compozite. Direc țiile tensiunilor normale pot fi preluate mult m ai bine din ori entarea benzilor înguste de compozit. Totodată, există posibilitatea de fixareațesăturilor continue din fibre pe î ntregperetele din zidărieașa cum este prevazută și în figura 8.3 . Atunci câ nd încovoierea normal ă pe planul peretelui reprezintă solici tarea predominantă este necesar ăfolosirea fâșiilor compozite orizontale î n vederea creș terii momentului capabil, iar când zidăria de cărămidă este încovoiată în planul său se recomandă fixarea armăturilor exterioare compozite în zonele solicitate preponderent la întindere. Fig.8.4Consolidarea zidurilor din cărămidă cu fâșii din compozit [ 139] Cași în cazul sistemului de tensionare clasic, se poate ob ține un efect maxim al consolidării do ar în cazul în care ancorarea fâ șiilor c ompozite la capete se realizează prin sisteme de fixare și prin lung imi de ancorare corespunzătoare. În cazul în care fa șiile compozite nu se fixează corespunză tor, acestea se pot desprinde și secomportă la fel camod de cedare ca șielementele din beton armat . Ținând cont de faptul că marea majoritat e a monumentelor is toricede patrimoniu sunt construite din zidarie, metoda tiran ților din sisteme compozite a început să se folosească din ce în ce mai mult datorită urmă toarelor aspecte principale: -sistemele de ancorare compozite pot fi montate cât și demontate în func ție de performan țele atinse; Fig.8.3Consolidarea unei zidării nearmate cu membrană compozită [133, 139] 146 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-în vederea păstrării unicită tii monumentului istoric se pot monta tendoane compozite care sunt pu țin perceptibile. Monumentele istorice de patrimoniu din zidarie pot fi supuse procesului de consolidare cu ajutorul tiranților perimetrali din fâ șii compozite sau bare rotunde în vederea consolidă rii orizontale prin tensionare. Atât fâ șiile compozite cât și barele rotunde din compozit sunt armate unidirectional și prezintă rezistențe foarte mici pe direcț ietransvers ală. Sistemele compozite prezintă o serie de caracteristici speciale î n ceea ce prive ște înădirea și ancorarea datorită faptului că nu pot fi prelucra te mecanic sau filetate. Î nvederea ancoră rii sunt necesaredispozitive speciale de fixare în câ mp sau la capete. Datorită faptului că lamelele din compozite polime rice armate cu fibre nu pot fi î ndoite la unghiuri mici, tiranții din sisteme compozite pot asigura o ancorare corespunză toare numai cu ajutorul unor elemente metalice dispus e la colțuri. Dacă este necesară înă direa tendonul ui din compozit se folosesc două eclise conectate cu un sistem de strâ ngere. Un rol important î n consolidarea structurilor din zidarie î lconstituiesistemul metalic care preia for țele din tensionare de la tiranț iși care le transferă prin contact către zidă rie. Tensionarea trebuie realizată progresiv astfel încât momentele încovoietoare să se echilibreze r eciproc. 8.1.6Soluții de consolidare a elementelor istorice din lemn Oameniiau construit primele case cu m aterialele avute la îndemână: lemn și piatră. Fie căa fost vorba de elemente structurale sau de închideri (pere ți, acoperiș ), lemnul a fost dintotdeauna o solu ție optimă. Noț iunea de consolidare a lemnului cu sis teme compozite este relativ nouă și se baze azăpetehnica consolidării structurilor. A șa cum stâ lpiiși grinzile din beton sunt consolidate cu sisteme compozite, aceea și metodică se poat e aplica în cazul stâlpilor și grinzilor din lemn în vederea cre șterii capacitaț ilor structurale . Monumentele istorice și clădirile de patrimoniu sunt cele mai indicate î n vederea folosirii tehnicilor de consolidare cu sisteme compozite la elementel e din lemn (arce din lemn, grinzi cu zabrele din lemn, poduri din lemn). Fig.8.5Sisteme de prindere a fâșiilor compozite folosite la consolidarea pereților din zidărie [103,139] 147 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT Fig.8.6Exemple de consolidare a structurilor din lemn cu sisteme compozite 1 1 1- 2 2 2- 3 3 3-3 4 4 4- 4a. b. c. d. e. 148 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDatorita costului redus al materialului lemnos, înaintea consolidării stâ lpilor sau grinzilor din lemn este necesară efectuarea unei analize economice pentru a vedea da cănu este mai avantajoas ă înlocuirea elementelor cu unele noi. În unele ca zuri, materialul lemnos prezintă prelucră ri speciale, cu manopera specializată, care nu poate fi înlocuită . În figurile 8.7 și8.8este exemplificată consolidare acu sisteme compozite a unor elemente structurale din lemn. 5 5 5- 5 Fig.8.7Soluții de consolidare folosind CPAF la grinzi din lemn: a . îmbunătățirea rezistenței la forfecare prin lipirea de țesături sau platbande din CPAF; b. îmbunătățirea rezistenței la încovoiere prin lipirea de platbande din CPAF la partea întinsă a grinzii din lemn; c. creșterea rezistenței la forfecare și încovoiere prin cămășuirea inimii grinzii din lemn; d. pretensionare platbandelor din CPAF; e. introducerea unor toroane sau bare d in CPAF [103, 140] Fig.8.8Consolidarea stâlpilor din lemn cu secțiune rectangulară: a. stâlp afectat de procesul de putrezire; b. decuparea porțiunii de stâlp afectate și înlocuirea părții degradate; c. confinarea stâlpului din lemn folosind țesături din fibre de carbon (I.) sau din fibre de sticlă (II.) impregnate cu rășini epoxidice; d. fâșii di n CPAFC lipite cu adeziv epoxi [103, 140] Porțiune de stâlp afectată Porțiune de stâlp Direcția de Fâșii din CPAFC a. b. b. c. d. 149 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT8.1.7Aplicații ale sistemel or compozite la reabilitarea monumentelor istorice de patrimoniu Reabilitarea monumentelor istorice de patrimoniu constituie o provocare comp lexă din toate punctele de ve dere pentru inginerii structuri ști. Pentru a satisface câ t mai multe cerințecu care ace știa se confruntă î n ab ordarea proiectelor de consolidă ri,materialele compozite au fost îmbunăta țite în timp astfel încâ tutilizarea compozitelor să poatăsatisface nevoile de consolidare a elementelor construct ive din beton simplu sa u armat, din zidărie de că ramidă, metal sau lemn [53, 103, 140]. Fig. 8.9Grinda consolidata cu sisteme compozite Fig.8.10Reabilitarea arcadelor cu sisteme compozite 150 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATMetoda consolidării monumen telor istorice de patrimoniu trebuie stabilită după o analiză riguroasă prin care se analizează posibilita țile de intervenție ș i tipurile de material acceptat. Sistemul de consolidare cu materiale compozite prezintă urmă toareleaspecte: -grosimile mici de aplicare (de ordinul milimet rilor)care nu afectează dimensiunile de ansamblu; -greutatea redusă a sistemelor compozite nu încarcă structura supusă reabilită rii; -sistemul compozit este neinvaziv și nu modifică arhitectura inițială ; -sistemul compozit se poate adapta lao gama variată de suprafe țe; -sistemul compozit are aplicabilitate pe ntru toate tipurile de structură: lemn, metal, beton, zidă rieetc.; -sistemul compozit înbunătă țește capacităț ile structurale. Fig. 8.11 Zidărie din cărămidă reabilitată Fig. 8.12 Reabilitare structură din zidarie cu sisteme compozite 151 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATFig. 8. 13 Reabilitare arcade cu sisteme compozite 8.2Specificul utilizării materialelor compozite în consolidarea construc țiilor hidrotehnice portuare În exploatarea curentă a construc țiilor hidrotehnice portuare, ca urmare a încărcărilor utile, a condi țiilor de mediu și din exploatare, pot apărea degradă ri care impun lucrări de reparații sau consolidări, atât la infrastructură cât și la suprastructură. 8.2.1Particulari țătile construc țiilor hidrotehnice portuare Construcțiile hidrotehnice portuare se deosebesc de alte construcții inginești în principal prin următoarele aspecte: -execuția celei mai mari părți a structurii se realizează sub nivelul apei și uneori în condiții dificile cauzate de valuri șicurenți; -se utilizează la maximum elemente prefabricate de mari dimensiuni, puse în operă cu utilaje navale specializate; -construcțiile sunt supuse unor solicitări, atât verticale, cât și orizontale cu valori importante și cu caracter dinamic; -materialele de construc ții sunt supuse acțiunii agresive a mediului acvatic și în special a celui marin. 152 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATToate aceste aspecte conferă construc țiilor hidrotehnice portuare anumite particularități în ceea ce prive ște soluțiile constructive, tehnologia de execu ție, metodele de calcul, materialele, condi țiile tehnice pentru acestea și clasa de importanță. Trebuie, de asemenea, amintite dificultă țile tehnice și costul ridicat al lucrărilor de reconstrucție sau reparare, în special în cazuldegra dării părții de sub apă a construcției, ceea ce impune adoptarea de soluții cu durabilitate cât mai mare în timp. Unele din c ele mai importante structuri hidrotehnice portuare sunt reprezentate de construcțiile de acostare -cheuri, acostamente și duc d`albi ;acestea fiind destinate în principal acost ării navelor în vederea desf ășurării operațiunilor de manipulare a m ărfurilor, de armare sau pentru transferul de pasageri. Aceste construc ții sunt realizate mai mult sub formadeestacad ă, fiind realizate la in frastructură dinpiloți, iar la suprastructură din tablier din beton armat . În funcție de schema tehnologică adoptată rezultă și modul de încărcare a suprastructurii cheuluicu sarcini permanente provenite din greutatea proprie a mărfurilor depozitate, cea a macaralelor de manipulare, din sistemele de transport pe calea ferată, auto sau conducte. De asemenea, navele transmit estacadei so licitări provenite din acostare șitracțiune la bolard care poate ajunge la 1500÷2000 kN. Fig.8.14Acțiunea navelor asupra construc țiilor de acostare a–oprirea cu ajutorul par âmelor; b,c –împingerea navei datorit ăacțiunii vântului și curenților; d –solicit ări dintracțiunea la bolard; e –acostare și tracțiune la un pier; f–izbire laacostare. 153 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT8.2.2Soluții constructive ale construcțiilor portuare În cele mai multe cazuri, infrastructura estacadelor se realizează din pilo ți de beton armat, precomprima ți sau metalici. Estacadele îmbrac ă taluzul malului care este prevă zut cu o ap ărare, de obicei cu anrocamente, ce se prelungeste pe fundul bazinului. Fig.8.15Estacad ăcu infrastructura din coloane de beton armat cu diametrul de 2,0 m Fig.8.16 Estacade cu infrastructura din coloane de beton armat cu diametrul de 1,6 m 8.2.3Aspecte privind consolidarea și reabilitarea estacadelor portuare cu materiale compozite În urma activita ții curente t rebuie avute în vedere și eventuale cre șteri ale sarcinilor utile. Dacă apar depă șiri ale vatorilor utile, acestea pot conduce la apariția unor degradări 154 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CUSTRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATcare necesită a fi reabilitate. Metodele de consolidare a suprastructurii estacadelor portuare cu sisteme compozite sunt similare cu cele prezentate în prezenta lucrare și constau în: inject ăricu ra șini epoxidice , plac ări cu platban de din fibre de carbon, confin ări cuțesături din fibre de carbon, ancoreetc.Trebuie avut în vedere că degradările pot aparea la exterior câtși interiorul elementelor din beton. Coroziunea și degradarea pilo ților poate apare oriunde pe circumferin ță.Degrad ările pot s ănu afecteze stabilitatea pilotului, dar pierderile de material pot conduce la cre șterea semnificativ ăa eforturilor de compresiune . Prinspecificul construc țiilor portuare o parte din elementele care necesit ăreparații se afl ăsub nivelul apei. Pentru pilo ții care se află practic sub nivelul apei, s -auperfecționat o serie de tehnologii de execu ție care permit ca lucrul s ăse desf ășoareîn condiții de uscat. Pe pilotul afectat se suprapune o camer ăetanșăîn care pot ac ționa oameni învederea execu ției lucrărilor de repara țiiîn condiții de siguran ță. Fig.8.17Camera etan șă realizată în vederea reparării pilo ților Astfel, se pot executa lucrări de injectare a pilo ților cu r ășini epoxidice sau lucr ări de cămășuire cu sisteme compozite. Lucr ările care se execut ătrebuie s ărespecte tehnologiile de preg ătireși de aplicare specifice care sunt enunțateșiîn prezenta lucrare. 155ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCapitolul 9 .CONCLUZII GENERALE. CONTRIBU ȚII PERSONALE ȘI ELEMENTE ORIGINALE ALE LUCRĂ RII DE DOCTORAT 9.1Concluzii generale Cutoate că în România ră șinilepoliesterice armate cu fibre de sticlă au fost folosite încă din anii 1960, punerea în practică a acestora în domeniul consolidării și reabilitării elementelor de construc ții s-a realizat cu două decenii mai târziu. Solu țiile de consolidare ș i reabilitare din anii 1980 au const at doar în lipirea la partea întinsă a grinzilor de platbenzi metalice cu ră șini epoxidice sau placare a grinzilor din beton armat cu țesături din fibre de sticlă cu ră șini poliesterice. În ultimile decenii, pe plan interna țional,reabilitarea structurilor inginere ști s-a realizat într -un ritm galopant. După jumătatea anilor 80 sunt rea lizate primele instrucțiuni de calcul și primele omologări ale compozitelor polimerice armate cu fibre folosite la reabilitarea și consolidarea structuril or inginere ști. Înafara activită ții curente dată de construcț ia structurilor noi, principalul inter es al constructor ilor structuri ști este de a menț ine înparametrii constan ți de funcționare structurile existente. Acest aspect admite î n mod prealabil ,de multe ori ,demersuri destul de ample care trebuie realizate asupra construc țiilor. Măsurile de consolidare și de reabilitare po t deveni oportune în cazul deter iorărilor cauzate de un mediu de lucru agresiv, atingerea limitei de funcționare proiectate, apariției unor solicitări neluate î nconsiderare la momentul proiectării, deficien țelorîn procesul execuției sau a proiectă rii, schimbă riidestinației structurii, greșelilor în procesul de întreținere, acțiunile cu caracter de vandalism sau terorism și nu în ultimul rând datorită apariției unor reglementări mai restrictive decât cele aflate în vigoare la momentul proiectării. Totalitatea cuno ștințelor și informațiilor dobândite î n urma cutremurelor recente a determinat dem ararea și conceperea unor pl anuri de interven ție asupra structurilor inginere ști. 156ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATMarea majoritate a interven țiilor care se realizează pe structurile inginerești au ca scop menținerea functionalitații acestora și se pot clasifica în urmă toarele tipuri: -lucrări de cre ștere a capacităț ii portante (de consolidare); -lucrări de repara ții (de reabilitare); -lucrări realizate în scopul cre șterii ductilitații și a capacității de absorț ie a energiei seismice. Structurile care necesită reabilitare și consolidare au la baza mai multe metode specifice dezvoltate pe fiecare element structural î n parte. Aceste metode analizează rolul jucat în structura din care face parte, pozi ția relativă și absolută î n contextul structurii, starea de tensiuni și deformaț ii, gradul de expunere la ac țiunea factorilo r de mediu, legăturile cu elementele î nvecinate, aspectul estetic, func ționalitatea, parametri economici și nu în ultimul rând posibilitatea punerii în operă . Practicile tradi ționale de reabilitare ș i consolidare implică folosirea acelora și materialeconstituente (beton, o țel, lemn) care, de și prezi ntăun grad de eficin țăridicat pre iau neajunsurile materialelor ini țiale. Principalele argumente care stau la baza consolidă rii structurilor din beton armat cu compozite polimerice armate cu fibre sunt date de: -dispunerea armă turii din compozite p olimerice armate cu fibre pe fe țele laterale cu fibrele orientate după direc ția tensiunilor principale de î ntindere pentru sporirea capacita ții de rezistență la forfecare; -adăugarea armă turii din compozite p olimerice armate cu fibre pe fa ța întinsă a grinzilor și a plăcilor pentru cre șterea capacitații po rtante la î ncovoiere; -confinarea cu membrane compozite în vederea îmbunătă țirii sarcinilor capabile la solicit ări axiale, forfecare sa u în scopul sporirii ductilității stâlpilor. O primă solu ție în preîntâmpinarea riscului ruperii catastrofale a elem entelor din beton armat a fost dată de utilizarea mat erialelor cu tenacitate ridicată și cu rezistență sporită . Consolidarea și reabilitarea structurilor ingin eresti din cadre de beton armat folosind compozite polimerice armate cu fibre constituie o alternativă eficientă în unele cazuri în care soluțiile tradiț ionale sunt mai pu ținviabile. Existăo serie de avantaje dovedite alecompozitelor polimerice armate cu fibre carese impun față de materialele tradiț ionale, cum ar fi: modul d e elasticitate ridicat, efic iența din 157ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATpunct de vedere al raportului rezisten ță–greutate, rezisten ța sporită după direcț ia de orientare a fibrelor ,rezistența la variații de temperatură, rezistenț a la coroziune, sunt bune izolatoare, rezisten ța laimpact, stabilitate dimensională, costuri de între ținere mici, durata de viațămare, aplicarea se poate realiza în spa ții limitate . Prin teza de doctorat s-au abordat și experimentat o serie de soluții de reabilitare ș i de consolidare a structurilor inginere ști din cadre de beton armat folosind compozi te polimerice armate cu fibre. Î n prima parte a tezei de doctorat au fost expuse principalele tipuri de materiele compozite folosite î n reabilitarea structurilor inginere ști, precum și proprietățile fizico-mecanice ale acestora .În continuare s -au analizat principalele procedee defabricațiealsistemelor compozite folositela consolidarea și reabilitarea structurilor inginere ști. Proprietățile sistemelor compozite derivă dintr -o conlucrare foarte bună la nivelul celor trei faze matrice -interfață-fibre. Alegerea compozitelor polimeri ce armate cu fibre se realizează în func ție de compatibilitatea fazelor ș ide proprietă țile componenț ilor. Matricea îndepline ște următoarele funcț iuni:impiedică încovoierea fibrelor datorită faptului că armă tura nu este capabil ă săpreia eforturile de c ompresiune fără mediul continuu, păstrează o distan ță între armături î n vederea transmiterii eforturilor , stabile ște forma finală a produsului realizat din materiale compo zite, a coperă fibrele de compozit astfel încat să le protejeze pe toată durata de via ță cât și înfaza de formare a compozitului, p revine rezultatele coroziuniiși diminuea za efectele abraziunii fibrelor, a sigură legătura termică și chimic ă față de materialul de armare, d etermină legătura transversală dintre lamel ele ansamblului stratificat, a sigură rigiditatea și rezistenț aîn direcție normală pe fibre, a cceptă redistribuirea comasării de tensiuni și deformații împiedicând distribuirea rapidă a fisurilor prin compozit. Un aspect deosebit de i mportant este dat de alegerea tipurilor de fibre, necesitând a filuate în considerare caracteristicile acestora câtși rolul lor . Fără a înțelege fenomenele ș i procesele c are au loc la regiunea de interfa ță matrice – fibră, nu se poate realiza o analiză a proprietă ților și a comportă rii unui material compozit polimeric armat cu fibre. Numai î n cazul unui contact molecu lar intim între componen ți se poate realiza un transfer ade cvat al eforturilor la interfa ță. 158ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATSoluțiile și metodele de consolidare a structurilor î n cadre din beton armat folosind materiale compozite pol imerice armate cu fibre prezintă un domeniu vast d e aplicabilitate , putând fi folosite la consolidarea tuturor elmentelor structurale. Distribuția tensiunilor din jurul fibrelor se poate ob ține prin elemente finite sau diferențe finite (ana litic) sau pe cale experimentală . Pentru evaluarea ră spunsului s tructural al nodurilor din beton armat consolidat cu Compozite Polimerice Armat e cu Fibre (CPAF) s -a stabilit un program experimental astfel încât să permită obtinerea unor date și rezultate e xperimentale concludente care să ref lecte cât mai fidel fenomenul studiat. Un alt aspect la fel de important care trebuie avut în vedere este cel al înregistrării și interpretării modului de comportare al nodurilor. În cadrul programului experimen tal aufost analizate zonele de încastrare a grinzi iîn nod pedeo parteși pe alta la o structura tip cadru din beton armat. Programul experimental a constat într -o serie de investiga ții a comportă rii nodurilor structurilor din beton armat neconsolidate și consolidate cu Compozitele Polimerice Armate cu Fibre (CPAF). Materialele compozite se prezintă sub formă de platbande, țesături, profile și rășini epoxidice. Pentru realizarea încercărilor s -au avut în vedere modurile de lucru ale nodurilor structurilor din beton armat neconsolidate sau consolidate și s-a realizato analiză comparativă aleacestora. Programul experimental a necesitat execu țiaunuiansablu format dintr -un stâlp central șidouă grinzi dispuse în consolă simetric fa ță de stâlpul central, calculate astfel încât să poată fi aplicat pistonul hidraulic de încărcare. În exteriorul ansamblului experimental s- a realizat o construc țieajutătoare sub forma unui cadru din beton armat . Construc ția ajutătoare a fost necesară în vederea fixării pistonului hidraulic de încărcare. Din construc ția experimentală realizată au rezultat patruzone de î ncercare, numerotate de la 1 la 4, care au fost supuse unor încercă riexperimentale individuale. Modurile de consolidare experimentale cu sisteme compozite prevăzute pentru zona doiși zonatreisunt unice ne fiind întâlnite în literatura de specialitate. 159ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATÎn vederea derulariiprogramului experimental au fost stabilite o serie de eta pe de lucru potrivit complexită ții de rea lizare a obiectivelor propuse, în scopul ob ținerii parametrilor de calitate dori ți, după cum urmează: realizarea cadrului de încercare ajută tor (fundație, stâlpi și grindă ), armarea elementelor experimentale, c ofrarea elementelor experimentale din beton armat, t urnarea și vibrarea elementelor experimentale din beton armat, decofrarea ansamblul ui experimental, p relucrarea suprafe țelor și muchiilor afere nte zonelor supuse consolidă rii, realizarea sistemului comp ozit de consolidare a nodurilor, pregătirea și calibrarea sitem ului format din pompa hidraulică , piston hidraulic, manometru, microcompa ratori și elemente de conectică ,efectuarea î ncercării zonei aferente nodului neconsolidat șiînregistrarea datelor, realizarea studiului experimental pe zoneleconsolidate și achiziția datelor, p relucrarea datelor și realizarea observaț iilor cu privire la programul experimental. Cedarea elementelor structurale consolidate cu sisteme compozite la încercările experimentale esteinfluențată de mai mulț i factori, cum ar fi: clasa betonului, armătura folosită, modul î n care a fost realizat procedeul de consolidare, condi țiile de încărcare, orientarea fibrelor și modalitatea de aplicare a materialelor compozite. Criteriile de cedare evidențiate vizual în cazul încercării experimentale a zonei neconsolidat edin beton armat au fost: fisurarea betonului î ntins,creșterea eforturilor unitare din betonul comprima t și din armătura întinsă, e puizarea capacita ții portante a betonul și a armăturii de oțel. Obiectivele principale ale încercării experimentale au fost atinse iar rezultatele constau î n:evidențierea și reflectarea fidelă a comportării elementului consolidat cu compozite polimerice armate cu fibre, i nfluența rezist ențelor structurale ca urmare a fisurării sau a clivajului țesăturilor din fibre de carbon impregnate cu rășini epoxidice, c onstatarea principalelor moduri de cedare vizualizate la nodurile din beton armat consolidat. În cadrul probelor experimentale s -au studiat evoluțiile forțelor aplicate în comparație cu deplasările î nregistrate. Învederea stabilirii corecte a ră spunsului s tructural s-a realizat o analiză extinsă a modelului experim ental prin intoducerea datelor î n programul Advance Design. Programul 160ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATeste proiectat pentru domeniul construc țiilor, oferind un mediu complet pentru analiza structurală prin metoda elementelor finite. Modul de realizare și de execuție a consolidă rilor cu sisteme compozite constituie un factor important care poate influen ța procesul de cedare. Este fo arte importantă pregătirea suprafețelor și eliminarea golurilor de aer din com pozitele polimerice armate. Dacă modalitatea de aplicare nu este corectă , eleme ntele consolidate nu mai lucrază la poten țialul calculat. Dupa realizarea obiectivelor stabilite ,studiultezei de doctorat s-a oprit într-un anumit stadiu de cercetare ,urmând ca datele ob ținute până la acest moment să fie folosite în vederea aprofundă riiulterioare î ndomeniul vastfurnizat de materialele compozite. Teza de doctorat poate fi folosită ca punct de plecare pentru realizarea altor studii de consolidare cu materiale compozite polimerice ar mate cu fibre. Pe plan mondial există la această dată Ghiduri de proiectare, Coduri, Normative sau Standarde emise în vederea realizării consolidă rii structurale folosind materiale compozi te polimerice armate cu fibre. În România, î n anul 2004, a fost ela borat un normativ de specialitate privind reabilitarea structurală a construc țiilor. Acest document a fost î ntocmit pe baza p revederilor buletinului FIB 14 și a raportului ACI 440.2R-02 în vederea sprijinirii speciali știlor români de a utiliza materiale compozite la noi în țară. 9.2Contribu ții personale și elemente de originalitate . Valorificarea rezultatelor. Lucrarea de doctorat constituie un material bine conturat prin care s -a realizat o sinteză a modalită ților de întrebuinț are a produselor compozite polimerice armate cu fibre la reabilitarea și consolidarea structurală a elementelor din beton armat în general și a nodurilor de cadru î n special. Studiile î ntreprinse prin prog ramul de doctorat dezvoltă urmă toarele elemente de originalitate șicontribuții personale: 161ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-realizarea unui studiu amanun țit cu privire la modalitațile de utilizare în reabilitarea construc țiilor a materialelor compozite polimerice armate cu fibre (cap. 2); -stabilirea tipurilor de materiale compozite polimerice armate cu fibre care pot fi folosite în consolidarea nodurilor de cadru î n special (cap. 2); -descrierea tipurilor de reabilitări structurale la construc ții și evidenție rea metodelor de consolidare (cap. 3); -datorită geometriei spa țiale a elementului ex perimental s-au realizat patru încercări, din care trei au permis modalități diferite de consolidare (cap. 4); -stabilirea tehnologiei și soluției de realizare în vederea consolidă rii nodurilo r de cadru pe baza încercă rilor experimentale multiple (cap. 4); -analizaunor soluții și detalii de ancorare a sistemelor compozite folosite la reabilitarea nodurilor de cadru (cap. 4); -realizarea unei analize procesate a încercărilor experimentale î n scopul determină rii structurale pri n metoda elementelor finite, avâ nd la bază programul Advance Design (cap. 5); -studii de caz ale elementelor din beton armat consolidate (cap. 5); -criteriile de cedare constatate din analiza datelor experimentale conduc la următoarele concluzii: cercetările științifice practice la scară naturală (1:1) crează premizele ob ținerii unor rezultate fidele și cât mai exacte, observațiile vizuale au arătat epuizarea capacită ții portante, prin înregistrarea relației forță / deplasar e s- a pus în eviden ță eficienț a tipului de consolidare, experimentele au p ermis analiza diverselor sis teme de consolidare a nodurilor (cap. 5); -sintetizarea consolidă riicu sisteme compozite a elementelor din beton armat supuse la ac țiuniseismice (cap. 6); -stabilirea aspectelor economice î n consolidarea structurilor inginere ști(cap.7); -tratarea diverselor solu ții de consolidar e realizate la monumente istorice și la construcțiihidrotehnice portuare (cap. 8). Deși studiul materialelor compozite în construc ții constitui e un domeniu relativ nou, există încă o serie de aspecte care fac obiectul unor cercetări în curs sau care necesită un volum de date suplimentare. Principalele direc ții de continuare a cercetărilor pot fi furnizate de următoarele probleme: 162ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT-durabilitarea materialelor și sistemelor compozite; -conlucrarea dintre beton și compozit; -posibilitatea de pretensionare a materialelor compozite; -ancorajul materialelor compozite; -modalități noi de consolidare a nodurilor ; -caracterul casant al cedă rii elementelor structurale. Rezultatele ob ținute înperioada de doc torat au stat la baza unor lucră riinginere ști care au fost publicate î n reviste sau volume de specialitate. Banca Mondială, în parteneriat cu Primăria Municipiului Consta ța a elaborat un ”Ghid de regenerare urbană a cartierelor de blocuri Constanța” în care subsemnatul a contribuit în calitate de coautor. În cadrul OUAC -Series Civil Engineering, Year XXI (2019), Issue XXI –Vlăescu Daniel în calitate de Autor, a publicat lucrarea cu titlul: ”The specific of use of composite materials i n consolidation of historical monuments” -http://revista -constructii.univ – ovidius.ro/doc/editii/2019.pdf . În cadrul OUAC -Series Civil Engineering, Year XXI (2019), Issue XXI –Vlăescu Daniel în calitate de Coautor, a publicat lucrarea cu titlul: ”Proper infrastructure design at hight verticals loads, nearby waterfront structures” -http://revista -constructii.univ – ovidius.ro/doc/editii/2019.pdf . De asemenea, Vlăescu Daniel în calitate de Autor a participat, a publicat și asusținut prezentări orale cu ocazia Confer inței școlii Doctorale de la Iaș i (23-24 mai 2018) ,în scopul comunicării rezultatelor cercetării, a schimbului de idei și a inițierii unor noi colaborări. 163 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT10.Bibliografie 1.*** (1997) “Engineering and design: Composite materials for civil engineering structures”, Technical Letter no. 1110 -2-548, Department of the army –US Army Corps of Engineers, Washington, DC. 2.*** (2005) „Normativ privind Consolidarea cu Fibre a Elementel or Structurale de Beton”; Institutul National de Cercetare -Dezvoltare în Construc ții și Economia Construcțiilor 3.*** (2006) “FRP reinforcement for RC structures”, Technical report on the Design and use of fibre reinforced polymer reinforcement (FRP) for rei nforced concrete structures, Federation International du Beton (fib) 4.*** Comment réparer les bâtiments endommagés par un seisme, Nations Unies, New York, 1977 5.*** fib Bulletin 14 (2001), “Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. Technical report on the Design and use of externally bonded fibre reinforced polymer reinforcement (FRP EBR) for reinforced concrete structures” International Federation for Structural Concret e. Lausanne 6.***(1994). ”Design of Concrete Structures”, Canadian Standards Association, Stan dard A23,3-94, Rexdale, Ontario 7.***www.spsystems.com (1998), ” SP Systems Guide to Composites” 8.A. Ismail-Zadeh, L. Matenco, M. Radulian, S. Cloetingh and G. Panza, “Geodynamics and intermediate -depth seismicity in Vrancea (the southeastern Carpathians): Current state-of-the art,” Tectonophysics 9.Aboudi, I. (1991).”Mechanics of composites materials; A unified micro mechanical approach,” Elsevier, Amsterdam 10.ACI Committee 440.2R -02 (2002). Guide for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening concrete structures, Reported by the American Concrete Institute 11.Agarwal, B. D., Broutman, L. J. (1990). “Analysis and performance of fiber composites,” John Wiley & Sons, Inc., New York 164 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT12.Alexandra Nae, Vlad Sebastian Rusu, Anamaria Olănescu, Octav Olănescu, Miruna Moldovan, Cătălin Trandafir, Irina Filofi, Ana Bulai, Andrei Mitrea, Corina Chirilă, Beatrice Gheorghiu, Mihnea Grădinaru, Iulian Stan, Viorica Ani Merlă, Mihaela Stan, Radu Vânt urache, Noni Niculae, Constantin Florian Andrei, Daniel Vlăescu , Bică Alexandru, Adrian Crăciun, George Lupa șcu, Marcel Ionescu -Heroiu-Ghid de regenerare urbană a cartierelor de blocuri Constanta 13.Aristizabal -Ochoa, D., Disposable knee bracing: improvem ent in seismic design of steel frames, ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 112, no. 7 14.Arya C., Clarke J.L., Kay E.A., O’Regan P.D. (2001). “TR 55: Design guidance for strengthening concrete structures using fibre composite materials -A review” St ructural Engineeri ng, Mechanics and Computation 2 15.Assa B., Nishiyama M., Watanabe F. (2001). ”New approach for modeling confined concrete. II: Rectangular columns”, Journal of Structural Engineering , July 16.Bakis C. E., Bank L. C., Brown V. L., Cosenza E., Davalos J. F., Lesko J. J., Machida A., Rizkalla S. H., Triantafillou T. C. (2002). “Fiber -Reinforced Polymer Composites for Construction -State-of-the-Art Review”, Journal of Composites for Construction, May. 17.Becque J., Patnaik A.K., Rizkalla S.H.(2003). “Analytical Models for Concrete Confined with FRP Tubes”, Journal of Composites for Construction , February 18.Berthet J.F., Ferrier E., Hamelin P. (2005). “Compressive behavior of concrete externally confined by composite jackets. Part A: experimental study” ,Construction and Building Materials 19.Binici B. (2005). “An analytical model for stress –strain behavior of confined concrete”, Engineering Structures 20.Binici B., Mosalam K. (2007). “Analysis of reinforced concrete columns retrofitted with fiber reinforced p olymer lamina”, Composites: Part B Engineering 21.Budescu, M., Ciongradi, I., Țăranu, N. ș. a. (2001). “Reabilitarea c onstrucțiilor,” Ed. Vesper Iași 22.Budescu, M., Contributii privind izolarea seismică a structurilor, teza de doctorat , Institutul Politehnic G heorghe Asachi Iasi , 1984 23.Cadar I. , Clipii T. , Tudor A., Editura Orizonturi Universitare Timișoara 1999 “Beton armat” 165 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT24.Campione G. (2002). “The effects of fibers on the confinement models for concrete columns”, Canadian Journal of Civil Engineering 25.Campione G., Miraglia N. (2003). “Strength and strain capacities of concrete compression members reinforced with FRP”, Cement & Concrete Composites 26.Chaallal O., Shahawy M., Al -Saad P.F.A. (2000). “Behaviour of axially loaded short rectangular columns strengthened with CFRP composite wrapping”, Technical report: FDOT Structures Re search Center, Tallahassee, USA 27.Chati M.K., Mitra A.K. (1998). “Prediction of elastic properties of fiber -reinforced unidirectional composites”, Engineering Analysis with Bound ary Elements 28.Chung H.S., Yang K.H., Lee Y.H., Eun H.C. (2002). “Strength and ductility of laterally confined concrete columns”, Canadian Journal of Civil Engineering 29.Chung H.S., Yang K.H., Lee Y.H., Eun H.C. (2002). “Stress -strain curve of laterally confin ed concrete”, Engineering Structures 30.Ciro Del Vecchio, Marco Di Ludovico, Andrea Prota, Gaetano Manfredi -Modelling beam-column joints and FRP strengthening in the seismic performance assessment of RC existing frames –ScienceDirect Composite Structures 31.Ciupala M.A., Pilakoutas K., Mortazavi A.A. (2007). “Effectiveness of FRP composites in confined concrete”, Proceedings of the FRPRCS -8 Symposium: Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for Concrete Structures , Patras, July 32.Cole C., Belarbi A. (2001) . “Confinement Characteristics of Rectangular FRP -Jacketed RC Columns”, Proceedings of the 5thInternational Symposium for Reinforced Concrete Structures (FRPRCS -5), Cambridge, July 33.Colomb F., Tobbi H., Ferrier E., Hamelin P. (2008). “Seismic retrofit of reinforced concrete short columns by CFRP m aterials”, Composite Structures 34.Corradi M., Grazini A., Borri A. (2007). “Confinement of brick masonry columns with CFRP materials”, Composites Science and Technology 35.Daniel, I., Ishai, O. (1994). “Engineering mec hanics of composite materials.” O xford University Press, Oxford 36.Darby, J. J. (1999). “Role of bonded fibre -reinforced composites in strengthening of structures”, Strengthening of reinforced concrete structures, Hollaway L, C, Leeming M, B, eds. Woodhead Pu blishing Limited 166 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT37.De Lorenzis Laura, Tepfers R. (2001).” A Comparative Study of Models on Confinement of Concrete Cylinders with Fiber -Reinforced Polymer Composites”, Work No. 46, Chalmers Uni versity of Technology, Goteborg 38.Decher E. (1998). “Elemente și s tructuri din materiale compozite pentru acoperișurile construcțiilor inginerești ,” Teză de doctorat, I. P. Iași 39.Deniaud C., Neale K.W. (2006). “An assessment of constitutive models for concrete columns confined with fibre composite sheets”, Composite Struc tures 40.Department of Defense Handbook (1997). “Polymer Matrix Composites”, Materials Sciences Corpo ration, Fort Washington, PA 41.Diego A. de., Arteaga A., Lopez -Hombrados C., Guiterrez J.P. (2007). “Strengthening of square RC columns using Fibre Reinforced Polymers”, Proceedings of the FRPRCS – 8 Symposium: Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for Concrete Structures , Patras,July 42.Ehsani, M. R., Saadatmanesh, H., Al -Saidy A. (1997). “Shear behavior of URM retrofitted with overlays,” Journal of Composites for Construction , February 43.Emmons P.H., Vaysburd A. M., Thomas J. -“Strengthening Concrete Structures, Part I”, Concrete In ternational, Vol.20, Issue 3, March 1, 1998 44.Esfahani M.R., Kianoush M.R. (2004). “Axial compressive strength of reinforced concrete columns wrapped with FRP”, 1stConference on Application of FRP Composites in Construction and Rehabilitation of Structures, Tehran, Iran, pp.10 45.Esmaeel Esmaeeli , Joaquim A.O. Barros , Jose Sena -Cruz , Luca Fasan , Fabio Raimondo Li Prizzi ,José Melo , Humberto Varum dRetrofitting of interior RC beam – column joints using CFRP strengthened SHCC: Cast -in-place solution –ScienceDirect Composite Structures 46.Esmaeel Esmaeeli, Joaquim A.O. Barros a, Jose Sena -Cruz a, Humberto Varum b, José Melo-Assessment of the efficiency of prefabricated hybrid composite plates (HCPs) for retrofitting of damaged interior RC beam –column joints 47.Extern Design Manual (1995). Marisson Mold ed Figerglass Co., Bristol 48.FIB Bulletin 14 -Ch5-Strengthening in shear and torsion –ScienceDirect Composite Structures 49.Fujikake K., Mindess S., Xu H. (2004). “ Analytical Model for Concrete Confined with Fiber Reinforced Polymer Composite”, Journalof Composites for Construction , July/August 167 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT50.Fukuyama H., Tumialan G., Nanni A. (2001). “Japanese design and construction guidelines for seismic retrofit of building structure with FRP composites”, FRP composites in Civil Engineering 51.Ghid evaluare –GEV 630 –Evaluarea bunurilor imobiliare 52.Ghid metod ologic de evaluare –GME –Evaluarea bunurilor imobile 53.Groll, L., Țăranu, N., Isopescu D. (2000). “Particularities of joining in composite material elements.” În Bul. I. P. Iași 54.Hadi M.N.S., Li J. (2004). “External reinforcement of high strength concrete columns”, Composite Structures 55.Harajli M.H. (2006). “Axial stress –strain relationship for FRP confined circular and rectangular concrete columns”, Cement & Concrete Composites 56.Harries K.A., Carey S.A. (2003). “Shape and ‘‘gap’’ effects on the behavior of variably confined concrete”, Cement and Concrete Research 57.Head, P. R., Maunsell, G. (1996). “Advanced composites in civil engineering -A critical overview at this high interest, low use stage of development” -Advanced composite materials in bridges and str uctures, Quebec, Ed. El -Badry 58.Hollaway, L. C. (1989). “Polymers and polymer composites in const ruction” Thomas Telford, London 59.Hollaway, L. C., Leeming, M. B. (1999). “Strengthening of reinforced concrete structures”, Woodhead Publis hing Limited, Cambridge England 60.Hoppel, P. R., Bogetti T. (1997). “Design and analysis of composite wraps for concrete column.” Journal of reinforced plastics and composites , vol.16 61.Hoshikuma J., Kawashima K., Nagaya K., Taylor A.W. (1997). “Stress -strain model for confined reinforced concrete in bridge piers”, Journal of Structural Engineering , May 62. Irfan M.H. (1998). “Chemistry and technology of thermosetting polymers in construction applications”, Kluwer Academic Publishers, AA Dordrecht, The Nethetlands 63.ISIS Canada (2001). ”Strengthening Reinforced Concrete Structures with Externally Bonded Fibre Reinforced Co mposites”, Design Manual No. 4 64.Jiang T., Teng J.G. (2007). “Analysis -oriented stress –strain models for FRP –confined concrete”, Engineering Structures 65.Jurukovski, D., Petkovski, M., Rakicevic, Z., Energy absorbing elements in regular and composite steel frame structures, Engineering Structures, 1995 168 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT66. Karbhari V.M., Chin J.W., Hunston D., Benmokrane B., Juska T., Morgan R., Lesko J.J., Sorathia U ., Reynaud D. (2003). “ Durability gap analysis for fiber -reinforced polymer composites in civil infrastructure”, Journal of Composites for Construction , August. 67.Karbhari V.M., Seible F. (2000). “Fiber Reinforced Composites –Advanced Materials for the Renewal of Civil Infrastructure”, Applied Composite Materials 68.Karbhari V.M., Zhao L. (2000). “Use of composites for 21st century civil infrastructure”, Computer Met hods in App lied Mechanics and Engineering 69.Kelly, J.M., Earthquake -resistant Design with Rubber, 2nded., Spriner -Verlag, London, 1997 70.Kelly, J.M., Skinner, M.S., Beucke, K.E., Experimental Testing of an Energy – Absorbing Base Isolation System, UCB/EERC 71.KimJ.-K., Yi S. -T. (2002). “Application of size effect to compressive strength of concrete members”, Sadhana 72.Kimura, H., Sugano, S., Nagashima, T. (1996). “Seismic behavior of reinforced concrete column using ultra -high strength concrete under axial load, Fou rth International Symposium on the “Utilization of high stren gth/high performance concrete” 73.Kumutha R., Vaidyanathan R., Palanichamy M.S. (2007). “Behaviour of reinforced concrete rectangular columns strengthened using GFRP”, Cement & Concrete Composites 74.Lam L., Teng J.G. (2001). “A new stress -strain model for FRP confined concrete”, FRP composites in Civil Engineering 75.Lam L., Teng J.G. (2001). “Compressive strength of FRP -confined concrete in rectangular columns”, FRP composites in Civil Engineering 76.Lam L. , Teng J.G. (2002). “Strength Models for Fiber -Reinforced Plastic -Confined Concrete”, Journal of Structural Engineering , May 77.Lam L., Teng J.G. (2003). “Design -oriented stress –strain model for FRP -confined concrete”, Cons truction and Building Materials 78.Lam L., Teng J.G., Cheung C.H., Xiao Y. (2006). “FRP -confined concrete under axial cyclic compression”, Cement & Concrete Composites 79.Li G., Kidane S., Pang S.S., Helms J.E., Stubblefield M.A. (2003). “Investigation into FRP repaired RC columns”, Composite Stru ctures 169 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT80.Li G., Pang S -.S. (2003). “Repair of Damaged Concrete Structures using Prepeg Composites”, Technical Report MBTC 2033, Mack -Blackwell Transportation Center, University of Arkansas 81.Li J., Hadi M.N.S. (2003). “Behaviour of externally confined high -strength concrete columns under eccentric loading”, Composite Structures 82.Lin H.J., Liao C.I. (2004). “Compressive strength of reinforced concrete column confined by composite material”, Composite Structures 83.Lokuge W.P., Sanjayan J. G., Setunge S. (2005).”Stress –Strain Model for Laterally Confined Concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering , December 84.Lorenzis L., Nanni, A. (2004). International Workshop on preservation of historical structures with FR P composites, Final report, National Science Foundation (NSF), Arlington, USA 85.Lourenco P.J.B.B. (1996). “Computational Strategies for Masonry Structures”, Thesis Delft University of Technology, Delft University Press , the Netherlands 86.Mahmoodi, P., Structural dampers, Journal of Structural Division, ASCE, vol. 95, 1969 87.Malek, A. M. (1997). “Analytical study of reinforced concrete beams strengthened with fiber reinforced plastic plates.” Ph D Thesis, University of Arizona 88.Marshall, I. H. , Demuts, E. (1990). “Optimum Design of Composite Structures” – Elsevier Science Publ Ltd, Barking,-Composite Structures 89.Maruyama K., Ueda T. (2001). “JSCE Recommendations for upgrading of concrete structures with use of continuous fiber sheets”, FRP com posites in Civil Engineering 90.Masia M.J., Gale T. N., Shrive N.G. (2004). “Size effects in axially loaded square – section concrete prisms strengthened using carbon fiber reinforced polymer wrapping”, Canadian Journal of Civil Engineering 91.Material and process charts Mike Ashby, Engineering Department Cambridge CB2 1PZ, UK Version 1 92.Matthys S., Taerwe L. (2006). “Evaluation of ductility requirements in current design guidelines for FRP strengthening”, Cement & Concrete Composites 93.Matthys, S. (2000). “Structura l behavior and design of concrete members strengthened with externally bonded FRP reinforcement”, PhD Thesis, Ghent University, Faculty of Applied Sciences, Department of Structural Engineering 170 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT94.Mayes, R.L., Seismic isolation: When content protection is as important as the structure, Proceedings Third National Concrete and Masonry Engineering Conference, vol. 2, San Francisco, California, 1995 95.Meier, U. (1997). “Repair using advanced composites”, Composite Construction – Conventional and Innovative, Confere nceReport, Innsbruck, September 96.Mirmiran A., Shahawy M. (1997). “Behavior of concrete columns confined by fiber composites”, Journal of Structural Engineering , May 97.Mirmiran, A., Shahawz, M., Samaan, M. (1998). “Effect of column parameters on FRP Confined concrete,” Journal of Composites for Construction , November 98.Miyazaki, M., Mitsusaka, Y., Design of a building with 20% or greater damping, Proceedings of the 10th World Conference on Earthquake Engineering, Madrid, 1992 99.Monti G., Alessandri S. (2007). “D esign Equations for FRP -Strengthening of Columns”, FRPRCS -7 International Symposium: Fiber -Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for Concret e Structures, Kansas City, July 100.Nazin, V.V., Experimentalnîiezdania v Sevastopole na gravitaționnîh sistemah seismoizolații s vkliuciaișcimsia suhîmtreniem, Seismostoikoe stroitelstvov Uzbekskoi SSR, Tașkent, 1974 101.Nemecek J., Padevet P., Patzak B., Bittnar Z. (2005). “Effect of transversal reinforcement in normal and high strength concrete columns”, Materials and Structures . 102.Oakland City Hall (www.dis -inc.com/oakbrief.htm) 103.Oprisan G., (2002). „Soluții moderne de consolidare a structurilor pentru construcții industriale”, Univ. Tehnică Gh. Asachi Iași, Facultatea de Construcții și Arhitectură – Teza de doctorat 104.Oprisan G., Munteanu V., Gavriloaia C., Taranu N., Budescu M. (2006). „Particularities of analysis and behaviour of concrete beams reinforced with fibrous polymer composite bars”, Bule tinul I.P. Iași 105.Oprisan, G., Taranu, N., Budescu, M., Munteanu V. (2006) . „Confining square section reinforced concrete column with advanced polymeric composites”, VSU’2006 International Conference “Ljuben Karavelov” Civil Engineering Higher School, Sofia, 22-23 May 106.Oprisan, G., Taranu, N., Munteanu, V. (2007). “Experimental a nd numerical analysis of compressed concrete elements confined with FRP composites”, Computational Civil Engineering -International Symposium Iași, România, May 25 171 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT107.Park, S. (1988). The Use of Substitute Materials on historic building exteriors, 16 Preservation Brief, AIA, National Park Service, USA 108.Parvin A., Jamwal A.S. (2005). “Effects of wrap thickness and ply configuration on composite -confined concrete cylinders”, Composite Structures 109.Peters S.T. (1998). “Handbook of composites –Second Edition”, Chapman& Hall, London, UK 110.Plichon, C., Hooped Rubber Bearing and Frictional Plates: A modern Antiseismic Engineering Technique, Proceedings, Specialists Meeting on the Anti -Seismic Design of Nuclear Installations, Paris, France, 1975 111.Razvi S., Saatcioglu M. (1999). “Confinement model for high -strength concrete”, Journal of Structural Engineering , March 112.Ritchie, P. A.,Thomas, D.A., Lu, L.W., Connely, G. (1991). “External reinforcement of concrete beams using fiber reinforced pl astics”, ACI Structural Journal 113.Robinson, W.H., Tucker, A.G., A Lead –Rubber Shear Damper, Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering, vol.10, nr.3, 1977 114.Rousakis T.C., Karabinis A.I., Kiousis P.D. (2007). “FRP confined concrete members: Axial compression ex periments and plasticity modeling”, Engineering Structures 115. Saadatmanesh, H., Ehsani, M.R. (1991). “RC beams strengthened with GFRP plates. I: Experimental study.” Journal of Structural Engineering, ASCE 116.Salloum Y.A. Al -(2007). “Influence of edge sharp ness on the strength of square concrete columns confined with FRP composite laminates”, Composites: Part B Engineering 117.Salloum Y.A.Al -(2007). “Effect of The Edge Sharpness on the Compressive Strength of FRP-Confined Square concrete Columns”, Final Researc h Report No. 31/426 , King Saud University, College of Engineering Research Center 118.Samaan M., Mirmiran A., Shahawy M. (1998). “Model of concrete confined by fiber composites”, Journal of Structural Engineering , September 119.Shaw J.D.N. (1982). “A review of res ins used in construction”, International Journal on Adhesion and Adhesives, April 120.Shehata I.A.E.M., Carneiro L.A.V., Shehata L.C.D. (2007). “Strength of confined short concrete columns”, Proceedings of the FRPRCS -8 Symposium: Fiber-Reinforced Polymer (FRP ) Reinforcement for Concrete Structures , Patras, July 172 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT121.Shrive P.L., Azarnejad A., Tadros G., McWhinnie C., Shrive N.G. (2003). “Strengthening of concrete columns with carbon fibre reinforced polymer wrap”, Canadian Journal of Civil Engineering 122.Skinner, R.I, Robinson, W.H., McVerry, G.H., An Introduction to Seismic Isolation, John Wiley & Sons, England, 1993 123.Spoelstra M.R., Monti G. (1999). “FRP -confined concrete model”, Journalof Composites for Construction ,August 124.Stoian, V., Tamas, N. G., Dan, D., Gergely, J., Daescu, C. (2004). „Materiale compozite pentru constructii”, Editura Politehnica, Timisoara 125.Stratford T.J., Chen J.F. (2005). Designing for tapers and defects in frp -strengthened, Proceedings of the International Symposium on Bond Behaviour in Structure (BBFS 2005) 126.Symans, M.D., Constantinou, M.C., Seismic response of structures with supplemental fluid viscous dampers, NCEER Bulletin, vol. 7, no. 4, 1993 127.Täljsten, B (2003). “Strengthening concrete beams for shear with CFRP sheets.” Construction and Building Materials 17, 15 -26. / Triantafillou, T.C., Plevis, N. (1992). Strengthening of RC beams with epoxy -bonded fibre -composite materials, Ma terials and structures, Vol. 25 128. Täljsten, B., Elfgren, L. (2000). “Strengthening concrete be ams for shear using CFRP materials Evaluation of different application methods. Journal of Composites, Part B, Accepted for publication.” 129.Tamuzs V., Tepfers R., Sparnins E. (2006). “Behavior of concrete cylinders confined by carbon composite: 2. Predictio n of strength”, Mechanics of Composite Materials 130.Taranu, N., Bejan, Liliana. (2005). Mecanica mediilor compozite armate cu fibre. Ed. Cermi, Iași. 131.Taranu, N., Isopescu, Dorina. (1996), “Structures made of composite materials”, Ed. Vesper, Iași. 132.Taranu, N., Oprisan, G., Isopescu, D., Entuc, I., Munteanu, V. (2006). “Solutii compozite de reabilitare a structurilor ingineresti”, Ed. Stef, Iasi. 133.Taranu, N., Oprisan, G., Isopescu, Dorina, Munteanu, V. (2006). Standarde, Norme, Ghiduri de Proiectare ș i Manuale pentru Reabilitarea Structurală folosind Soluții Bazate pe Compozite Polimerice Armate cu Fibre. Structural Rehabilitation Solutions Solutions and Systems Utilizing Fiber Reinforced Polymer Composites, Proc., 1stNational 173 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATSymposium with Internati onal Participation Dedicated to the Day of Faculty of Civil Engineering of Iasi, Ed. Soc. Acad. Matei Teiu Botez, Iasi. 134.Tăranu, N., Isopescu, D. –Structures Made of Composite Materials, Editura Vesper, Iași, 1996 135.Toutanji H., Deng Y. (2002). “Strength and durability performance of concrete axially loaded members confined with AFRP composite sheets”, Composites Part B: Engineering 136.Toutanji H., Ortiz G. (2001). “The effect of surface preparation on the bond interface between FRP sheets and concrete members”, Composite Structures 137.Toutanji H., Saafi M. (2002). “Stress -strain behavior of concrete columns confined with hybrid composite materials”, Materials and Structures 138.Triantafillou T.C., Matthys S. (2001). “fib report on design of concrete members strengthened with Externally Bonded Reinforcement”, FRP c omposites in Civil Engineering 139.Triantafillou, T. C. (1997). “Behaviour of masonry structures strengthened with composites.” International Conference: Composite Construc tion-Conventional and Innovative ,Innsbruck, Austria, September 140.Triantafillou, T. C. (1997). “Shear reinforcement of wood using FRP materials” Journal of materials in Civil Engineering, May 141.Tyler, R.G., Damping in building structures by means of PTTF slidi ng joints, Bulletin of New Zealand Society of Earthquake Engineering, vol. 10, 1977 142. Țăranu, N., Entuc, I., Oprișan, G ., Saftiuc, C., Isopescu, D., (2001). “Soluții de consolidare a elementelor structurale din beton armat folosind compozite polimerice armate cu fibre. ”Iași 143.Țăranu, N., Isopescu, D., Oprișan , G., Entuc, I., Munteanu, V., Banu, C. (2008). ”FRP composites as internal and external reinforcements for building elements”, Sesiunea Aniversara C 55 –Aniversarea Facultatii de Constructii din Cluj-Napoca, 9 -10 Mai 144.Țăranu, N., Isopescu, D., Secu, A., Decher, E., Groll, L., Entuc, I., Oprișan, G ., Saftiuc, C. (1999). “Modernizarea structurilor inginerești prin utilizarea materialelor compozite armate cu fibre. Îmbinarea elementelor.” 145.Țăranu, N., Oprișan, G., Munteanu, V. (2006). “Efficiency of confined reinforced concrete columns with fiber reinforced polymer jackets”, Proceedings of the National 174 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATSymposium with International Participation Dedicated to the Day of Facul ty of Civil Engineering of Iaș i 146.Varinder Singh , Prem Pal Bansal b, Maneek Kumar b, S.K. Kaushik -Experimental studies on strength and ductility of CFRP jacketed reinforced concrete beam -column joints –ScienceDirect Construction and Building Materials 147.W.T. Lee a, Y.J. Chiou, M.H. Sh ih c-Reinforced concrete beam –column joint strengthened with carbon fiber reinforced polymer –ScienceDirect Composite Structures 148.Wang L.-M., Wu Y. -F. (2007). “Effect of corner radius on the performance of CFRP – confined square concrete columns: Test”, Engineering Structures 149.Wang P., Cheong K. -K. (2001). “RC columns strengthened by FRP under uniaxial compression”, FRP composites in Civil Engineering 150.www.reinforcement.ch . 151.Xiao Y., Wu H. (2003). “Compressive Beh avior of Concrete Confined by Various Types of FRP Composite Jackets”, Journal of Reinforced Plastics and Composites 152.Yang Q.-S., Qin Q. -H., Zheng D. -H. (2002). “Analytical and numerical investigation of interfacial stresses of FRP –concrete hybrid structure ”,Composite Structures . 153.Ye L., Zhang S., Mai Y.W. (1998). “Strengthening Efficiency of E -Glass Fibre Composite Jackets of Different Architectures for Concrete Columns”, Applied Composite Materials 154.Youssef M.N., Feng M.Q., Mosallam A.S. (2007). “Stress –strain model for concrete confined by FRP composites”, Composites: Part B Engineering 155.Zhang J.S., Karbhari V.M., Isley F., Neuner J. (2003). “Fiber -Sizing-Based Enhancement of Materials Durability for Seismic Retrofit”, Journal of Comp osites for Construction, August 156.Zhang S., YE L., Mai Y.W. (2000). “A Study on Polymer Composite Strengthening Systems for Concrete Columns”, Applied Composite Materials 175 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT11.1.ANEXA 1 –ANALIZA ÎNCERCĂRILOR EXP ERIMENTALE CU AJUTORUL MODELĂ RII NUMERICE CU ELEMENTE FINITE NOTA STANDARD CARACTERISTICILE PRIN CIPALE ALE MODELULUI Caracteristicile principale ale modelului Spațiu de lucru Spațial Rigiditate la încovoiere Da Număr de noduri 0 Număr de elemente liniare 5 Număr de elemente plane 0 Număr de reazeme punctuale 2 Număr de reazeme liniare 0 Număr de reazeme plane 0 Număr de cazuri de încărcare 5 Număr de combina ții 4 Geometria modelului Cele mai mari dimensiuni ale structuriiX = 3.20 m Y = 0.00 m Z = 2.43 m Centru de greutate X = 0.00 m Y = 0.00 m Z = 1.23 m Greutate totală 1.37 T Descrierea sistemelor Nr Nume Greutate ProprieTemperatură Factor de comportare X Factor de comportare Y Factor de comportare Z 10-Structură DA NU – – – Conținutul sistemului: Structură Tip de elemente Lista de elemente Reazem punctual rigid 1-2; Element liniar 1-5; 176 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATANTEMASURATOARE STRUC TURA Antemăsurătoare elemente după materiale Material Greutate Volumică (T/m3) Volum (m3) Greutate (T) C16/20 2.50 0.55 1.37 Total 0.55 1.37 Antemăsurătoare elemente liniare după sec țiuni Secțiune Arie (cm2) Perimetru (cm) Lungime (m) Volum (m3) Suprafață (m2) Greutate (T) C20 400.00 80.00 6.40 0.26 5.12 0.64 R20*60 1200.00 160.00 2.43 0.29 3.89 0.73 Total 8.83 0.55 9.01 1.37 Antemăsurătoare elemente liniare după lungimi Secțiune Material Lungime (m) Cantitate Suprafață (m2) Volum (m3) Greutate (T) C20 C16/20 1.60 4 1.28 5.120.06 0.260.16 0.64 R20*60 C16/20 2.43 1 3.89 3.890.29 0.290.73 0.73 Total 9.01 0.55 1.37 Descrierea elementelor liniare Nr Puncte(m) Material Secțiune începutSecțiune sfârșitExcentri citate început sfârșit(m )(m)(m)( m)Orientar e punct unghi(°)Relaxări început sfârșit 1 (0.00, 0.00, 0.00) (0.00, 0.00, 2.43)C16/20 R20*60 R20*60 (0,0) 0.00 0.00 0.00 0.000 0.00 –––– 2 (0.00, 0.00, 0.51) (1.60, 0.00, 0.51)C16/20 C20 C20 (0,0) 0.00 0.00 0.00 0.000 0.00 –––– 3 (0.00, 0.00, 0.51) (-1.60, 0.00, 0.51)C16/20 C20 C20 (0,0) 0.00 0.00 0.00 0.000 0.00 –––– 4 (0.00, 0.00, 1.97) (-1.60, 0.00, 1.97)C16/20 C20 C20 (0,0) 0.00 0.00 0.00 0.000 0.00 –––– 5 (0.00, 0.00, 1.97) (1.60, 0.00, 1.97)C16/20 C20 C20 (0,0) 0.00 0.00 0.00 0.000 0.00 –––– 177 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚII CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATSecțiuni utilizate Secțiuni Elemente R20*60 1; C20 2-5; Tipuri de reazeme utilizate Reazeme Elemente Reazem Punctual Rigid 1-2; Convenții: Convenția utilizată în program pentru descrierea secțiunilor este următoarea: y: axa slabă z: axa tare h: înălțimea secțiunii b: lățimea secțiunii tw: grosimea inimii tf: grosimea aripii r: raza de racordare d: înălțimea porțiunii drepte a inimii ly,lz: moment de iner ție pe y și z lyz: moment de iner ție compus It: moment de iner ție la torsiune lw: moment de iner ție la răsucire împiedicată Welyinf, Welysup: modul de încovoiere elastică în fibra superioară / inferioară pe y. Welzinf, Welzsup: modul de încovoiere elastică în fibra superioară / inferioară pe z. Wply, Wplz: module de încovoiere plastice Wt: modul de torsiune. Sy, Sz: sec țiune redusă la efort tăietor după yși z. 178 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATDimensiunile sec țiunilor Denumire înălțime (cm)lățime (cm)epură R20*60 60.00 20.00 – Dimensiunile sec țiunilor Denumire lățime (cm)epură C20 20.00 – Material Beton Denumire Fck (MPa)Fykl (MPa)Fykt (MPa)eiev C25/30 25.00 500.00 500.00 3.000 C16/20 16.00 500.00 500.00 3.000 Lista de familii Nr Denumire Lista de cazuri de încărcare 1 Încărcări Permanente 1 2 Încărcări utile 2; 3; 4; 5 Lista de cazuri de încărcare statice Nr Caz de încărcareRezultanta încărcărilor (reper global) Fx (kN) Fy (kN) Fz (kN) Mx (kN*m) My (kN*m) Mz (kN*m) 1 G 0.00 0.00 -13.43 0.00 0.00 0.00 2 zona 1 0.00 0.00 11.00 0.00 -14.30 0.00 3 zona 2 0.00 0.00 13.50 0.00 17.55 0.00 4 zona 3 0.00 0.00 -9.00 0.00 -11.70 0.00 5 zona 4 0.00 0.00 -2.30 0.00 2.99 0.00 179 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATConvenții utilizate: Încărcări punctuale după caz FX(kN) Efort normal după axa x FY(kN) Efort tăietor după axa y FZ(kN) Efort tăietor după axa z MX(kN*m) Moment de torsiune în jurul axei x MY(kN*m) Moment încovoietor în jurul axei y MZ(kN*m) Moment încovoietor în jurul axei z Element nr. Tipulși numărul elementului pe care este aplicată încărcarea plană Reper Reperul în care este definită intensitatea încărcării plane Toatecoordonatele din coloana „Puncte” sunt în reperul global Încărcări punctuale după caz Nr FX(kN) FY(kN) FZ(kN) MX(kN *m)MY(kN *m)MZ(kN *m)Reper Nr. elem. încărca tx sau punctCaz de încărca re 1 0.00 0.00 11.00 0.00 0.00 0.00 Global cartezian3 (el.lin.) 1.30 2 2 0.00 0.00 13.50 0.00 0.00 0.00 Global cartezian2 (el.lin.) 1.30 3 3 0.00 0.00 -9.00 0.00 0.00 0.00 Global cartezian5 (el.lin.) 1.30 4 4 0.00 0.00 -2.30 0.00 0.00 0.00 Global cartezian4 (el.lin.) 1.30 5 Descrierea combina țiilor Nr Nume Detalii Cod 1011x[1 G]+1x[2 zona 1] 1.00*1 + 1.00*2 1021x[1 G]+1x[3 zona 2] 1.00*1 + 1.00*3 1031x[1 G]+1x[4 zona 3] 1.00*1 + 1.00*4 1041x[1 G]+1x[5 zona 4] 1.00*1 + 1.00*5 180 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 181 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 182 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 183 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 184 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 185 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 186 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT 187 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT11.2.ANEXA 2 –MODUL DE REALIZARE AL ÎNCERCĂ RILOR EXPERIMENTALE Pregătire armătură –legare fier Închidere cofraj și susținere 188 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTurnare și vibrare ansamblu experimental Decofrarea ansamblului experimental după întă rirea betonului 189 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPregătirea betonului –frecarea cu discuri cu piatră diamantată și teșirea muchiilor Suprafața betonului șlefuită și muchiile teș ite 190 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPregătire suprafe țe înainte de consolidare –suflare cu aer comprimat Pregătire sisteme compozite în vederea aplică rii 191 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATMăsurare și tăiere fibre de carbon Preparare ră șină epoxidică bicomponentă 192 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATAplicare și roluire fibre de carbon –nodul 1 stâga –zona 1 de î ncercare Nodul 1 stâ ga–zona 1 de încercare consolidată 193 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPregătirenodul 1 dreapta –zona 2 de î ncercare –montare elemente ajută toare Pregătirenodul 1 dreapta –zona 2 de încercare –forare gă uri 194 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATPregătirenodul 1 dreapta –zona 2 de încercare –suflare gă uri Armarenodul 1 dreapta –zona 2 de încercare –injectare ră șină epoxidică 195 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATArmare nodul 1 dreapta –zona 2 de î ncercare –introducere manunchi fibre carbon Armare nodul 1 dreapta –zona 2 de î ncercare –lipire manunchi fibre carbon 196 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATArmarenodul 1 dreapta –zona 2 de incercare –roluire fibre carbon Armare nodul 2 dreapta –zona 3 de î ncercare –introducere manunchi fibre carbon 197 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATArmare nodul 2 dreapta –zona 3 de î ncercare –lipire manunchi fibre carbon și colțar Armare nodul 2 dreapta –zona 3 de î ncercare –lipire fibre carbon 198 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATArmare nodul 2 dreapta –zona 3 de încercare consolidată Test experimental –nodul 1 stânga –zona 1 de î ncercare 199 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTest experimental –nodul 1 stâ nga–zona 1 încercată la maxim 1 Testexperimental –nodul 1 stânga –zona 1 –fisuri apă rute și delaminare 200 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTest experimental –nodul 1 dreapta –zona 2 de î ncercare Test experimental –nodul 1 dreapta –zona 2 încercată la maxim 201 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTest experimental –nodul1 dreapta –zona 2 –fisuri apă rute Test experimental –nodul 2 dreapta –zona 3 de î ncercare 202 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTest experiment al–nodul 2 dreapta –zona 3 încercată la maxim Test experimental –nodul 2 dreapta –zona 3 –fisuri apă rute 203 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ IICU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATTest experimental –nodul2 stânga –zona 4 neconsolidată Test experimental –nodul 2 stânga –zona 4 neconsolidată încercată la maxim 204 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMAT11.3.ANEXA 3 -MIC DICȚIONAR DE TERMENI Abraziune -Uzura materialelor prin frecare. Particulele se desprind datorită acțiunii combinate a tăierii, forfecării și a ruperii; Absorbție de apă –Asimilare de vapori de apă din aer de către un material; Accelerator -Un material ce acționează în sinergie cu restul componenților pentru a grăbi reacția chimică dintre catalizator și rășină; Adeziune -Starea în care două suprafețe su nt ținute împreună prin forțe ce se dezvoltă la nivelul interfeței; Aditiv-Un component care poate fi adăugat în matricea compozită pentru a modifica proprietățile acesteia și în general pentru a -i îmbunătăți performanțele. Aditivii includ catalizatori, coloranți și alte ingrediente care măresc și îmbunătățesc capacitățile matricei; AFRP-material compozit polimeric armat cu fibre aramide; Amestec -Adăugarea și dispersia uniformă a componenților înainte de tratare; Anizotropic –Care nu prezintă aceleași proprietăți fizice după toate direcțiile; Antioxidant -O substanță care atunci când este adăugată în rășină, în cantități mici, previne degradarea prin oxidare a acesteia și contribuie la menținerea proprietăților rășinii; Aramid-Folosită ca o fibră cu rezistență superioară, cu rigiditate superioară. Este un tip de material organic derivate din poliamidă, conținând însă o structură aromatică inelară; Armătură –Element cheie adăugat în matrice pentru a obține proprietățile ne cesare; Clivaj –desprinderea materialelor după suprafe țe plane; Coeficient de expansiune termică -Modificarea lungimii unui material corespunzătoare unei anumite unități de temperatură; Coeficient de formă -Raport dintre lungime și diametru. Pentru un compozit, se referă la coeficientul de formă al fibrei în matricea compozitului; Compozit -un material ce combină fibra și o matrice liant pentru a crește performanțele unor anumite proprietăți. Compozitele polimerice folosesc doar fibre continue dispuse într -o matrice; Compozit hibrid –Un compozit realizat din două sau mai multe tipuri de fibre de armare; Conținut de fibre –Cantitatea de fibre într -un compozit exprimată ca un raport din matrice. Rezistența crește odată cu creșterea procentului de fibre; CPAF –Compozit polimer armat cu fibre; CPAFC –Polimeri armați cu fibre de carbon; 205 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATCPAFS –Polimeri armați cu fibre de sticlă; Delaminare -Separarea straturilor într -un laminat din cauza cedării adezivului, fie a adezivului în sine fie la interfața dintre adeziv și aderent; Desprindere -Cedare locală în zona de aderență dintre beton și armătura aplicată la exterior; Durabilitate -Capacitatea unui material de a rezista cu trecerea timpului la atacul agențil or chimici sau altor condi ții de exploatare; Efort capabil -Forța maximă aplicată ce poate fi preluată de secțiune; Epoxid-Compus ce conține doi atomi de carbon și un atom de oxigen; Fâșie –Forme prefabricate alcătuite din fibre și rășină. Fâșiile sunt de obicei obținute prin pultrudere; Fibră –Un termen general folosit atunci când se face referire la materiale filiforme. Fibră este cel mai des sinonim cu filament; Fibră de carbon -Fibră produsă prin tratare la temperatură înaltă a unei fibre organice obținută din poliacrilonitril sau gudron în mediu inert și temperaturi de 980°C; Fibră de sticlă –Fibră de armare realizată prin tragerea de fire din sticlă topită. Armătura cel mai des folosită pentru compozitele cu matrice polimerică. Cunoscută pentru rezistența bună și costuri de producție scăzute; Filer –O substanță relativ neadezivă ce se adaugă într -un adeziv pentru a spori proprietățile de lucru, performanțele, rezistența sau alte calități ale acestuia; Fir–Fibre răsucite continuu. Flambaj -Unmod de cedare caracterizat prin deformarea fibrei în afara planului acesteia; Forfecare interlaminară –forfecare ce acționează la interfața dintre straturile adiacente ale unui laminat; Formare prin contact –Amplasarea straturilor de armătură într -o matr iță; Gol de aer –Incluziune sub formă sferică a aerului în interiorul și între straturile de armătură sau în zona de aderență; Gudron –Material cu greutate moleculară ridicată obținut ca reziduu în urma distilării produselor din cărbune și petrol. Sunt f olosite ca materiale de bază pentru producerea unor fibre de carbon cu modul de elasticitate ridicat; Impregna –A satura golurile unei armături cu ră șină, manual sau mecanizat; Îmbătrânire -Efectul asupra materialelor al expunerii într -un mediu pentru un interval de timp. Procesul de expunere materialelor intr -un mediu pe un anumit interval de timp. Întăritor –Substanță care reacționează cu rășina pentru a iniția sau controla procesul de întărire luând parte la el. Substanță adăugată pentru a controla g radul de întărire în adeziv. Lamelă –Un strat al unui compozit unidirecțional; 206 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATLaminat –A uni straturile cu un adeziv. O structură rezultată prin lipirea unui număr de straturi de fibre de armare; Laminate bidirectionale -O fâșie cu fibre orientate după două direcții în același plan; Liant-Component al unui adeziv care este direct răspunzător de forța de adeziune care ține lipite cele două părți; Lungime de flambaj -Lungimea minimă a unei fibre înainte de a se produce cedarea; Matrice –Material liant în care fibrele de armare sunt introduse. De obicei un polimer sar poate fi și metal sau material ceramic; Mediul înconjurător -aria înconjurătoare. În compozite, se referă la condițiile din mediul în care lucrează acestea cum ar fi tem peratura, umiditate a, presiunea etc.; Metoda prin contact la umed –Etapa de fabricare ce implică aplicarea unei rășini pe armătură uscată; Mortar –O tencuială aplicată pe o suprafață înaintea aplicării unui adeziv pentru îmbunătățirea aderenței. Mortarul poate avea vâscozitate redusă; Poliester –Sunt obținuți prin reacția compușilor de tip glicol fie cu acizi dibazici fie cu anhidriți. Poliesteri i sunt tratați de obicei la temperatura camerei cu un monomer de tip stiren; Polimer –Moleculă de dimensiune mare obținută prin combinarea mai multor molecule mici sau monomeri într -o formă regulată; Polimerizare –Reacție chimică care leagă monomerii pen tru a forma polimeri; Post-tratare –O expunere adițională la temperatură ridicată pentru a crește proprietățile mecanice; Pultrudere –Proces automat, continuu de fabricare a barelor compozite și a unor elemente structurale cu secțiune constantă. Firele ș i țesăturile sunt saturate cu rășină și sunt în continuu împinse intr -o formă încălzită unde are loc formarea și tratarea; Rășină –Polimer cu greutate moleculară mică , cu tendința de a curge atunci când este tensionată. Rășina lipește fibrele de armătură; Rășină epoxidică –Un polimer pe bază de rășini caracterizat de grupuri de molecule epoxidice Rezistența la coroziune -Capacitatea unui material de a rezista la contactul cu factorii naturali din mediul înconjurător fără a se degrada sau a -și schimba pr oprietățile; Sticlă-E–“Sticlă electrică” și se referă la sticla alumino -borsilicatică folosită mai ales în compoziții cu matrice polimerică; Testul accelerat -Procedeu experimental în care condițiile de testare sunt accelerate în vederea reducerii timpu lui necesar obținerii unor rezultate. A produce într -un timp scurt efectul de deteriorare obținut în condiții normale de exploatare; Tratare-A schimba structura moleculară și proprietățile fizice ale unei rășini prin reacții chimice; 207 ASPECTE TEHNICO -ECONOMICE ÎN CONSOLIDAREA MODERNĂ CU SISTEME COMPOZITE LA CONSTRUCȚ II CU STRUCTURI DIN CADRE DE BETON ARMATȚesătură –Un materi al alcătuit din fibre fără interacționare; Unidirecțional –O fâșie care are toate fibrele orientate într -o singură direcție; Vâscozitate –Tendința unui material de a se opune curgerii. Cu cât temperatura crește cu atât vâscozitatea materialului scade; Vinil-ester –O clasă de rășini termorigide ce conțin esteri acrilici sau acizi metacrilici, din care multe au fost obținute din rășini epoxidice.