Pereti Structurali din Zidarie Armati cu Armatura Dispersa

PEREȚI STRUCTURALI DIN ZIDĂRIE ARMAȚI CU ARMĂTURĂ DISPERSĂ

TEZA DE DOCTORAT

CAPITOLUL 1. CLADIRI DIN ZIDARIE

Stadiul actual al cercetarilor in domeniu

Avantajele pe care le prezintă cladirile cu structura de rezistentă din zidarie față de celelalte sisteme structurale, pentru cladiri cu puține niveluri a condus la apariția unor tipuri noi de zidarii atât in ceea ce privește forma pietrelor, materialul din care este alcătuită piatra, tipul mortarului, cât și în ceea ce privește asocierea acestora cu alte materiale pentru alcătuirea în final a sistemului structural (pereți din zidarie).

Dacă în zone neseismice sau cu seismicitate nesemnificativă, aceste sisteme s-au dezvoltat fără restricții importante , întrucât elementele din zidărie nu necesită o comportare ductilă (este cunoscut faptul că comportarea acestora este de tip fragil), în zone cu seismicitate semnificativă zidăria simplă nu se poate utiliza decât limitat (restricționat).

Apare astfel necesitatea de a asocia zidăria simplă cu alte materiale care să o transforme din.tr-un comportament casant sub acțiunea încărcărilor repetate (alternative) într-o zidărie cu comportament ductil.

Astfel construcțiile din zidărie sunt readuse în actualitate în ultimii ani, pentru a fi folosite în regiuni seismice.

In acest context la nivel internațional si national interesul pentru comportarea ciclică a zidăriilor simple și mai ales asocierea acsetora cu betonul armat a crescut, și apare alternativa de a utiliza structuri din zidarie la clădiri cu puține niveluri în locul structurilor din beton armat sau metal, transformand zidariile in zidarii confinate si zidarii armate.

Pe plan internațional gradul de utilizare a zidăriei armate este mult mai ridicat decât în România datorită modului diferit în care este concepută zidăria ca material de construcție.

Astfel, în timp ce în România structurile din zidărie portantă folosesc de regulă, cărămidă plină sau blocuri ceramice, în cele mai multe țări pentru zidărie sunt folosite cărămizile cu goluri mari,de forme speciale care favorizează introducerea armăturilor verticale în zidărie.

Se constata ca țările afectate de frecvente mișcări seismice cu intensitate ridicata au fost interesate in spacial de dezvoltarea tehnicii zidăriei armate.

Sub efectul acțiunilor seismice structurile sunt supuse la încovoiere și forfecare în funcție de orientarea față de unda de șoc zidariile dacă nu sunt armate nu sunt capabile să preia solicitările dinamice importante la care sunt supuse.

Introducerea unor materiale noi de constructii, a unor concepte noi in realizarea peretilor structurali din zidarie, dar si tendinta de extindere a unor tipuri de zidarii utilizate pe scara larga in tari neseismice sau cu seismicitate mesemnificativa in tari cu seismicitate ridicata amplifica necesitatea extinderii cercetarilor in acest domeniu.

Se observa ca cercetarile in domniu cat si normele actuale nu fac referiri la posibilitatea de a utiliza zidaria armata cu armatura dispersa.

Cercetarea de fata isi propune sa analizeze posibilitatea de a utiliza cladiri cu putine niveluri amplasate in zone seismice a zidariilor din beton celular autoclavizat(BCA) confinate cu beton armat dispers.

1.2 Utilizarea cladirilor din zidarie in Romania

In Romania proiectarea si realizarea cladirilor cu structura din zidarie sunt reglementate prin Codul de proiectare pentru structuri din zidarie CR 6 – 2013[1] si Codul de proiectare seismica P100/ 1 – 2013[2].

In acest sens, zidaria este definita ca un element de construcție alcătuit de regulă din pietre naturale sau artificiale de diverse forme și proveniențe, asezate dupa anumite reguli și legate intre ele cu mortar, cu sau fără legături metalice[1],[2].

Clasificarea zidăriilor conform codului de proiectare pentru structuri din zidarie:

Zidărie simpla/nearmată ( ZNA ) ( Fig. 1.1.a. si Fig. 1.1.b.)

Fig. 1.1.a. Zidărie simpla/nearmată Fig.1.1.b. Zidărie simpla/nearmată

zidărie confinată ( ZC ) ( Fig. 1.2.)

zidărie confinată si armată in rosturile orizontale ( ZC+ AR ) ( Fig. 1.2.)

Fig 1.2. Fig 1.3.

zidărie cu inima armată ( ZIA ) ( Fig. 1.3.)

zidarie inramata in cadre ( Fig. 1.4.)

Fig. 1.1.a. Zidărie inramata in cadre

1.2.1.Conditii de utilizare

Numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare ( nniv) al cladirilor din zidarie, pentru care se aplica prevederile Codului P100/1- 2013, se limiteaza in functie de:

– acceleratie terenului de proiectare la amplasament ( ag );

– clasa de regularitate /neregularitate structurala ;

– clasa de importanta si de expunere la cutremur a cladirii;

– tipul/alcatuirea zidariei ( ZNA, ZC, ZC+AR, ZIA);

– grupa elementelor pentru zidarie ( 1, 2, 2S), definita conform CR6-2013.

Prevederea in proiect a densitatii minime constructive a peretilor structurali (p%) , conform tabelelor de mai jos, nu asigura, in toate cazurile, satisfacerea cerintei de siguranta si, din acest motiv, nu elimina obligatia proiectantului de a verifica, prin calcul, indeplinirea acesteia conform prevederilor din codul CR6-2013[2].

(p%) = 100 Az,net / Apl , unde

Az,net -aria neta totala a peretilor structurali din zidarie pe directia respectiva

Az,net -aria planseului la nivelul respectiv

Conditii de utilizare pentru zidaria nearmata

Din cauza capacitatii scazute de a disipa energia seismica, datorita rezistentei mici la intindere si a ductilitatii reduse, se recomanda ca utilizarea structurilor din zidarie nearmata sa fie evitata.

Structurile din zidarie nearmata pot fi folosite numai daca indeplinesc conditiile din CR6-2013.

Numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare ( nniv) pentru cladiri cu pereti structurali din din zidarie nearmata (ZNA), si valoarea minima constructiva asociata a densitatii peretilor structurali – interiori+exteriori – ( p%), pe fiecare din directiile principale, in functie de acceleratia seismica de proiectare (ag), sunt date in tabelul (1.2.1).

Tabel 1.2.1. Numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare la zidarie nearmata

(*) Numai cu mortar M10 si C10 pentru ag=0.16g

Nota: in cazul cladirilor din ZNA mansarda se considera „nivel” care se include in numarul total admis conform tabelului .

NA- nu se accepta

Structurile din zidarie nearmata (ZNA) , cu elemente din argila arsa din grupa 2S, si cu elemente din BCA (GBN50) pot fi folosite numai pentru cladiri de locuit cu un singur nivel peste sectiunea de incastrare (nniv=1), in zona cu acceleratia seismica de proiectare ag=0.10g, cu respectarea conditiilor mai sus amintite.

Structurile din zidarie nearmata (ZNA) , cu elemente din argila arsa si cu elemente din BCA fi folosite indiferent de zona seismica,fara verificarea sigurantei de protectie seismica, pentru:

constructii cu un singur nivel peste sectiunea de incastrare, cu functiunea de anexe gospodaresti care adapostesc bunuri de valoare redusa si in care accesul oamenilor este intamplator;

constructii provizorii, cu durata de utilizare prevazuta mai mica de trei ani ( constructii pentru organizare de santier, de exemplu).

Conditii de utilizare pentru zidaria armata

Cladirile cu structuri din zidarie confinata ( ZC sau ZC+AR), si cele din zidarie cu inima armata (ZIA), pot fi utilizate , in conditiile de calcul, de dimensionare si de alcatuire constructiva precizate in P100-1-2013, numai pentru cladiri cu numar de niveluri peste sectiunea de incastrare (nniv) si densitatea minima constructiva a peretilor structurali- interiori+exteriori (p%), in functie de acceleratia seismica de proiectare (ag).

Numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare (nniv) pentru cladiri cu pereti structurali din zidarie confinata ( ZC), zidarie confinata si armata in rosturi ( ZC+AR) si zidarie cu inima armata (ZIA), cu elemente de argila arsa, si valoarea minima constructiva asociata densitatii peretilor structurali- interiori+exteriori – (p%) pe fiecare directie principala in functie de acceleratia seismica de proiectare ( ag) sunt date in tabelul (1.2.2):

Tabelul 1.2.2. Numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare la zidarie confinata

Densitatea peretilor structurali stabilita in tabelul (1.2.2 ) se refera la primul nivel peste sectiunea de incastrare. Pentru urmatoarele niveluri se accepta reducerea densitatii peretilor cu maximum 1% pe nivel cu obligatia de pastrare a conditiilor de regularitate in elevatie.

In cazul in care, prin aceasta reducere, conditiile de regularitate nu mai sunt satisfacute, calculul fortei taietoare de baza se va face cu metoda de calcul modal, folosind,dupa caz, metodele de calcul plan sau spatial conform codului P100-1-2013[2].

In zonele seismice cu ag = 0,15 g si ag = 0.20 g cel putin 75% din forta taietoare de baza trebuie sa fie preluata cu pereti structurali din zidarie confinata cu stalpisori din beton armat la ambele extremitati sau cu pereti structurali din zidarie cu inima armata. In zonele seismice cu ag ≥ 0,25 g forta taietoare de baza trebuie sa fie preluata integral cu pereti structurali confinati cu stalpisori din beton armat la ambele extremitati sau cu pereti structurali din zidarie cu inima armata.

In ambele situatii, pozitionarea, dimensiunile si armarea stalpisorilor de beton armat trebuie sa respecte prevederile din codul de proiectare P100-1-2013[2].

1.3. Utilizarea zidariilor armate in alte tari

Zidaria armata este utilizata de mai mult de 20 de ani in anumite tari, ca USA, Belgia, Germania, Anglia , Italia etc. Aceasta tehnica face obiectul normelor nationale in aceste tari. Ele se refera la zidarii cu mortar si la cele cu mortare si betoane speciale.

Normativul Eurocod 6 face precizari privind modurile de realizare a armarii zidariilor. Tipul blocurilor de zidarie utilizate, modul de armare, dar si conceptia de realizare a zidariei conduce la o mare diversitate a tipurilor de zidarii. Armatura trebuie dispusa astfel incat sa conlucreze cu zidaria si sa nu atinga limita de curgere la formarea fisurilor in zidarie.

Diferite moduri de armare : Fig. 1.4

In Germania zidariile armate sunt prezentate sumar in DIN 1053 , Teil 3 ( Partea 3), fiind doar enuntate principiile de alcatuire si materialele care pot fi utilizate. Figurile urmatoare prezinta sisteme de zidarii cu armaturi orizontale , respectiv verticale , dispuse in rosturile zidariei .

Fig. 1.5.

In Belgia, primele cercetari pe zidaria armata au fost efectuate intre 1963 si 1968 . In anii `70 au fost stabilite recomandari privind materialele, punerea in opera si modele de calcul.

Fig. 1.6. Sisteme de armare in Belgia

In Elvetia si Olanda intarirea zidariei prin carcase preconfectionate in rosturile orizontale a devenit o practica curenta.

Fig. 1.7.a. Armaturi ortogonale cu etrieri

In Italia s-a mers pe realizarea unor panouri de zidarie armata prefabricate pentru pereti portanti sau de inchidere.

Fig. 1.7.b. Panouri prefabricate din zidarie armata

CAPITOLUL 2. EVOLUTIA NORMELOR DE PROIECTARE SEISMICA A CONSTRUCTIILOR DIN ZIDARIE IN ROMANIA

2.1. Evolutia codurilor de proiectare a cladirilor sub actiuni seismice

Evoluria normelor de proiectare seismica in Romania a fost infuientata de curemurele majore produse pe teritoriul tarii.

Dupa cutremurul din 10 noiembrie 1940 apar primele instructiuni pentru prevenirea deteriorarii constructiilor si o zonare seismica a teritoriului tarii.

Primul normativ de proiectare apare in 1963 sub denumirea „Normativ Conditionat pentru proiectarea constuctiilor civile si industriale din regiuni seismice” P13-63. [3] Conform acestor norme forța seismică se determină cu relația:

(2.1) în care:; coeficientul β s-a determinat pentru construcții obișnuite la care efectul dinamic al cutremurului asupra construcțiilor a căror amortizare este . La construcții cu efect dinamic diferit valorile coeficientului ψ vor fi diferite, iar relația (2.1) devine:

(2.2)

valorile lui ψ fiind supraunitare.

Diferențierea siguranței este introdusă prin sporirea coeficientului seismic pentru clasa I de importanță cu un grad față de clasa II și diminuare pentru clasa III și clasa IV.

In decembrie 1970 apare un nou normativ sub denumirea „Normativ pentru proiectarea constructiilor civile si industriale din regiuni seismice” P.13-70 [4]

Normativul P13-70 [4] vine cu completari si urmează aceeași cale ca și P13-63 [3] pe aceeași zonare seismică a teritoriului, având unele precizări suplimentare privind asigurarea ductilității. În ambele normative sunt prevăzute influențe ale terenului de fundare prin diminuarea, respectiv amplificarea coeficientului dinamic .

Dupa cutremurul major din 4 martie 1977 apar normative noi . Normativele de proiectare P100-78 [3], respectiv P100-81 [4] sunt primele normative moderne în care fenomenul de disipare a energiei introduse de cutremure în clădiri prin procese inelastice de comportare la cutremure puternice este interpretat corect.

Aceste normative evidențiază mai bine posibilitățile de a asigura construcțiilor incursiuni în domeniul postelastic, apreciate prin criteriul de ductilitate.

Forța seismică se calculează cu relația:

(1.3)

în care ψ e coeficient subunitar, iar as este evaluată ca procent din accelerația gravitațională.

În normativul P 100-81[4] este prezentat explicit calculul spațial al structurilor la care torsiunea generală este importantă, ca urmare a poziției diferite a centrelor de masă și de rigiditate de nivel.

Normativele de proiectare P100-90 [5] și P100-92 [6] față de cele anterioare introduc un criteriu nou pentru spectrele seismice, cel al perioadelor de colț și evidențiază mult mai clar siguranța la acțiunea seismică în funcție de clasele de importanță a clădirilor.

În acest sens s-a realizat o zonare a teritoriului țării în trei zone aferente perioadelor de colț 0,7s; 1,0s și 1,5s.

Forța seismică se calculează cu relația:

(1.4)

Codul de proiectare P100/1-2006 [7] modifică spectrele de răspuns elastic pentru cutremurele vrâncene și introduce un spectru diferit pentru cutremurele bănățene. În același timp modifică forma spectrelor, valorile maxime și minime, precum și zonarea țării pentru perioadele de colț TC=0,7s; TC=1,0s și TC=1,6s.

Forța seismică de bază este:

(1.5)

În acest cod sunt introduse două nivele de ductilitate: clasă de ductilitate H (înaltă) și clasă de ductilitate M (medie) cu valori diferențiate pentru q. Măsurile de asigurare a comportării postelastice sunt mult mai severe decât în normele anterioare.(iulia)

Actualul cod de proiectare P100/1-2013 apartine noii generatii de coduri de proiectare seismica, care se bazeaza pe stabilitrea explicita a performantei seismice dorite.

Din experienta ultimelor cutremure s-a evidentiat insuficienta vechilor coduri de proiectare care considerau raspunsul seismic al structurilor pentru o singura stare limita. Proiectarea seismica bazata pe performanta prin urmarirea mai multor factori de performanta seismica a constructiilor. [P100-1213 H comentarii]

Codul P100/1-2013 este complet armonizat, conceptual si formal, cu standardul SR EN 1998-1 care prezinta versiunea in limba romana a standardului, european EN 1998-1. Acest cod preia elementele de baza ale standardului, dar mentine o serie de prevederi de detaliu din normele romanesti anterioare care si-au dovedit valabilitatea si utilitatea in practica proiectarii seismice. [P100-1213 H comentarii]

P100/1-2013 preia modelele, modelele de calcul, terminologia, simbolurile si structurarea pe capitole din standardul SR EN 1998-1, astfel incat armonizarea celor doua documente normative sa fie asigurata.

Fata de codul P100-1-2006 , cel din 2013 dispunde de un context mai favorabil de aplicare, astfel o buna parte din codurile structurale destinate proiectarii structurilor din beton, hotel, zidarie se armonizeaza cu normele europene din punct de vedere al formatului si terminologiei. [P100-1213 H comentarii]

In ceea ce priveste zidariile realizate din beton celular autoclavizat in normativul P13-63 nu se face nici o referire la aceste tipuri de zidarii.

In normativul P13-70 se fac primele precizari legate de zidaria realizata din beton celular autoclavizat.

In capitolul 4 al normativului „Prescriptii privind alcatuirea constructiva” la elemente de zidarie sunt amintite si blocurile de beton celuler autoclavizat. Ele puteau fi utilizate daca se tinea seama de urmatoarele conditii :

Inaltimea cladirilor de zidarie se limita la 15m in zonele de grad seismic 7 sau 8 si la 9m in zona de grad seismic 9. Caramizile pentru zidariile de rezistenta vor avea cel putin marca 75 in zonele de grad 7si cel putin marca 100 in zonele de grad 8 si 9. „Inlociutorii de caramida” intre care si BCA-ul „se vor putea folosi la zidarii in conditiile precizate in prescriptiile ce reglementeaza utilizarea in regiuni seismice a materialelor respective”.[p13-70]

In anul 1975 apare „Normativul privind alcatuirea si calculul structurilor din zidarie” indicativ P.2-75 in care la punctul 1.2 se precizeaza clar ca normativul nu se refera la constructiile din zidarie de BCA.[p2-75]

Tot atunci apare si normativul C126-75 „Normativ pentru alcatuirea si executarea zidariilor din caramizi si blocuri ceramice” care inlocuieste vechiul normativ C126-71. In acest normativ nu se fac referiri legate de zidariile realizate din BCA. Singura precizare care se face este la alcatuirea zidariilor se vor respecta prevederile din STAS 10110 1-75 si normativul P2-75.

„Normativul privind alcatuirea, calculul si executarea structurilor din zidarie” indicativ P.2-85 vine sa inlocuiasca P2-75 si C126-75. Prevederile cuprinse in acest normativ se aplica si la zidariile din blocuri mici de beton cu agregare usoare si la blocurile din beton celular autoclavizat in masura in care in prescriptiile specifice din C14-85 si P104-83 se fac referiri la normativul P2-85. [P2-75]

In P.2-85 datorita conditiilor de rezistenta care se impun se limiteaza domeniul de folosire al blocurilor de BCA in functie de marca caramizilor(blocurilor). Din tabelul 2 rezulta ca BCA-ul daca ar fi avut marca 50 putea fi folosit in zone cu grad de protectie antiseismica 6, 7 si 8 la cladiri cu un nivel si inaltime maxim 4m.

CR6-2006- „Cod de proiectare pentru structurile din zidarie” claseaza elementele din beton celular autoclavizat(BCA conform SR EN 771-4) ca si material pentru realizarea zidariilor in grupa I a elementelor de zidarie in functie de nivelul de incredere al proprietatilor mecanice. Acest cod nou este completat de aparitia codului de proiectare P100/1-2006 in care in captitolul 8 „Prevederi specifice pentru constructiile din zidarie” se stabileste ca elementele pentru zidarie din beton celular autoclavizat(BCA conform SR EN 771-4) poate fi folosit pentru executarea elementelor structurale din zidarie dar se limiteaza folosirea lui in functie de valorile caracteristicilor mecanice astfel:

Rezistenta standardizata la compresiune (fb) a elementelor pentru zidarie va fi cel putin egala cu:

-pereti structurali ,normal pe fata rostului – fb= 7,5 N/mm2

-pereti nestructurali (inclusiv panouri de umplutura care nu conlucreaza cu cadrele) – fb= 7,5 N/mm2 pentru cladiri din clasa de importanta I si II, si fb= 5,0 N/mm2 pentru cladiri din clasele de importanta III si IV.[p100-2006]

Tot in codul P100/1-2006 in definirea conditiilor de utilizare a zidariei nearmate se limiteaza si mai mult folosirea betonului celular autoclavizat. Structurile din zidarie nearmata (ZNA) din elemente din BCA de tip GBN50 pot fi folosite numai pentru cladiri de locuit cu un singur nivel peste sectiunea de incastrare (nniv=1), in zona seismica cu acceleratia seismica de proiectare ag=0,08 g. Structurile din zidarie nearmata (ZNA) din elemente din BCA de tip GBN50 si GBN35 pot fi folosite, indiferent de zona seismica la constructii cu un singur nivel cu functiunea de anexe gospodaresti sau constructii provizorii cu durata de utilizare mai mica de 3 ani.[p100-2006

2. Noutatile aparute in codul de proiectare P100-1-2013 si in normativul

CR-6-2013 referitoare la realizarea zidariilor

2.1 Alegerea materialelor componente pentru realizarea zidariilor [p 100comentarii]

In conditiile actuale de dezvoltare a industriei elementelor pentru zidarie si a mortarelor si avand in vedere diversitatea tehnicilor de executie a zidariei, conditiile de calitate si caracteristicile mecanice ale materialelor componente si ale zidariilor realizate cu acestea, trebuie sa fie stabilite pe baza incercarilor efectuate intr-un program specific pentru definirea valorilor necesare pentru proiectdarea structurilor din zidarie in zone seismice. Aceste incercari trebuie sa fie efectuate prin procedeele stabilite in standardele europene adoptate in Romania (SR EN). In plus, pentru anumite solicitari carcteristice (forta taietoare de exemplu) incercarile trebuiesa ilustreze cat mai exact starea de eforturi specifica actiuni seismice. In acest sens sunt elocvente incerdarile cvasi-statice cu forte alternante crescatoare sau incercarile modelelor la scara naturala sau redusa convenabil, pe platforme seismice care pun in evidenta caracteristicile spelcifice raspunsului seismic:

disiparea energiei seismice;

degradarea rezistentei si rigiditatii zidariei

Valorile proprietatilor zidariilor trebuie sa fie bazate pe rezultatele relevante ale unui numar suficient de mare de incercari care sa fundamenteze, cu un grad corespunzator de incredere, caracteristicile mecanice si celelalte proprietati necesare pentru proiectarea structurilor din zidarie (in special legea constitutiva s-e ).

In ce priveste valorile stabilite prin incercari, acestea trebuie sa se refere la produse similare si trebuie sa fie efectuate in cadrul unui proiect sau sa fie existente intr-o baza de date din strainatate. Pentru aceste incercari este necesara cunoasterea si validarea metodelogiei de testare si de interpretare a rezultatelor, tinand seama de conditiile specifice de solicitare a zidariei sub efectul actiunii seismice (a se vedea, de exemplu, diferentele dintre metodelogiile utilizate in Europa si in SUA pentru determinarea rezistentei la forfecare si a modulului de elasticitate).

Zidaria alcatuita cu elemente cu forme speciale care permit armarea verticala si/sau orizontala nu este folosita in prezent in Romania, cu toate ca prezinta un numar mare de avantaje in particular prin cresterea rezistentei la forta taietoare si sporirea deuctilitatii.

Fig. Zidarie armata la interior- elemente argila arsa si elenebte de BCA

In ceea ce priveste folosirea mortarelor spelciale (mortar usor, mortar pentru rosturi subtiri, mortare armate cu diferite tipuri de fibre), tehnologiile de producere si utilizare a acestora nu sunt inca asimilate in practica curenta din Romania si, ca atare, folosirea lor trebuie facuta numai pe baza instructiunilor producatorilor si pe raspunderea acestora asupra performantelor asteptate ale zidariei (in particular in ceea ce priveste comportarea la cutremur).

Prevederile au in vedere urmatoarele considerente:

proiectantii si executantii trebuie sa cunoasca exact proprietatile materialelor folosite pentru zidarie. Din acest motiv toate datele necesare proiectarii si executiei elementelor de constructie din zidarie trebuie sa fie accesibile acestora.

Pentru proiectarea elementelor de constructie din zidaie conform acestui Cod si CR 6 sunt necesare informatii suplimentare fata de cele prevazute ca obligatorii in marcajul CE (legea constitutiva pentru zidarie, de exemplu).

In aceasta editie a P 100 – 1 s-au inlocuit prevederile din P100-1/2006 referitoare la conditiile de rezistente minime ale elementelor pentru zidarie si ale mortarelor considerate individual (pentru elemente fb.min si pentgru mortat Mmin) cu conditii de rezistenta minima pentru zidarie (in perete).

Aceasta modificare are in vedere faptul ca rezistentele zidariei sunt cele care intervin direct in calculele pentru proiectarea sigurantei cladirilor:

rezistenta la compresiune cu valorile corespunzatoare actiunilor perpendiculare pe rostul de asezare (fk) si paralel cu rostul de asezare (fkh)

rezistenta la forta taietoare pentru cedarea prin alunecarein rost orizontal( fνk0 )

rezistenta la incovoiere perpendicular pe planul peretelui ( fxk1 , fxk2 ).

In privinta mortaelor, cerintele de rezistenta sunt luate in considerare separat, numai din punct de vedere al cerintelor de durabilitate stabilite in CR 6.

Cerinte speciale pentru elemente pentru zidarie

Produsele mentionate reprezinta practic, totalitatea elementelor pentru zidarie folosite in prezent in Romania si pentru care exista o experienta semnificativa de productie, de punere in opera si, in multe cazuri, in ceea ce priveste comportarea lor la cutremure severe. Prevederile din CR 6 si cele din acest Cod au in vedere, in primul rand, proiectarea structurilor din zidarie cu aceste elemente. Caracteristicile geometrice si mecanice ale elementelor mentionate se inscriu, practic in totalitate, in cerintele din standardele din seria SR EN 1996 si din standardul SR EN 1998 – 1 si, ca urmare a asimilarii standardelor europene respective ca standarde nationale (seria SR EN 771), ele sunt utilizabile numai impreuna cu acestea.

Cerinte speciale pentru mortare

Codul contine prevederi atat pentru folosirea mortarelor pentru zidarie pentru utilizare generala (G) cat si a mortarelor pentru rosturi subtiri (T) definite in CR 6, conform standardului SR EN 998-2.

Mortarele pentru rosturi subtiri (T) definite in conformitate cu CR 6 se folosesc pentru zidariile cu elemente din BCA si pentru zidariile executate cu elemente din argila arsa cu fetele de asezare prelucrate special (prelucrarea se poate face la prducator sau pe santier).

Se mentioneaza cautilizarea mortarelor pentru rosturi subtiri, intre 0.5 – 3.0 mm, elimina practic posibilitatea dispunerii armaturilor din hotel beton rotund in rosturile orizontale, solutie constructiva care constituie un procedeu avantajos de sporire a rezistentei si ductilitatii peretilor din zidatie. In acest caz, pentru armare se pot folosi numai armaturi din otel, produse special, cu grosime foarte mica, grile polimerice sau materiale compozitge (FRP), adica, in general, produse strict specializate si cu arie de raspandire pe piata foarte redusa (si probabil cu costuri ridicate).

Folosirea mortarelor tip glue elimina in cele mai multe cazuri necesitatea armarii roslturilor datorita rezistentelor supelrioare la compresiune si, mai ales, datorita aderentei care poate atinge chiatr si 2 N/mm2 . Pentru a fi eficiente aceste mortare trebuie insa asociate cu elemente cu rezistente la compresiune ridicate (orientativ fb 15 N/mm2.

In cazul mortaelor pentru zidarie pentru utilizare generala (G) fabricarea pe baza conceptului de reteta, adica posibilitatea asocierii unei compozitii standard (ciment/var/nisip) cu o anumita rezistenta medie a mortarului (M), implica insa efectuarea unor verificari privind:

conformitatea materialelor componente cu standardele respective;

exactitatea dozajuluicomponentelor;

respectarea regulilor privind amestecarea si pastrarea mortarului proaspat.

O antentie deosebita trebuie acordata cazurilor in care zidaria este executata cu mortare preparate la santier. Elementele pentru zidarie (caramizi, blocuri din argila arsa sau din beton) sunt fabricate in instalatii de tip industrial, de regula sub un control de calitate strict impus de reglementarile in vigoare.

Standardul SR EN 998-2 precizeaza ca mortarele preparate pe santier nu corespund in totalitate prevederilor acestuia. Ca atare, in momentul de fata, singura reglementare utilizabila pentru preparara mortarelor la santier sunt Instructiunile C 17-82. Aceste instructiuni sunt depasite tehnic deoarece, in intervalul de la elaborarea lor si pana in prezent, au aparut materiale nnoi (cimenturi, aedaosuri) care au alte proprietati decayt cele avute in vedere la redactarea C 17-82.

Prepararea mortarului la santier, in absenta unor mijloace adecvate de dozare si de control al calitatii materialelor si al amestecului, implica acceptarea unui nivel llridicat de incertitudine in ceea ce priveste proprietatile mecanice ale acestuia.

Realizarea la santier a mortarelor cu rezistente ≥ M10 prezinta un nivel ridicat de nesiguranta si din acest motiv nu este permisa de CR 6. Din acest motiv, in prezentul Cod si in CR 6 s-a avut in vedere adoptarea unui coeficient de siguranta mai ridicat pentru zidariile executate cu aceste mortare (γM = 2,5 pentru gruparea fundamentala si γM = 2,2 pentru gruparea seismica) si s-a prevazut utilizarea lor numai pentru claldiri din clasele de importanta inferioare si in zonele cu acceleratie seismica slaba/moderata.

Teserea zidariei

Prevederea referitoare la umplerea completa a rosturilor verticale dintre elementele pentru zidarie la cladirile situate in zone seismice se regaseste in reglementarile tehnice din cele mai multe tari cu regim seismic asemanator cu cel al Romaniei.

In CR 6, in corelare cu SR EN 1996-1-1, s-a stabilit ca prevederile referitoare la determinarea rezistentei caracteristice la compresiune a zidariei (si implicit la toate caracteristicile asociate acesteia) sunt valabile numai in conditiile in care rosturile verticale ale zidariei sunt umplute cu mortar. Aceasta prevedere tine seama si de faptul ca in cazul rosturilor verticale neumplute, reglementarile tehnice si in particular SR EN 1996-1-1 prevad reducerea semnificativa a rezistentei la fortei taietoare a zidariei (altfel spus, recunoaste importanta umplerii rosturilor verticale pentru buna comportare la actiuni laterale). Astfel, rezistenta la forfecare pentru efort de compresiune zero (fvk0) a zidariei cu rosturile verticale neumplute este apreciata in SR EN 1996-1-1 la circa 50% din rezistenta zidarii cu rosturile verticale complet umplute, cu mentiunea suplimentara ca valoara redusa este acceptata numai daca elementele alaturate se afla in contact nemijlocit.

Din motivele de mai sus in CR 6 si in P100 – 1 s-a impus obligativitatea umplerii complete a rosturilor verticale.

Rezistentele caracteristice minime ale zidariei la compresiune, forfeare si incovoiere

Rezistentele caracteristice ale zidariei pentru toate solicitarile se vor stabili, ca regula generala, pe baza incercarilor efectuate de producatorii de elemente si mortare in conformitate cu pr9ocedeele de incercare si de interpretare a rezultatelor date in standardele din seriile SR EN 772, SR EN 1015 si SR EN 1052. Furnizorii sunt obligati sa declare toate valorile caracteristicilor mecanice care sunt necesare pentru calculul elementelor de constructie din zidarie conform prevederilor din acest Cod si din CR 6. In absenta acestei declaratii calculul se va face folosind valorile stabilite in CR 6.

Stabilirea rezistentei minime la compresiune a peretilor din zidarie are in vedere faptul ca valoarea acesteia nu poate fi definita printr-un singur parametru (fb) ci, in conformitate cu metoidologia de calcul stabilita prin SR EN 1996-1-1 si preluata in CR 6, depinde de un numar mare de parametri care pot fi alesi independent de proiectant:

rezistenta la compresiune a elementelor (fb si fbh);

rezistenta la compresiune a mortarului (M*);

tipul mortarului (utilizare generala – G – sau pentru rosturi subtiri – T – ;

modul de zidire ( cu sau fara rost longitudinal);

tratarea rosturilor verticale de capat (umplute/cu locas de mortar/ nut si feder).

Valorile minime stabilite in acest Cod pentru rezistenta caracteristica la compresiune perpendicular pe rosturile de asezare (fk) depind de:

inaltimea claldirii (numarul de niveluri peste sectiunea de incastrare);

acceleratia terenului pentru proiectare (ag)

clasa de importanta – expunere a cladirii.

Folosirea valorilor minime ale rezistentei zidariei in locul valorilor minime ale rezistentei componentelor (elemente si mortare) este justificata prin faptul ca datorita modului de alcatuire si tipului materialelor folosite (elemente si mortare) rezistentele zidariei calculate cu relatiile specifice din CR 6 (preluate din SR EN 1996-1-1) variaza in limite foarte largi.

Prin stabilirea unor valori minime ale zidariei, exista posibilitatea alelgerii unor alcatuiri diverse care pot prezenta avantaje din alte puncte de vedere (rezistenta la foc, izolare termica, izolare fonica,etc).

Pastrarea acestei marje in raport cu valoarea minima a efortului unitar de compresiune favorizeaza obtinerea unor conditii comparabile de ductilitate si disipare a energiei.

Valorile sunt diferentiate in functie de acceleratia seismica de proiectare si de regimul de inaltime al cladirii.

Valorile minime ale rezistentelor caracteristice la incovoiere perpendicular pe planul peretelui (N/mm2) pentru zidarie cu mortarele de tip (G) si (T) se folosesc pentru proiectarea peretilor nestructurali si a panouriulor de zidarie inramata in cadre sub actiunea incarcarilor definite in CR 6. Avand in vedere particularitatile acestor incarcari, stabilirea unei valori minime a rezistentei la compresiune a elementelor (fb,min) nu are nici o relevanta pentru calculul momentului capabil al peretelui. Rezistentele fxk1 si fxk2 depind de proprietatile mortarului si in particuflar de aderenta acestuia la elementele pentru zidarie.

Analiza modului de rupere a peretilor solicitati de forte perpendiculare pe plan arata o corelareevidenta intre calitatile elementelor si cele ale mortarului.

In mod curent, caracterizarea rezistentei mortarului se face prin valoarea rezistentei la compresiune, marime care poate fi usor determinata prin incercari de laborator, pe cuburi sau pe cilindri.

Din incercarile prezentate rezulta ca, in absenta datelor privind aderenta la elementele pentru zidarie, specificarea in proiecte numai a rezistentei la compresiune nu este suficienta pentru a defini complet calitatea mortarului.

Cresterea raportului apa/ciment, care favorizeaza lucrabilitatea, are doua consecinte contradictorii:

scaderea rezistentei la compresiune a mortarului;

cresterea aderentei.

Rezistenta la incovoiere a zidariei perpendicular pe plan este, si aceasta, influentata de mai multi factori:

rezistenta la incovoiere a elementelor pentru zidarie;

rezistenta la intindere (aderenta) mortarului din rosturile verticale;

raportul de tesere a zidariei;

calitatea executiei (umplerea corecta/completa a rosturilor verticale).

Betoane

Simultan cu stabilirea clasei de rezistenta a betonului pentru executia corecta a zidariilor armate este importanta alegerea adecvata a clasei de consistenta (lucrabilitatii) deoarece in marea majoritate a cazurilor elementele de beton armat asociate zidariei au dimensiuni mici (stalpisorii si stratul central ZIA) si nu exista intotdeauna poosibilitati de vibrare eficienta si de control al compactitatii betonului.

In cazul stalpisorilor turnati in zidaria in strepi, patrunderea complelta a betonului este o conditie esentiala pentru realizarea conlucrarii intre celel doua materiale si se realizeaza, in principal prin prevederea unui beton cu consistenta adecvata. Din acest motiv in proiecte (planuri,caiete de sarcini) trebuie sa fie specificata clasa de consistenta a betonului pentru diferitele categorii de elementge. CR 6 contine indicatii privind alegerea lucrabilitatii betonului pentru diferite elemente.

1.3. Noutatea si importanta temei abordate

Apariția materialelor compozite a permis dezvoltarea unor tehnologii atât pentru consolidarea cât și pentru executarea construcțiilor noi cu caracter special.

1.3.1.Materiale compozite

Sunt compuse din două sau mai multe elemente diferite. Ele s-au folosit din cele mai vechi timpuri sub diferite forme ; de exemplu egiptenii le foloseau sub forma cărămizilor din argilă cu paie.

Compozitele moderne utilizează matrice polimerice armate cu fibre de diferite tipuri și au creat o adevărată revoluție în structurile cu înaltă performanță. Materialele compozite avansate oferă avantaje semnificative cum ar fi rezistența și rigiditatea structurilor, greutate mică față de materialele din oțel.

Tipuri de fibre:

– fibre metalice

pe bază de carbon sau grafit

pe bază de sticlă

pe bază de polimeri sintetici (aramide)

Fibrele pot avea diferite alcătuiri:

mănunchiuri de filamente răsucite

mănunchiuri de filamente toarse

benzi unidirecționale

țesături bidimensionale

Rezistența fibrelor

Alegerea tipului de fibră se va face ținând cont de influența pe care acesta o are asupra proprietăților compozitului.

Fibrele asigură următoarele proprietăți:

greutate specifică mică

coeficient de dilatare mic

modul de elasticitate cât mai ridicat

rezistență la rupere ridicată

diametru uniform

păstrarea rezistenței în timpul manipulării și aplicării

comportarea bună la oboseală

Fibrele trebuie aliniate după direcția eforturilor.

Eforturile trebuie transferate la fibre și apoi preluate de acestea.

1.3.2. Zidarii utilizand betoane si mortare armate cu fibre

Noutatea cerectarii este legata de utilizarea betoanelor respectiv a mortarelor armate cu fibre disperse la realizarea peretilor structurali din zidarie. Utilizarea in :

rosturi orizontale care inlocuieste armarea orizontala in rosturi

in blocuri de beton sau ceramice cu goluri mari

in inima din beton a zidariei

Armaturile din compozite au fost utilizate, la inceput in Japonia si Canada apoi s-a extins in SUA si in Europa.

Compozitele, alcatuite din fibre impregnate cu rasini, fie din carbon sau sticla, pot fi utilizate ca armaturi pentru elemente din beton armat, supuse la incovoiere, forfecare si compresiune centrica sau excentrica. In plus, acestea sunt rezistente la atcurile ionilor de cloride , au o rezistenta de intindere de 1,5 – 4 ori ca otelul ( in functie de fibra utilizata, sticla sau carbon) si doar 25% din greutatea acesteia.

Betonul armat dispers cu fibre metalice prezinta rezistente crescute la impact, la oboseala si la forfecare. Printre alte avantaje , se mentioneaza : permeabilitate scazuta, rezistenta ridicata la cicluri de inghet – dezghet.

Betonul armat dispers poate prezenta o anumita rezistenta chiar si dupa fisurare. Comportarea casanta al betonului nearmat prin adaugarea fibrelor se transforma intr-o comportare ductila.

Termenul beton armat dispers cu fibre metalica se refera la betonul greu sau usor , acesta fiind amestec omogen de agregat , liant , apa de amestec (si aditivi ) la care se adauga la amestecare fibre metalice. Se obtine astfel un material de constructie care poate fi idealizat ca fiind omogen si izotrop.

Se pot utiliza fibre metalice cu diferite geometrii, care depind, in primul rand, de metodele de fabricatie.Cele mai frecvent utilizate sunt fibrele obtinute prin trefilare sub forma de fire si cele obtinute prin frezare.Pentru a imbunatatii proprietatile acestor fibre se poate modifica geometria si suprafata si anume indoirea la capete,crearea de opritori sau profilarea prin amprentare.

Fibrele moderne disponibile pe piata sunt realizate din fire trase, din taierea tablei subtiri sau prin procedeul de topire si extractie ( Fig. 1.8.).

Fibrele metalice sunt utilizate la armarea dispersa a betonului, in betonul torcretat la mortare de de zidarie sau la zidarii armate .

Fig. 1.8.

Evolutia cercetarilor si reglementarilor in realizarea betoanelor armate cu fibre metalice

Primul patent care se refera la elemente din beton armat cu fibre dateaza din 1874 si a fost realizat in California (S.U.A.) de A. Berard. Acesta a incercat sa mareasca rezistenta betonului prin adaugarea unor resturi inegale de otel. In anii urmatori au aparut noi patente in S.U.A., Franta si Germania, dar utilizarea pe scara larga a acestui material a fost limitata de costurile ridicate. Pana la inceputul anilor ‘60 materialul a cunoscut o dezvoltare incerta, marcata doar de utilizari in cadrul unor lucrari de mica importanta. In continuare, insa, a urmat o etapa de dezvoltare ascendenta.

In paralel cu formularea principiilor teoretice, s-au extins si cercetarile pe plan international. Mentionam cercetarile din Germania, de la Universitatea Ruhr din Bochum, de la inceputul anilor `70 in realizarea betonului armat cu fibre metalice, utilizat la peretii interiori ai metroului. S-au studiat proprietatile mecanice ale materialului si tehnologiile de fabricatie ale betonului denumit, mai nou, „torcretat“. In 1972 s-a utilizat acest material la lucrarile de consolidare a unui tunel din Idaho – S.U.A. In perioada 1974-1976 s-au realizat cercetari sistematice in Germania, la Institutul pentru Constructii Ingineresti de la Universtatea Ruhr din Bochum, cu privire la utilizarea betonului torcretat cu fibre din otel la constructiile miniere din muntii Alpi. In 1989 s-a utilizat cu succes acest material la constructia unui tunel de metrou (de 100 metri) in Bielefeld – Germania.

In conformitate cu Ordinul nr. 2656, din 18 octombrie 2011 al M.D.R.T., privind aprobarea Listei cu indicativele de referinta ale standardelor romane, care transpun standardele europene armonizate din domeniul produselor pentru constructii, data punerii in aplicare a standardului armonizat SR EN 14889-1 “Fibre pentru beton. Partea 1. Definitii, specificatii si conformitate” a fost in 01.06.2007, iar data la care a incetat perioada de coexistenta a fost in 01.06.2008 [2]. In aceasta situatie, pentru utilizarea fibrelor din otel in domeniul constructiilor este necesara si obligatorie atestarea conformitatii acestor produse, in vederea aplicarii marcajului CE, cu respectarea prevederilor specificate in standardul SR EN 14889-1, care are caracter de standard de produs.

Proprietatile betonului armat cu fibre din otel sunt mai critice decat proprietatile fibrelor considerate in mod independent. Din acest motiv, standardul european SR EN 14889-1 “Fibre pentru beton. Partea 1: Fibre de otel. Definitii, specificatii si conformitate“ este un standard cu specificatii pentru performanta betonului armat cu fibre metalice.

Reglementarea tehnica "Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre metalice", indicativ GP-075-02 poate sa vina cu indrumari in alegerea materialelor componente si calcularea retetei de beton armat cu fibre metalice.

CAPITOLUL 3. ZIDARII DIN BCA CONFINATE CU BETON ARMAT DISPERS

3.1 Utilizarea zidariilor din BCA in Romania

3.2 Cercetari asupra zidariilor din BCA efectuate in Romania

Primele cercetari asupra zidariilor din BCA au fost cuprinse in teza de doctorat „Contributii privid comportarea mecanica a zidariilor din beton celuler autoclavizat”[x] realizata de ing. Richard Untu in anul 1977.

In capitolul al treilea al tezei se prezinta cercetarile privind caracteristicile betoanelor celulare autoclavizate produse la cele trei fabrici existente in acei ani pe teritoriul Romaniei si anume, fabrica I.P.B.-Militari, fabrica de la Craiova si cea de la Doicesti.

Obiectivul principal al cercetarii a fost de a stabili caracteristicile de calcul ale BCA-ului produs prin cele trei tehnologii de fabricatie folosite la noi in tara in acei ani.

Programul cercetarilor a cuprins analiza caracteristicilor si omogenitatii BCA-ului de marca 35 si 50 si a rezultatelor verificarilor de laborator cu privire la:

-densitatea aparenta in stare uscata si umeda;

-rezistenta la compresiune;

-rezistenta la intindere din incovoiere;

-modul de elasticitate;

-influienta umiditatii asupra caracteristicilor mecanice;

-variabilitatea caracteristicilor.

CAPITOLUL II. MATERIALE UTILIZATE LA REALIZAREA ZIDARIILOR ARMATE DISPERS

Pentru determinarea caracteristicilor mecanice si de deformatie ale zidariilor realizate din blocuri de BCA cu betoane armate dispers cu fibre metalice s-au confectionat module de zidarie de doua feluri:

module simple din zidarie de BCA

module din zidarie de BCA prevazute cu gol vertical (20x20cm) pentru armarea cu beton armat dispers cu fibre metalice ( BFM)

Materialele din care sunt realizate, dimensiunile modulelelor aparatura folosita, modul de echipare, constructia modulelor in vederea efectuarii incercarilor au fost stabilite dupa verificarea codurilor si a normativelor in vigoare. Intai s-a facut o documentare iar apoi cand toate datele au fost corelate s-a trecut la achizitionarea materialelor, realizarea probelor si la efectuarea testelor.

In acest capitol se vor prezenta materialele folosite si criteriile care au stat la baza alegerii lor.

Materiale folosite la realizarea probelor:

Blocuri de BCA

Modulele de zidarie au fost realizate din blocuri de BCA cu dimensiunile (600X300X250), de tip GBN-50 (Macon Deva) categoria I, in conformitate cu SR EN 771-4:2011 avand urmatoarele caracteristici date de producator :

rezistenta la compresiune medie ( perpendiculara pe fata de asezare) 5N/mm2

rezistenta aderentei la forfecare cu mortar obisnuit 0,15 N/mm2

rezistenta aderentei la incovoiere 0,2 N/mm2

densitatea aparenta in stare uscata 600 Kg/m3

Mortarul de zidarie

Pentru zidirea modulelor s-a folosit un mortar gata preparat de clasa M2,5 – insacuit, uscat de tip Tassulo T300cu urmatoarele caracteristici conform fisei tehnice data de producator:

granulatia (SR EN 1015-1) de la 0 la 4 mm

densitatea aparenta (SR EN 1015-10) 1800-1900 Kg/m3

rezistenta la compresiune min 3N/mm2

Betonul folosit in golurile verticale

La armarea golurilor verticale realizate in zidarie s-a folosit beton armat cu fibre metalice de clasa C16/20. Reteta de beton s-a calculat respectand prevederile ghidului de proiectare GP-075-02 „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre metalice”.

Alegerea fibrelor metalice folosite la realizarea betonului(BFM) s-a facut dupa o studiere a cercetarilor anterioare realizate in tara noastra. Astfel am ales fibre de tipul: WHS 50/0,9 /H- fibre metalice indoite la capete cu lungimea de 50mm, diametrul 0,9mm si rezistenta la intindere 2000 N/mm2.

Calculul retetei de beton BFM C16/20

Reteta pentru 1m3 :

Tipul de ciment folosit – CEM II/A-LL 42,5 R Carpatcement

Raportul A/C=0,56

Apa de preparare: -in functie de clasa de tasare S3,si clasa de consistenta C3

A0 = 200 l/m3

Dozaj de ciment: C = A0 / A/C =357 Kg/m3

Fibre metalice: 40 Kg

Agregatele:

A(ag) = 2,7(1000-357/3 – 40/7850 -200/1 -20) =1770 Kg/m3

Calculul agregatelor pe sorturi:

Sort 0 – 0,2 =133 Kg , Sort 0,2- 1 =363 Kg

Sort 1 – 3 =443 Kg, Sort 3 – 8 =248 Kg

Sort 8 – 16 =443 Kg

Incercarile pentru verificarea clasei de beton s-au facut la 28 de zile pe 6 cuburi de beton cu latura de 15 cm si s-au inregistrat urmatoarele rezultate:

Tab..

CRITERIILE CARE AU STAT LA BAZA ALEGERII MATERIALELOR FOLOSITE

1. PROPRIETATILE ELEMENTELOR PENTRU ZIDARIE (BCA)

Proprietatile mecanice ale elementelor pentru zidarie( CR6-2013)

Rezistenta la compresiune

Rezistenta la compresiune a elementelor pentru zidarie va fi definita, luand ca document normativul de referinta SR EN 771-1:2003, ca rezistenta medie,

Rezistenta la compresiune a elementelor pentru zidarie, utilizata pentru determinarea rezistentelor de proiectare la compresiune si forfecare, va fi rezistenta la compresiune standardizata fb

In cazul in care rezistenta la compresiune a elementelor pentru zidarie, determinata prin incercari conform reglementarilor specifice, este declareta de catre producator ca rezistenta medie, aceasta valoare va fi convertita in rezistenta standardizata la compresiune, pentru a se tine seama de inaltimea si latimea elementelor de zidarie, prin multiplicarea cu un factor d stabilit in tabelul de mai jos:

Factorul de transformare d si valori fb pentru elemente de beton celular autoclavizat produse in Romania

Rezistenta la compresiune a elementelor pentru zidarie este definita prin doua valori, dupa pozitia fortei de compresiune in raport cu fata de pozare :

-normal pe fata de pozare fb

-paralel cu fata de pozare in planul peretelui fbh (compresiune pe capete).

Valorile minime ale celor doua rezistente la compresiune ale elementelor pentru zidarie care pot fi folosite la elementele structurale si nestructurale ale cladirilor din Romania sunt date in Codul P100-1/2013.

Metode de incercare a elementelor pentru zidarie supuse la compresiune SR EN 772-1

SR EN 772-1- Stabileste metoda de determinare a rezistentei la compresiune a elemetelor pentru zidarie.

Determinarea rezistentei la compresiune

Principiu

Dupa realizare, epruvetele se aseaza si se centreaza pe platanul masinii de incercare la compresiune. Se aplica o sarcina uniform distribuita si marita in mad continuu pana la rupere.

Materiale folosite

Nisip cu granulatie maxima 1mm si ciment.

Aparatura

Masina de incercare conform conditiilor din tabel.

TAB.1 Cerinte pentru masina de testare.

Masina de incercare trebuie sa aiba o capacitate corespunzatoare. Scara utilizata trebuie determinata astfel incat forta de rupere aplicata pe epruveta sa depaseasca cu o cincime valoarea maxima citita pe scara. Masina trebuie echipata cu un dispozitiv de reglare a fortei sau un dispozitiv echivalent care sa permita aplicarea fortei la viteza specificata.

Pregatire epruvete

Esantionare

Numarul minim de epruvete trebuie sa fie de sase. In cazul elementelor mai mari pentru zidarie se admite sa se decupeze parti reprezentative din diferite locuri.

Suprafata de incercat

Suprafata bruta a suprafetei de incercat a fiecarei epruvete se calculeaza in milimetrii patrati inmultind lungimea cu latimea fiecarei epruvete.

Mod de lucru

Asezarea epruvetelor in masina de incercare

Se curata suprafetele portante ale masinii de incercare stergandu-le si se indeparteaza toate particulele de pe suprafetele epruvetei.Se aliniaza epruveta cu grija in centrul platanului.

Aplicare forta

La inceput se utilizeaza orice viteza de aplicare a fortei, apoi la aproximativ jumatate din forta maxima preconizata , se regleaza viteza astfel ca forta maxima sa fie atinsa la minimum 1 min. Se noteaza forta maxima obtinuta.

Calculul si exprimarea rezultatelor

Se calculeaza rezistenta fiecarei epruvete impartind forta maxima atinsa la suprafata incercata care corespunde suprafetei brute a elementelr destinate sa fie asezate pe un strat complet de mortar. Se exprima rezultatul cu exactitate de 0,1 N/mm2.

Evaluare rezultate

Se calculeaza rezistenta la compresiune efectuand media rezistentelor epruvetelor individule cu exactitate de 0,1 N/mm2.

Proprietatile fizice ale elementelor pentru zidarie

La elementele care se folosesc la zidaria exterioara fara protectie sau cu protectie limitata se vor lua in considerare urmatoarele proprietati fizice, definite in normativul SR EN 771-1:

Densitatea aparenta si absoluta in stare uscata;

Absorbtia de apa;

Continutul de saruri solubile active.

1.2.1 Proprietatile mortarelor

1.2.2 Mortarele folosite la realizarea zidariilor

Tipuri de mortare pentru zidarie – zidariile se executa cu mortare pentru zidarie de utilizare generala (G). Aceste mortare se impart in functie de:

Metoda de definire a compozitiei lor:

-mortar performant pentru zidarie

-mortar de reteta pentru zidarie (mortar cu compozitie prescrisa)

Modul de realizare:

-mortar industrial (uscat sau proaspat)

-mortar semifabricat industrial (predozat sau preamestecat)

-mortar preparat pe santier dupa normativul SR EN 998-2:2004

1.2.2.1 Rezistenta la compresiune a mortarelor pentru zidarie

Rezistenta unitara medie la compresiune a mortarului pentru zidarie fm, va fi determinata luand ca document de referinta SR EN 1015-11.

Mortarele pentru zidarie folosite vor avea rezistenta unirara medie la compresiune, fm ≥1N/mm2

Rezistenta unitara minima la compresiune a mortarului pentru peretii de zidarie executata cu elemente din BCA va fi:

M2,5 pentru pereti structurali la constructii definitive din toate clasele de importanta;

M1 pentru pereti structurali la constructii provizorii si anexe gospodaresti si pentru pereti nestructurali la toate tipurile de constructii.

1.2.2.2 Aderenta intre elementele pentru zidarie si mortar

Aderenta intre mortar si elementele de zidarie trebuie sa fie adecvata utilizarii prevazute.

Valoarea la forfecare initiala se va lua din normativul de referinta SR EN 998-2:2004 Anexa C.

1.2.2.3 Lucrabilitatea mortarului

Consistenta mortarului folosit pentru zidarie va fi aleasa astfel incat sa se asigure umplerea completa a spatiilor dintre elementele de zidarie.

In cazul folosirii mortarului industrial sau a mortarului semifabricat industrial pentru zidarie, dozarea adaosurilor pentru lucrabilitate este conform standardului de produs.

Betonul

Betonul folosit pentru elementele de confinare a zidariei (stalpisori, centuri) va indeplini cerintele din Codul NE012 :2007 si a reglementarii tehnice GP-075-02 „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre metalice”.

Prevederi specifice pentru betonul din elementele de confinare si pentru stratul median a ZIA

Clasa betonului pentru centuri si stalpisori si pentru stratul median la zidaria cu inima armata va fi stabilita prin calcul in functie de intensitatea eforturilor din incarcarile verticale si seismice.

Clasa minima a betonului folosit pentru elemente de confinare va fi C12/15

Dimensiunea maxima a agregatelor betonului folosit pentru elementele de confinare nu va depasi 120mm.

Clasa de consistenta: pentru stalpisori cu sectiune ≤ 750 cm2 se alege T4

Capitolul II. PROPRIETATILE MECANICE ALE ZIDARIEI – conform CR6-2006

2.1 Rezistenta la compresiune a zidariei
2.1.1 Rezistenta unitara caracteristica la compresiune a zidariei

Rezistenta unitara caracteristica la compresiune a zidariei, fk ,va fi determinata pe baza rezultatelor incercarilor pe probe de zidarie, luand ca normativ de referinta SR EN 1052-1.

Rezistenta la compresiune a zidariei perpendiculara pe rosruri se deduce din rezistenta moduleleor mici de zidarie incercate pana la rupere.

Materialele, constructia si realizarea modulelor de zidarie trebuie sa corespunda cu cele din practica.

Modulele de zidarie vor fi incarcate uniform la compresiune. Incarcarea maxima ( Fmax ) se inregistreaza.

Rezistenta la compresiune a zidariei se deduce din rezistenta fiecarui modul incercat. Daca numarul de module sau mortarul nu ajung la rezistenta specifica atunci este permis sa se ajusteze valorile masurate in concordanta cu anexa A in intervalul specificat. Orice ajustare trebuie specificata in raportul de incercare.

2.1.2 Definitii si simboluri

Zidaria : Amsamblu elementelor pentru zidarie legate cu mortar, efectuat conform unui prioect specificat.

Rezistenta la compresiune: Rezistenta la compresiune a zidariei fara efecte de precomprimare, intindere sau excentricitati ale incarcarii.

2.1.3 Materiale

Elemente de zidarie

2.1.4 Esantionare

Toate elementele de zidarie pentru testele individuale si pentru realizarea specimenelor de zidarie trebuie luate din acelasi lot.

2.1.5. Conditionarea elementelor

Conditionarea modulelor trebuie efectuata conform specificatiilor:

Se noteaza metoda de conditionare a elementelor pentru zidarie inainte de asezare. Se masoara continutul de umiditate in masa elementelor pentru zidarie de silico-calcar si BCA conform EN 772-10.

Se determina rezistenta la compresiune a unui esantion de elemente pentru zidarie cu ajutorul metodei de incercare pezentate in EN 772-10.

Mortarul folosit trebuie sa respecte procedura de amestecare si valorile de imprastiere conform conditiilor din EN 998-2.

Se preleveaza esantioane de mortar proaspat si se confectioneaza epruvete prismatice de mortar pe care se determina rezistenta medie la compresiune in momentul incercarii modulelor de zidarie conform EN 1015-11. Se determina valoarea de imprastiere conform EN 1015-3 si continutul de aer conform EN1015-7.

2.1.6 Aparatura folosita pentu incercari

Masina de incercare cu care se vor incerca modulele de zidarie trebuie sa fie plana pe toata suprafata de incercare. Daca platanele sunt mai scurte decat modulele de zidarie, grinda de incercare are lungimea mai mare decat lungimea si adancimea modulului.Masina de incercare trebuie sa fie dotata cu surub autoblocant.

TAB.2 Cerinte pentru aparatura de testare

2.1.7. Pregatirea modulelor de zidarie

Elemente de zidarie

Se folosesc minim trei module de zidarie avand dimensiunile in tabelul urmator ( TAB. 3):

TAB. 3 Dimensiuni module pentru testarea rezistentei la compresiune

In cazul in care inaltimea modulului rezultat ( tabelul 2) este mai mare de 1000 mm este permisa reducerea dimensiunilor modulului, cu exceptia celor realizate din blocuri de zidarie cu goluri perpendiculare pe directia incarcarii prin taierea din epruveta de sus si de jos cu urmatoarele conditii:

ls ≥ 400 mm si ls ≥ lu

modulul trebuie sa aiba cel putin un rost principal in cursa centrala plasat in mijloc

inaltimea portiunilor taiate din din varful si baza intregul element nu trebuie sa fie mai mica decat grosimea elementului

fetele netaiate ale elementului trebuie utilizate la imbinarea cu mortar

2.1.8. Constructia modulelor

Se construieste modulul pe o suprafata orizontala dreapta. Se vor lua masuri pentru prevenirea uscarii modulelor in primele trei zile dupa construire, de exemplu prin acoperirea lor cu folie de polietilena dupa care se va lasa neacoperit in conditii de laborator. Se asigura ca fetele pe care se face distributia incarcarii sa fie plane si paralele una cu alta si perpendiculare pe axa principala a elementului. Aceasta se poate realiza prin utilizarea unor placi de metal la baza si varful elementului, placi care pot fi prinse cu mortar de ipsos dupa slefuirea suprafetelor. Daca placile nu sunt aplicate cand modulele sunt construite, de exemplu cand elementul este pozitionat in masina de incercare atunci mortarul folosit in acest scop trebuie sa aiba cel putin aceeasi rezistenta ca si mortarul utilizat la realizarea zidariei.

Se vor testa elementele de zidarie la varsta la care rezistenta la compresiune a mortarului este intre valorile date in coloana 3, tabelul 3.

Se va determina rezistenta la compresiune a mortarului in concordanta cu Normativul EN1015-11 la varsta la care elementul este testat. Daca se alege alternativa ca elementul de zidarie sa fie testat la 28 de zile,rezistenta mortarului trebuie determinata la varsta testarii.

TAB. 4 : Valori permise a rezistentelelor mortarului la data testarii zidariei

2.1.9. Procedura

2.1.9.1 Plasarea elementelor in masina de testare

Se vor aseza modulele de zidarie central in masina de testare. Se asigura ca cele doua capete ale modulului sa fie in contact pe toata suprafata cu masina de testare, utilizati daca este necesar un liant.

2.1.10 Incercarea elementelor la compresiune

Se va aplica incarcarea uniform la partea superioara si baza modulului. Se mareste constant incarcarea in asa fel incat ruperea sa apara intre 15 si 30 minute de la inceperea incarcarii.

Nota: Viteza de incarcare necesara pentru ca ruperea sa intervina in timpul recomandat depinde de rezistenta zidariei. Timpul necesar pana la ruperea primului element testat se considera timp de referinta. Ca si indrumator acesti timpi vor varia de la 0,15 N/mm2/min pentru elemente cu rezistenta scazuta si pana la 1,25 N/mm2/min pentru elemente cu rezistenta ridicata.

2.1.11. Masuratori

Se inregistreaza urmatoarele:

dimensiunile sectiunii incarcate a elementului cu acuratete de ± 1mm

incarcarea maxima Fi,max (N)

incarcarea la care apare prima fisura vizibila

timpul scurs intre inceputul determinarii si atingerea incarcarii maxime

2.1.12 Calculul

Evaluarea rezultatelor

Se calculeaza rezistenta la compresiune a fiecarui element de zidarie cu exactitate de 0,1 N/mm2 folosind formula:

ƒi = Fi,max / Ai in N/ mm2,

2.1.13 Media rezistentelor la compresiune

Se calculeaza media rezistentelor la compresiune ( ƒ) a elementului de zidarie cu exactitate de 0,1 N/mm2. In cazul in care rezistenta la compresiune a elementelor de zidarie si a mortarului in timpul testarii deviaza de la valorile specificate aceste rezultate trebuie convertite cu Anexa A.

2.1.14 Rezistenta caracteristica la compresiune

Se calculeaza rezistenta caracteristica la compresiune a zidariei cu exactitate de 0,1 N/mm2 plecand de la

ƒK = ƒ/1,2 sau ƒK = ƒi,min N/mm

alegem valoarea cea mai mica, sau utilizand valorile ajustate calculate conform Anexei A.

ƒK = ƒd/1,2 sau ƒK = ƒid,min N/mm2

alegem valoarea cea mai mica.

Anexa A

Ajustarea mediei rezistentei la compresiune

Daca rezistenta la compresiune a elementelor de zidarie sau a mortarului in timpul testarii zidariei deviaza de la rezistenta specificata a elementului de zidarie (ƒbd) sau a mortarului (ƒmed) atunci rezistenta la compresiune a zidariei determinata prin test trebuie echivalata cu rezistenta zidariei relevanta pentru elementul specific si rezistenta mortarului folosind formula:

ƒid.= ƒi x (ƒbd / ƒd )0,65 x(ƒmd / ƒm )0,25

Se calculeaza ƒd ca si valoare medie a valorilor individuale ƒid.

Conversia valorilor rezistentei la compresiune a elementelor trebuie realizate daca media rezistentelor testate a elementelor este intre ±25% din rezistenta specifica si daca rezistenta mortarului se regaseste intre marjele date in tabelul 3 si mortarul este de uz general(G).

2.2 Rezistenta zidariei la forfecare in rost orizontal SR EN 1052-3

2.2.1 Rezistenta unitara caracteristica a zidariei la forfecare

Rezistenta unitara caracteristica initiala a zidariei la forfecare sub efort unitar de compresiune egal cu zero fvk0 va fi obtinuta din rezultatele incercarilor pe zidarie efectuate avand ca document normativ de referinta SR EN 1052-3:2003. In acest standard se stabileste metoda de determinare a rezistentei initiale la forfecare in planul rosturilor orizontale ale zidariei, cu ajutorul unui modul de zidarie incercat la forfecare.

Rezistenta initiala la forfecare a zidariei se deduce din rezistenta modulelor de zidarie incercate pana la rupere. Modulele de zidarie se incearca la forfecare sub o sarcina aplicata in patru puncte cu o precompresiune perpendiculara pe rosturile zidariei.

Pentru a obtine un rezultat valabil se considera patru moduri de rupere diferite. Rezistenta initiala la forfecare se defineste prin curba regresiei liniare pentru un efort nul.

2.2.2 Materiale folosite la elementele de zidarie:

Se noteaza metoda de conditionare a elementelor pentru zidarie inainte de asezare. Se masoara continutul de umiditate in masa elementelor pentru zidarie de silico-calcar si BCA conform EN 772-10.

Se determina rezistenta la compresiune a unui esantion de elemente pentru zidarie cu ajutorul metodei de incercare pezentate in EN 772-1.

Mortarul folosit trebuie sa respecte procedura de amestecare si valorile de imprastiere conform conditiilor din EN 998-2.

Se preleveaza esantioane de mortar proaspat si se confectioneaza epruvete prismatice de mortar pe care se determina rezistenta medie la compresiune in momentul incercarii modulelor de zidarie conform EN 1015-11. Se determina valoarea de imprastiere conform EN 1015-3 si continutul de aer conform EN1015-7.

2.2.3 Aparatura folosita pentu incercari

Masinile de incercare utilizate pentru a aplica sarcinile de forfecare si de precompresiune trebuie sa aiba o capacitate corespunzatoare. Scara utilizata trebuie determinata astfel incat ultima sarcina aplicata asupra modulului de zidarie sa depaseasca cu o cincime valoarea maxima citita pe scara. Masina trebuie echipata cu un dispozitiv de aplicare a sarcinii sau cu un mijloc echivalent care sa permita aplicarea sarcinii la viteza specificata.

TAB.5 Cerinte pentru aparatura de testare

2.2.4 Pregarirea si pastrarea modulelor de zidarie

Se pregatesc cel putin noua module de zidarie ale caror dimensiuni vor fi conform SR EN 1052-3 in cazul nostru :

Fig.1

h1 = 200 mm

ls = 300 mm

tbj = 10 mm

h2 = ( h1- tbj ) / 2 = 95mm

Se construieste modulul de zidarie in timp de 30 minute.Se utilizeaza mortar proaspat amestecat cu nu mai mult de 1ora inainte de utilizare.

Se asigura ca fetele de asezare a elementelor pentru zidarie sunt curate si fara praf si ce elementul interior sta pe o suprafata plana, curata. Elementul urmator trebuie asezat astfel incat grosimea stratului de mortar final sa fie cuprinsa intre 8mm si 15mm. Aliniamentul si nivelul de liniaritate al emenentului pentru zidarie trebuie verificata cu ajutorul unui echer si a unei bule de nivel.

2.2.5 Pastrarea si conditionarea modulelor de zidarie

Dupa construire se incarca fiecare modul de zidarie prin repartizarea sarcinii in mod uniform pentru a obtine un efort vertical cuprins intre 2,0×10 -3 N/mm si 5,0×10-3 N/mm, apoi se pastreaza modulele de zidarie, mentinandu-le nemiscate pana la incercare. Modulele de zidarie se vor incerca la 28 de zile si se va determina si rezistenta la compresiune a mortarului la aceeasi varsta conform EN 1015-11.

2.2.6 Modul de lucru

2.2.6.1 Pozitionarea modulului de zidarie in masina de incercare

Se sprijina extremitatile modulului de zidarie in masina de incercare conform (fig. 2) cu ajutorul placilor de otel de minimum 12mm grosime si utilizand o slefuire corespunzatoare daca este necesar, care sa asigure un contact bun. Diamertul rolelor de sarcina trebuie sa fie de 12mm cu o lungime de cel putin tu .

Sarcina se aplica in centrul placii de hotel superioare fixata pe bile.

FIG.2

2.2.6.2 Aplicare sarcina

Incercarile se vor face pe cel putin trei module de zidarie pentru fiecare din cele trei sarcini de precompresiune. Se utilizeaza sarcini de precompresiune care permit obtinerea de eforturi aproximativ de 0,2N/mm2, 0,6N/mm2 si 1,0 N/mm2, pentru elementele a caror rezistenta la compresiune este mai mare de 10N/mm2 si sarcini care permit obtinerea de eforturi aproximativ de 0,1N/mm2, 0,3N/mm2 si 0,5 N/mm2,pentru elemente a caror rezistenta la compresiune este mai mica de 10N/mm2 .Sarcina de precompresiune trebuie mentinuta in limite de ±2% din valoarea initiala.se aplica preincarcarea.

Rigiditatea grinzilor utilizate pentru a aplica sarcina de precompresiune trebuie sa fie suficienta pentru a permite o repartitie uniforma a sarcinii. Daca dimensiunile platanelor masinii de incercare sunt mai scurte decat lungimea modulului de zidarie lu se pot utiliza grinzile de incarcare. Acestea trebuie sa aiba o lungime egala cu lungimea modulului de zidarie lu si latimea mai mare sau egala cu lungimea partii care depaseste platanul.

Efortul de forfecare se aplica cu o viteza cuprinsa intre 0,1 (N/mm2 min ) si 0,4 (N/mm2 min).

2.2.7 Interpretarea rezultarelor

Daca ruperea este de tipul:

prin forfecare in elementul paralel cu rostul zidariei ca in (fig 3) ; sau

Prin sfaramarea sau fisurarea elementelor( fig.4)

Fig.3 Fig.4

Sunt posibile doua solutii:

Fie modulele de zidarie suplimentare pot fi incercate pama la obtinerea a trei tipuri de ruperi pentru fiecare nivel de precompresiune

Fig 5 Fig6 Fig7

Fie rezultatul poate fi utilizat ca limita inferioara a rezistentei la forfecare pentru fiecare nivel de precompresiune

2.2.8 Calculul

Se calculeaza rezistentele la forfecare si efortul de precompresiune pentru fiecare modul de zidarie cu exactitate de 0,01 N/mm2, cu ajutorul formulelor urmatoare:

ƒνoi = Fi,max / 2Ai in N/ mm2,

ƒpi = Fpi / 2Ai in N/ mm2,

2.2.9 Evaluarea rezultatelor

Se traseaza un grafic al rezistentei individuale la forfecare ƒνoi functie de efortul normal de compresiune ƒpi . Se traseaza dreapta determinata pornind de la regresia liniara a punctelor. Se noteaza rezistenta medie initiala la forfecare ƒvo pentru un efort nul cu exacticitate de 0,1 N/mm2 . Acest rezultat se obtine la intersectia dreptei cu axa verticala. Se noteaza, de asemenea, unghiul de frecare interna cu exacticitate de grad,dedus din panta dreptei.

2.3 Determinarea rezistentei la incovoiere conform SR EN 1052-2

Rezistenta la incovoiere a zidariei se deduce din rezistenta modulelor mici de zidarie incercate pana la rupere sub o sarcina aplicata in patru puncte. Se noteaza sarcina maxima atinsa.valoarea caracteristica calculata din eforturile maxime suportate de modulele de zidarie se considera ca fiind rezistenta la incovoiere a zidariei.

2.3.1 Definitii si simboluri

Zidaria : Amsamblu elementelor pentru zidarie legate cu mortar, efectuat conform unui prioect specificat.

Rezistenta la incovoire a zidariei : Rezistenta la incovoiere teoretica in ipoteza unei repartitii liniare a eforturilor interne.

2.3.2 Materiale folosite la realizarea zidariei

In prima etapa se masoara continutul de umiditate in masa elementelor pentru zidarie(BCA) conform EN 772-10, si se determina rezistenta la compresiune a unui esantion de elemente pentru zidarie.

Mortarul folosit trebuie sa respecte procedura de amestecare si valorile de imprastiere conform conditiilor din EN 998-2., daca nu exista specificatii contrare si valorile corespundzatoare trebuie mentionate in raportul de cercetare.

Se preleveaza esantioane de mortar proaspat si se confectioneaza epruvete prismatice de mortar pe care se determina rezistenta medie la compresiune in momentul incercarii modulelor de zidarie conform EN 1015-11. Se determina valoarea de imprastiere conform EN 1015-3 si continutul de aer conform EN1015-7.

2.3.3. Aparatura folosita pentu incercari

Masina de incercare este conform conditiilor din tabelul 6 si permite corectarea variatiilor planeitatii. Masina de incercare trebuie sa aiba o capacitate suficienta iar scara utilizata trebuie sa fie astfel incat sarcina finala aplicata asupra modulului de zidarie sa depaseasca cu o cincime valoarea intregii scari.Masina trebuie echipata cu un regulator de sarcina sau un dispozitiv echivalent pentru aplicarea sarcinii cu viteza specificata. Suporturile trebuie realizate astfel incat sa asigure contactul pe toata latimea zidariei; se utilizeaza de exemplu in acest scop un suport de cauciuc cu grosimea peretelui de cel putin 7mm si diametrul interior de 10mm care imbraca o bara de hotel cu diametrul de 8mm.

TAB. 6 Conditii corespunzatoare pentru masina de incarcare

2.3.4 Pregatirea epruvetelor

2.3.4.1 Module de zidarie

Se utilizeaza cel putin cinci module de zidarie conform figurii si avand dimensiunile indicate in tabelul . Dimensiunile modulelor de zidarie trebuie alese astfel incat distanta dintre suporturile interioare si exterioare sa nu fie mai mica decat grosime modulelor de zidarie.Grosimea epruvetei trebuie sa fie egala cu tu.

TAB. 7 Dimensiuni module de zidarie pentru determinarea rezistentei la incovoiere

2.3.4.2 Confectionare si conservare epruvete

Se construiesc modulele de zidarie in 30 de minute la care se utilizeaza mortar proaspat amestecat cu cel putin o ora inainte de perioada de utilizare.Se tencuieste modulul de zidarie conform procedurii specificate.

Dupa realizare se reincarca fiecare modul de zidarie prin repartizarea sarcinii in mod uniform pentru a obtine un efort vertical cuprins intre 2,0×10 -3 N/mm si 5,0×10-3 N/mm apoi se conserva modulele de zidarie pana la data incercarii.Se incearca fiecare modul de zidarie la varsta de 28±1 zile si se determina rezistenta la compresiune a morarului la aceeasi varsta conform EN 1015-11.

2.3.5 Mod de lucru

2.3.5 .1 Asezarea modulelor de zidarie in masina de incercare

Modulele de zidarie se incearca in pozitie verticala sub o sarcina aplicata in patru puncte (fig 10). Distanta intre suporturile exterioare si extremitatea modulului de zidarie trebuie sa fie mai mare sau egala cu 50 mm. Distanta intre suporturile interioare poate varia dupa formatul zidarieidar poate sa fie de la 0,4 pana la 0,6 ori distanta dintre suporturile exterioare.Pe cat posibil se dispun la distanta egala de doua imbinari de mortar, consecutive paralele cu aceste suporturi

Se asigura ca baza fiecarui modul de zidarie sa nu fie supusa eforturilor de frecare asezandu-le de exemplu pe doua folii de polietilena unse cu grija sau pe rulmenti cu bile, ace sau pe role.

2.3.6 Punerea sub sarcina

Se creste efortul de incovoiere cu o viteza cuprinsa intre 0,03 N/ mm2 /min, si 0,3 N/ mm2 /min.

2.3.7 Masurare si observatii

Se inregistreaza urmatoarele:

Varsta elementelor pentru zidarie neautoclavizate in timpul incercarii;

Dimensiunile sectiunii transversale a modulului de zidarie paralel cu suporturile, cu excentricitate de 1mm;

Distanta intre suporturile exterioare si interioare ,in mm;

Sarcina maxima Fi,max cu exactitate de 10N.Se elimina orice rezultat pentru care ruperea nu se produce intre suporturile interioare;

Intervalul de timp intre inceputul aplicarii sarcinii si momentul in care se atinge sarcina maxima;

Configuratia fisurilor;

2.3.8 Calcule

Se calculeaza rezistenta la incovoiere pentru fiecare modul de zidarie , cu exactitate de 0,01N/ mm2 cu ajutorul formulei:

ƒχi =3 Fi,max ( l1-l2 ) / 2btu2 , N /mm2

Se calculeaza rezistenta mediela incovoiere ( f med ) cu exactitate de 0,01N/ mm2.

2.3.9 Evaluarea rezultetelor

Se calculeaza rezistenta caracteristica la incovoiere cu exactitate de 0,01N/ mm2 plecand de la:

fxk – fmed / 1.5 pentru 5 module de zidarie

Se calculeaza valorile y1 ,y2 ,y3 ,y4 ,y5 , plecand de la yn= log10 ƒχn si ymed plecand de la

ymed = ∑ yn /n,

yc = ymed – k.s in care

s- este abaterea tip a valorilor logaritmice

k- este functie de n din tabel

n- este numarul modulelor de zidarie.

Rezistenta caracteristica la incovoiere trebuie considerata egala cu :

fxk =antilog10 (yc) N/ mm2 cu exactitate de 0,01N/ mm2.

Mortarul de zidarie

Pentru zidirea modulelor s-a folosit un mortar gata preparat de clasa M2,5- insacuit, uscat de tip Tassulo T300cu urmatoarele caracteristici conform fisei tehnice data de producator:

granulatia (SR EN 1015-1) de la 0 la 4 mm

densitatea aparenta (SR EN 1015-10) 1800-1900 Kg/m3

rezistenta la compresiune min 3N/mm2

Determinarea rezistentei la compresiune a mortarului de zidarie M2,5 conform SR EN 1052-1

S-a preparat o reteta de mortar de zidarie data de producator din 3 Kg de mortar uscat si 0,5 l de apa. Pe

mortarul proaspat s-a determinat consintenta cu conul etalon si s-a inregistrat o valoare medie C =11.5 cm.

Incercarile pentru determinarea rezistentei la compresiune s-au facut pe epruvete standardizate de 4x4x16 cm la 3, 7 respectiv 28 zile.

Tab.6.

Capitolul I. TIPURI DE FIBRE FOLOSITE LA ARMAREA DISPERSA A BETONULUI

Generalități

Armătura este faza discontinua constituită din elemente insolubile în masa matricei și dispuse mai mult sau mai puțin uniform în matrice. Armarea masei de baza se prezintă sub mai multe forme ( Fig.1.1):

Fig. 1.1. Tipuri de armare /1.1/

Datorită proprietăților, formei și dispunerii, armătura are un rol important în creșterea rezistenței materialului compozit, proporțional cu procetul de armare. Acesta trebuie să fie dispusă paralel cu efortul aplicat, urmărindu-se ca prin modul de poziționare al armăturii în masa betonului, să se obțină o omogenitate cât mai mare a amestecului.

O cerință esențială ce apare la utilizarea fibrelor este ca matricea să adere cât mai bine la suprafața materialului de armare fără să apară procese de coroziune.

Primele tipuri de fibre metalice folosite ca armătură dispersă au fost ralizate la începutul secolului XX, performanța acestora a crescând pe la mijlocul secolului. In aceiași perioadă încep să se folosească fibre performante, de tipul polimerilor organici – aramidici (1950) ulterior folosindu-se și fibre anorganice.

Alegerea materialului de armare impune cunoașterea condițiilor pe care acestea trebuie să le îndeplinească: rezistență la întindere, încovoiere și la șoc, mai mari decît ale matricei pe care o armează , modulul de elasticitate mai mare decît al matricei, rezistența chimică, suprafața specifică pentru realizarea aderenței cu matricea pe care o armează.

Fibrele pot fi realizate din materiale diverse cu caracteristici fizico-mecanice diferite. Pe langă fibrele metalice, se pot utiliza fibre de sticlă, carbon, fibre sintetice, azbest, ceramice sau din celuloză. Cele mai utilizare sunt cele metalice, de sticla și cele sintetice (fig.1.2),/1.2/.

Fig1.2 Clasificarea fibrelor

Fibre anorganice artificiale

1.2.1. Tipuri de fibre metalice

Se pot utiliza fibre cu diferite geometrii care depind de metodele de fabricație, cele mai frecvent utilizate fiind fibrele obținute prin trefilare, sub formă de fire și cele obținute prin frezare.

Pentru îmbunătățirea proprietăților fibrelor, se poate modifica geometria și suprafața lor (ex. îndoirea la capete, creerea de opritori, profilarea prin amprentare).

Fibrele moderne care se găsesc pe piață sunt realizare din fire trase, din tăierea tablei subțiri sau prin procedeele de topire și extracție (Fig.1.3).

Fig.1.3 Tipuri de fibtre metalice

Fibrele metalice au diametrele de la 0,15 – 2 mm și lungimi de la 7 – 75 mm. Coeficientul geometric de formă sau de aspect variază între 20 și 100. Acest coeficient se definește ca raportul dintre lungimea fibrei și diametrul echivalent.

Aliajele din oțel cu conținut sporit de carbon sunt des utilizate pentru a obține fibre dar se folosesc și fibre realizare din aliaje rezistente la coroziune.

Fibrele metalice au o greutate brută de 8 g/cm3, valori ridicate ale rezistenței la întindere (400 – 3000 N/mm2), în comparație cu fibrele de carbon ce pot avea rezistența la întindere peste 4000 N/mm2 și modulul de elasticitate aroximativ 210000N/mm2, o comportare tensiune-deformație, elasto-plastică și o curgere lentă.

Fibrele metalice sunt utilizate la armarea dispersă a betoanelor obișnuite, a betonului torcretat, și la mortarele de injectare pe bază de ciment.

Conținutul de fibre poate varia între 0,25% și 2%, raportate la volum, un conținut mai mare de 2% are ca efect o lucrabilitate redusă și o distribuție neuniformă a fibrelor.

Rezistența la oboseală a betonului armat cu fibre metalice poate înregistra creșteri de până la 70% în comparație cu betonul simplu./1.3/

1.2.2. Fibre pe bază de sticlă (Glass-Based Fibers)

Fibrele pe bază de sticlă sunt considerate cu performanțe ceva mai scăzute decât fibrele de grafit, însă costul lor este considerabil mai redus. Bioxidul de siliciu, SiO2, formează baza majorității sticlei comerciale. Aceasta se prezintă sub formă de plimer (SiO2)n . La temperatura ambientală este solidă, dar se înmoaie înainte de a ajunge la temperatura de 20000C, după care începe să se descompună. Dacă sililciul se încălzește până la starea fluidă și se răcește, se formează o structură sticlfoasă dezordonată. O încălzire prelungită peste 12000C va produce cristalizarea (de ex. structură tip cuarț). Utilizarea siliciului ca sticlă este potrivită multor aplicații industriale. Există un inconvenient, și anume temperatura ridicată în procesele de fabricație, necesare formării sticlei și prelucrarea acesteia în forme utilizabile. De aceea au fost dezvoltate diferite tipuri de sticlă pentru a reduce complexitatea proceselor și pentru a crește comercializarea sticlei în formă de fibră. Astfel s-a obținut tipul A, AR, C, E și S. /1.4/

1.2.3. Fibre pe bază de carbon

O fibră pe bază de carbon se produce dintr-un precursor. Primele fibre precursori au fost obținute din mătase artificială, însă acestea nu erau eficiente economic. Cel mai frecvent se folosesc fibre precursori din poliacrilonitril (PAN) și fibre percursori făcute din gudron. Alți precursori utilizați mai rar sunt cei fonolici, poliamide și alcoolul polivinilic. Proprietatea mecanică finală a fibrei obținute nu este afectată semnificativ de tipul precursorului, deși procesele tehnologice diferă mult de la o lfibră la alta. In general fibrele pe bază de carbon cu un modul mare de elasticitate, sunt produse prin carbonizarea fibrelor precursori organice și apoi grafitizate la temperaturi foarte înalte. Orientarea fibrelor se obține prin întinderea acestora în diferite etape ale procesului de fabricație. Rezultatul acestor întinderi este mai bună alinierea a straturilor plane de grafit în direcția axială a fibrei, ceea ce mărește rigiditatea și rezistența pe această direcție. /1.5 /

1.3. Fibre organice artificiale

1.3.1. Fibre de aramidă (polimerice)

Fibrele din polimeri aramidici sau poliamidici sunt materiale organice la care lanțurile moleculare sunt aliniate și rigidizate cu ajutorul inelelor aromatice legate prin punți de hidrogen.

Cele mai cunoscute fibre aramidice sunt: meta-aramidice (Nomex) și para-aramidice (Kevlar și Twaron). Fibrele Kevlar sunt cele mai folosite la aplicații structurale.

Aceste fibre prezintă valori substanțial mai ridicate ale rezistenței și rigidități, alungire la rupere scăzută, densitate mică, rezistență ridicată la temperaturi ridicate, la acțiunea solvenților, carburanților, valori ridicate ale caracteristicilor mecanice, mai ales la solicitarea de întindere în raport cu alte fibre organice. Rezistența la compresiune este 1/8 din rezistența la tracțiune.

Se utilizează atât în domeniul tehnic cât și în cel textil./1.6/

Capitolul 2. MATERIALE UTILIZATE ÎN COMPOZITIA BETOANELOR ARMATE DISPERS CU FIBRE METALICE – BFM

2.1. Cimenturile

Cimenturile utilizate la prepararea betoanelor armate dispers trebuie să satisfacă exigențele prevăzute în standardele române de produs și să asigure:

rezistențele BFM la diferite termene prevăzute în proiectele lucrărilor ce se execută;

buna-conservare a armăturilor disperse, a armăturilor din bare, etrieri și precompriate și durabilitatea elementelor și lucrărilor din BFM în diferite condiții de exploatare.

La prepararea betoanelor armate dispers se utilizează cimenturile prevăzute în tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.Cimenturile utilizate la prepararea BFM

2.2. Agregatele

La prepararea betoanelor armate dispers se folosesc agregate minerale grele de balastieră și de concasaj, sortate și spălate care trebuie să provină din roci cu compoziție mineralogică omogenă, să nu aibă urme vizibile de dezagregare fizică sau chimică, să fie lipsite de pirită, lionită și alte impurități și să nu conțină silice cristalină sau amorfă ce poate reacționa cu alcalii din ciment.

Agregatele de balastieră trebuie să îndelinească condițiile tehnice prevăzute de STAS 1667-76 și 5440-70, iar agregatele de concasaj trebuie să îndeplinească condițiile tehnice prevăzute de STAS667-90 și 5440-70.

Nisipurile cuarțoase fine cu granulozitatea 0 – 0,3 mm cu un conținut de părți levigabile sub 0,3% sunt utilizate în compoziția BFM, ca material de corecție a granulozității agregatelor deficitare în părți fine.

2.3. Aditivi

La prepararea betoanelor armate dispers sunt utilizați în funcție de cerințele concrete aditivi din grupele:

reducători și superreductori de apă;

micști cu efect de plastifiant și antrenor de aer;

aditivi pe bază de silice amorfă precipitată;

antrenori de aer;

acceleratori de priză și întărire fără cloruri.

Aditivii trebuie să se îndeplinească cerințele Standardelor și Agrementelor tehnice române în vigoare, să nu conțină cloruri sau alte substanțe ce pot produce coroziunea armăturilor (dispersă, din bare și etrieri, precomprimată etc.).

2.4. Adaosuri minerale

La prepararea betoanelor armate dispers, pot fi utilizate adaosuri de cenușă volantă de termocentrală – C.V. sau silice ultrafină S.U.F. în următoarele condiții:

Cenușa volantă folosită ca adaos trebuie să îndelinească condițiile STAS 8819-88;

Silicea ultrafină – S.U.F. care îndeplinește cerințele EN 13263 poate fi utilizată ca adaos la prepararea BFM în proporție de 6 – 12 % din dozajul de ciment în cazul betoanelor preparate cu ciment de tip I: HI; SRI.

2.5. Fibrele metalice din producție internă sau din import, trebuie să satisfacă condițiile din Agrementele Tehnnice române aflate în valabilitate, în tabelul 2.2 sunt prezentate fibrele metalice agreate în țară.

Tab.2.2 Fibre metalice utilizate în compoziția BFM

2.6. Apa de preparare

La prepararea betoanelor armate dispers se folosește apă potabilă din rețelele publice. Apa din alte surse poate fi utilizată, dacă îndeplinește cerințele STAS 790-84.

Cap.3 PROIECTAREA COMPOZIȚIILOR BETOANELOR ARMATE DISPERS-BFM

3.1.Betoanele armate dispers cu fibre metalice (sau fibre de oțel) denumite prescurtat BFM, se obțin prin introducerea în compoziția betonului la preparare a unei cantități de fibre metalice.

3.2. Cimenturile, agregatele minerale, adaosurile minerale, aditivii și apa, fololsite în compoziția BFM, trebuie să satisfacă exigențele prezentate la capitolul anterior

3.3. Fibrele metalice care apar suplimentar în compoziția BFM (comparativ cu betonul produs curent) reprezintă armătura dispersă. Armătura dispersă este livrată în diferite tipuri care se diferențiază prin:

secțiune care poate fi circulară, pătrată, rectangulară;

forma care poate fi rectilinie sau lisă, ondulată, cu ciucuri la capete etc.;

aspectul de suprafață, modul de fabricare;

modul de prezentare individuală sau ancolate în plachete de 25 – 50 fibre;

lungimea fibrelor I, care poate fi de 5 -6 ….70 – 80 mm;

diametrul d (pentru fibrele cu secțiune circulară) care variază între 0,13 – 0,15… 1,0 – 1,2 mm;

raportul l/d (lungime/diametru) cuprins între 20…100;

latura fibrelor cu secțiunea pătrată sau rectangulară cuprinsă între 0,50 x 0,50….1,00 x 1,00;

rezistența la tracțiune a sârmelor din oțel carbon din care sunt fabricate fibrele, care variază frecvent între 1000…3000 N/mm2;

tratamente de suprafață pentru unele fibre prin galvanizare, acoperire cu pelicule epoxi etc.;

fibre fabricate din oțeluri speciale, oțel inoxidabil, oțel refractar;

fibre fabricate din fontă;

densitatea fibrelor de oțel este de 7850 kg/m3;

modulul de elasticitate E = 210 kN/mm2;

alungirea de ruperede 3-4%;

unele caracteristici ale fibrelor metalice, produse actualmente în țară sunt prezentate în tabelul 2.2, pe baza agrementelor tehnice elaborate. Alte tipuri de fibre metalice vor putea fi utilizate pe bază de Agremente Tehnice românești aflate în valabilitate.

3.4. Dozajele de fibre metalice pentru betoanele din clasele C16/20 … C100/115 variază frecvent, în funcție de scopul urmărit astfel:

55 – 60 … 160 200 kg/m3, fibre lise;

25 – 30 … 80 – 100 kg/m3, fibre cu ciocuri la capete, sau cu diverse forme speciale;

procentele de armare volumetrică folosite variază între 0,50 … 2,50 -3,00 % sau în masă între 1,7 – 8,2 %;

pentru lucrări speciale (lucrări de geniu militar, rezistente la explozii, lucrări cu betoane de foarte înaltă performanță, Re = 200 … 250 N/mm2, unele blindaje de protecție împotriva radioactivităților nucleare etc.) se utilizează dozaje mai ridicate de fibre metalice ajungându-se uneori până la 500 – 600 kg/m3 beton în funcție de scopul urmărit;

pentru o matrice dată (pastă de ciment + agregate) lucrabilitatea betoanelor armate dispers se reduce cu creșterea dozajului de fibre din beton. Reducerea lucrabilității betoanelor armate dispers fiind mai accentuată în cazul compozițiilor de beton cu conținut ridicat de agregate mari;

lucrabilitatea betonului cu același dozaj de fibre se reduce cu creșterea raportului l/d (lungime/diametru fibră);

pentru selecția fibrelor metalice se fac următoarele precizări;

1 fibră aprox. = 2D (D = diametrul granulei maxime a agregatului utililzat)

Sunt preferate fibrele cu d < = 0,60 mm deoarece la același dozaj de fibre, prin reducerea d se asigură un număr mai mare de fibre pe cm2 secțiune și deci o mai bună repartizare a a eforturilor în secțiune etc.;

Dozajele maxime de fibre ce pot fi încorporate în betoanele de clasele C16/20 … C45/55 sub aspect tehnologic sunt indicate în tabelul 3.1, rezultând reducerea acestora cu creșterea Dmax agregat, a raportului l/d și modul de punere în operă a betonului.

Tabelul 3.1 Dozajele maxime de fibre pentru utilizare in compozitia BFM <=C45/55

3.5. In situațiile în care este necesar să se utilizeze dozaje de fibre mai ridicate decât cele indicate la pct.6.4., pentru a se asigura o bună lucrabilitate a betonului și o punere în operă corectă a acestuia se recurge la armarea ”binodală” , cu două tipuri de fibre ondulate FMO 6/0,175 etc.) și fibrele lungi l/d > 60. In astfel de procedee fibrele scurte reprezintă de regulă 50-75% din masa fibrelor din amestec.

3.6. Granulozitatea agregatelor folosite în compoziția betoanelor armate dispers trebuie să se încadreze în limitele indicate în tabelul 3.2 pentru BFM clasele 16/20 … 40/50 și în tabelul 3.3 pentru BFM clasele 50/60 … 100/115.

Cu privire la alcătuirea amestecurilor de agregate se vor avea în vedere următoarele:

betoanele armate dispers de clasele C16/20 – C45/55 se prepară cu agregate de balastieră;

în compoziția betoanelor armate dispers de clasele 50/60 … 100/115 agregatul de concasaj din roci dure, cu formă bună a granulelor, trebuie să reprezinte 25 …60 % din masa agregatului din compoziție;

nu se admite folosirea nisipului de concasaj în compoziția betoanelor armate dispers, întrucât afectează negativ unele proprietăți ale betonului în stare proaspătă și întărită;

nisipul de balastieră 0 – 3 mm, de bună calitate din compoziția BFM trebuie să reprezinte cel puțin 40% din masa amestecului de agregate, tabelele 3.2 și 3.3;

din diferitele amestecuri de agregate posibile se vor selecționa pentru folosire compozițiile ce asigură densitatea maximă;

se recomandă limitarea pe cât posibil a granulozității maxime a agregatului la 20 m în BFM pus în operă prin pompare.

Tabelul 3.2 Granulozitatea amestecurilor de agregate pentru BFM de clasele <= C45/55

Tabelul 3.3 Granulozitatea amestecurilor de agregate pentru BFM de clasele <= C50/60

3.7. Adaosurile minerale vor fi utilizate în compoziția betoanelor armate dispers în condițile următoare:

– adaosurile de tip I considerate ca meteriale inerte, pot fi utilizate în compoziția BFM de clasele C16/20 … C70/85 ca materialele petru corecția granulozității agregatelor fine în proporție de max 15% din masa cimentului pe bază de încercări preliminare după cum urmează:

– nisipurile cuarțoase 0 – 0,3 mm cu un conținut în părți levigabile de max. 0,3%;

– fibrele de calcar fine după verificarea influenței acestora asupra proprietăților betonului proaspăt preparat cu cimentul și superplastifiantul ce urmează a fi utilizat pentru o anumită lucrare;

– cenușile de termocentrală STAS 8819, pot fi utilizate după asigurarea garanției producătorului că nu conțin substanțe radioactive și numai în compoziția betoanelor preparate cu cimenturi de tip I, HI și SRI (cenușile nu pot fi utilizate în compoziția betoanelor preparate cu cimenturi cu adaosuri de tiul II/A-S; II/A-V etc.);

– procentul de adaosuri de tipul I va fi astfel stabilit încât granulozitatea agregatelor + adaosurile utilizate să se încadreze în limitele indicate în tabelele 3.2 și 3.3 după caz;

3.8. Aditivii din tipurile indicate la pct. 2.3 se utilizează în proporțiile recomandate prin Agrementele Tehnice române aflate în valabilitate. Se recomandă că pentru BFM de clasele >= C45/55, preparate cu aditivi superplastifianți să se efectueze în prealabil testul de compatibilitate a cimentului cu aditivul utilizat.

3.9. La utilizarea cimenturilor indicate în tabelul 2.1, pentru prepararea betoanelor armate dispers de diferite clase, vor fi avute în vedere datele din tabelele 3.7, 3.4 și 3.5 privind dozajele minime de ciment, tipurile de ciment recomandate și raportul A/C maxim în funcție de clasa betoanelor și modul de utilizare, lucrări din beton monolit/beton în prefabricate.

Tabelul 3.4a Cimenturile indicate pentru lucrari de beton executate monolit

Tabelul 3.4.b. Cimenturile indicate a fi utilizate la prepararea betoanelor pentru elementele prefabricate

Tabelul 3.5. Rapoartele A/C maxime pentru BFM folosit la realizarea lucrarilor din beton monolit si a elementelor prefabricate

3.10. La stabilirea compoziției betoanelor armate dispers, pentru încercările preliminare în afară de clasa betonului trebuie luați în considerație factorii:

de acțiune a mediului asupra betonului

de compoziție cap. 2, tab. 1.1, 1.2; cap. 3, tab. 3.1 – 3.5;

tehnologici ce includ dimensiunea maximă a granulelor de agregat, raportul dintre lungimea și diametrul fibrelor metalice folosite ca armătură dispersă (l/d) tabelul 2.2;

modul de dozare a componenților BFM și toleranțele la dozarea acestora, modul de transport și intervalul preparare-punere în operă finisare, perioada și temperaturile din perioada execuției, rezistențe la decofrare, livrare, lucrabilitatea betonului.

3.11. Factorii de compoziție, ce influențează proprietățile betoanelor armate dispers în stare proaspătă și întărită sunt prezentați condensat în tabelul 3.6.

Tabelul 3.6. Factorii de compozitie , ce influenteaza proprietatile betoanelor armate dispers in stare proaspata si intarita

3.12. Dozajul minim de ciment pentru betoanele armate dispers va fi cel prevăzut în tabelul urmator Tab. 3.7 ținând cont de limitele de granulozitate a agregatelor folosite în compoziție.

Tab.3.7 Valori maxime si minime pentru compozitia betoanelor in diferite conditii de expunere

3.13. Dozajul maxim de ciment tip I, SRI, și HI inclusiv adaosurile active – SUF pentru betoanele cu agregate 0 – 31 și 0 -16 mm, se recomandă să fie limitat la 600 kg/m3 pentru betoanele armate dispers cu preparate cu agregate 0 – 7 (8) mm. In situația folosirii unor cimenturi cu adaosuri de zgură granulată la măcinare, de tipul II/AS-S 42,5 respectiv II/A-S 52,5 dozajele maxime de ciment sunt limitate la 700 kg/m3 în astfel de situații nu se vor folosi adaolsuri de SUF la prepararea betoanelor armate dispers.

3.14. Dozajul minim de ciment în cazul betoanelor de înaltă rezistență este de 400 – 450 kg/m3 în funcție de dozajul SUF.

3.15. In cazul betoanelor armate dispers ce trebuie să asigure un anumit grad de impermeabilitate tabelul 3.7, este obligatoriu ca raportul A/C să nu depășească valorile:

– 0,56 pentru gradul de impermeabilitate ro410

– 0,52 pentru gradul de impermeabilitate ro810

– 0,45 pentru gradul de impermeabilitate ro12

3.16. Dimensiunea maximă a granulelor agregatelor se stabilește având în vedere de la pct. 3.6. din prezentul ghid și următoarele reguli din tehnologia betonului:

– φmax agregat < = 1/3 din grosimea plăcilor;

– φmax agregat < = 1/5 din dimensiunea minimă a recipienților sau monolitizărilor

– φmax agregat < = 1/6 din dimensiunea minimă a recipienților sau monolitizărilor.

3.17. Lucrabilitatea betonului armat dispers la locul de punere în operă se stabilește experimental având în vedere prevederile din tabelul 3.8.

3.18. Pentru stabilirea compozițiilor betoanelor armate dispers sunt parcurse următoarele etape:

a) Se stabilește tipul de ciment conform tabelelor 3.7 și 3.4a, 3.4b sau pe baza prevederilor proiectului lucrării ce se execută care trebuie să fie în acord cu prevederile tabelului 3.7;

b) Se stabilește tipul și dozajul de fibre metalice pe baza datelor din tabelul 2.2 și cap. 3.3. sau conform prevederilor proiectului lucrărilor ce se execută;

c) Se stabilește dozajul de adaosuri minerale inerte sau active SUF (dacă este cazul ) conform pct. 3.6.;

d) Se stabilește dimensiunea maximă a granulelor agregatului folosit, având în vedere prevederile de la pct. 3.6 și 3.13. ;

f) Se stabilește preliminar cantitatea de apă de preparare a BFM, A´ conform tabelului 3.9;

g) Dozajelede ciment preliminare pentru betoanele armate dispers de clalsele C16/20 … C45/55 se stabilesc aplicând relația (3,1):

C = (3.1)

In relația (3.1.) A/C este raportul maxim stabilit conform pct. 3.17 în funcție de clasa betonului, clasa de expunere și clasa cimentului. Dozajul preliminar de ciment C se compară cu dozajul minim indicat în tabelul 3.7, în funcție de limitele de granulozitate ale agregatului folosit, reținându-se dozajul cu valoara cea mai ridicată:

Tabelul 3.8 Lucrabilitatea BMF la locul de punere in opera

Tabelul 3.9. Cantitatile orientative de apa de preparare pentru BMF

h) pentru betoanele de înaltă rezistență (înaltă performanță) de clasele C50/60 … C100/115 cantitatea de apă de preparare A´, se stabilește pornind de la o cantitate de apă de preparare de 160 ± 15l/m3, în funcție de clasa betonului, tipul și clasa cimentului, adaosul de SUF, tipul superplastifiantului utilizat și rapoarte A/C indicate în tabelul 3.5;

i) se stabilește dozajul minim de aditivi având în vedere recomandările din agremente și rezultatele testelor de comopatibilitate în cazul superplastifianților;

j) se obține cantitatea de agregate în stare uscată cu formula (3.2) și se repartizează pe sorturi:

(3.2.)

în care ρ(ag), ρ(c), ρ(suf), ρ(ad), ρ(fm), reprezintă densitățile aparente ale agregatelor , cimentului, SUF, aditivului și fibrelor metalice în kg/m3. P(ag) este obținut prin determinări de laborator sau estimat după cum urmează:

– pentru agregate de balastieră = 2700 kg/m3

– pentru agregate de natură calcaroasă = 2300 – 2700 kg/m3

– pentru agregate granitice = 2700 kg/m3

– pentru agregate bazaltice = 2900 kg/m3

-ρ(c) = 3000 kg/m3 pentru cimentul cu adaosuri;

– ρ(c) = 3100 kg/m3 pentru cimenturile de tip I, SRI și HI

– ρ(suf) = 2000 kg/m3

– ρ(ad) conform document de calitate

– ρ(fm) = 7850 kg/m3

-P = volumul de aer oclus la prepararea betonului care se estimează egal cu 2% (20 dm3/m3) în cazul betoanelor cu lucrabilitate S2, S3 preparate fără aditivi sau aditivi pe bază de NFS cu 1% (10 dm3/m3 ) pentru betoanele preparate cu aditivi MFS;

– C´, A´, SUF, Ad și FM reprezintă dozajele de ciment, apă, SUF, aditivi și fibre metalice stabilite conform pct. 3.18. a-i.

3.19. Pentru efectuarea încercărilor preliminare, se calculează compoziția pentru un volum de beton de 30-40 l și se prepară amestecul într-un malaxor (betonieră) de laborator, în care se introduc materialele componente în ordinea următoare:

– agregate în stare uscată

– fibre metalice

– cimentul

– o cantitate de 1/2 … 2/3 din apa de preparare

– se malaxează betonul 30 – 45ʺ

– se adaugă restul de apă în care s-a dizolvat soluția de aditiv și se amestecă în continuare încă 2 minute.

3.20. Pe betonul proaspăt preparat, conform pct. 3.19, se determină lucrabilitatea și în funcție de valoarea acesteia se stabilește dacă cantitatea de apă de preparare folosită este coresunzătoare. Dacă lucrabilitatea nu se încadrează în domeniul prestabilit, se procedează astfel:

– se adaugă treptat apă, dintr-un cilindru gradat, în situația în care lucrabilitatea este mai redusă (și eficiența și procentul de aditiv folosit sunt cunoscute din alte lucrări sau testări recente) ;

– se reface amestecul cu cantitatea de apă mai mică în situația în care lucrabiltatea este mai mare decât cea prestabilită;

– se stabilește compoziția de bază, prin determinarea cantității de apă de preparare A și se recalculează cantitățile de ciment, agretate, SUF, aditiv și fibre.

3.21. Pentru determinarea rezistențelor mecanice și impermeabilității se prepară 3 amestecuri de beton de 40 l fiecare cu următoarele compoziții:

– compoziția de bază stabilită conform pct. 3.20

– 2 compoziții suplimentare, prima cu dozajul de ciment majorat și cea de-a doua cu dozajul de ciment redus, după cum urmează:

cu ± 7%, însă minim 25 kg ciment pentru betoanele armate dispers de clalsele C16/20 … C45/55

cu ± 8 – 9%, însă minim 40 kg ciment pentru betoanele armate dispers de clasele C50/60 … C100115

cantitățile de apă, agregate și fibre metalice din compozițiile de beton suplimentare se mențin egale cu cele din compoziția de bază

în situația în care la efectuarea calculelor pentru compozițiile suplimentare, cu dozaj redus de ciment rezultă un dozaj mai redus comparativ cu dozajul minim prevăzut în tabelul 3.7, pentru asigurarea durabilității betonului se renunță la această compoziție suplimentară deoarece nu are aplicabilitate

în cazul compozițiilor de beton de înaltă rezistență cu dozaje majorate de aseenea se renunță la prepararea compozițiilor ce depășesc dozajul maxim indicat la pct. 3.13

3.22. Din fiecare din cele trei compoziții de beton armat dispers preparate se confecționează pentru încercări minim 12 epruvete cubice, confecționarea, păstrarea și încercarea epruvetelor se va înscrie în registrul de laborator și vor fi avute în vedere la analiza rezultatelor. Pentru determinarea rezistențelor BFM preparat cu superplastifianți, întărite fără tratament termic se recomandă următoarele termene de încercare: 18-24 ore; 36 ore; 3,7 și 28 zile.

La determinarea rezistenței BFM întărite cu tratament termic în condițiile concrete de producție, epruvetele confecționate vor fi în număr suficient pentru încercarea a trei epruvete pentru fiecare fază din procesul tehnologic (decofrare, livrare, transferul forțelor de precomprimare 28 zile etc.).

3.23. Se adoptă pentru producție compoziția preliminară din beton armat dispers care la dozajul minim de ciment asigură exigențele prestabilite , pentru lucrabilitate, rezistențele și gradul de impermeabilitate prevăzute în proiectele elementelor sau lucrărilor pentru diferite faze.

Pentru trecerea de la rezultatele încercărilor prieliminare lafabricație valoarea rezistenței la 28 zile și gradul de impermeabilitate trebuie să fie cel puțin egale cu valorile din tabelul 3.10.

Tab. 3.10

Tab. 3.11

*) Societatilor ce asigura in productia BFM gradul III de omogenitate nu le este permis sa execute elemente sau lucari din BFM de clasele C50/60…C100/115

6.25. In cazuri urgente pentru execuția lucrărilor din BFM de clasele C16/20 … C45/55 se poate adopta preliminar compoziția betonului pe baza rezistenței obținute la vârsta de 7 zile prevăzută în tabelul 3.9 corectată conform pct. 3.24 la care s-a obținut rezultatele următoare:

– minim 70% pentru BFM preparate cu cimenturi cu întărire normală

– minim 80% pentru BFM preparate cu cimenturi cu întărire rapidă.

Compoziția astfel stabilită se va corecta pe baza rezultatelor înregistrate la 28 zile.

3.26. In situațiile în care prin proiectele de elemente prefabricate nu sunt prevăzute rezistențele pe baze tehnologice la încercările preliminare, vor fi avute în vedere rezisențele indicate în tabelul 3.12.

Tabelul 3.12 Rezistentele pe faze tehnologice la incercarile preliminare recomandate

3.27. Pe parcursul producției de beton armat dispers cu fibre metalice se va face corecția compozițiilor pe baza încercărilor efectuate curent, pentru determinarea umidității, granulozității, sorturilor și amestecurilor de agregate, pentru a se respecta parametrii compoziției adoptate în poroducție.

3.28. Incercarea și interpretarea rezultatelor obținute în producția curentă pentru fiecare clasă de BFM se va face conform:

– codului de practică pentru lucrările din beton, beton armat și beton precomprimat pentru lucrările executate monolit;

– codului de practică pentru execuția elementelor prefabricate din beton, beton armat și beton precomprimat pentru elementele prefabricate.

In funcție de rezultatele obținute la prelucrarea rezultatelor, compozițiile de BFM stabilite prin încercările preliminare se mențin sau se modifică corespunzător condițiilor de producție și exigențelor pentru asigurarea calității și coformității elementelor și structurilor realizate.

Capitolul 4. PROPRIETĂȚI MECANICE ȘI DE DEFORMAȚIE ALE BETOANELOR ARMATE DISPERS

4.1. Cercetări experimentale privind caracteristicile mecanice ale betoanelor armate dispers cu fibre metalice

4.1.1. Generalități

Betonul armat dispers cu fibre este un material cu caracteristici apropiate de cele ale unui compozit multifazic, prezentând proprietăți mecanice aproiate după toate direcțiile, fibre conferind izotropie noului material. In acest condiții, apare deosebit de rațională armarea locală cu ajutorul fibrelor, respectiv turnarea locală a unor betoane cu fibre metalice în zonele elementelor și structurilor de rezistență supuse la solicitări statice și dinamice importante./4.1/

Noțiunea de ductilitate reprezintă capacitatea unui element sau a unui sistem structural de a se deforma plastic, pastrându-și nealterată capacitatea de rezistență.

Ductilitatea reprezintă o masă concludentă a unui sistem structural de a disipa energie – deci siguranța unei structuri este mai mare, atunci când disiparea energiei se face printr-un număr mare de articulații plastice./4.2/

Se vor evidenția caracteristicile de deformare ale betonului armat cu fibre metalice prin încercări pe epruvete și elemente în vederea modelării comportării sub încărcări.

4.2. Caracteristicile experimentale

Stabilirea compoziției betonului constă în alegerea materialelor componente și precizarea consumurilor la un metru cub de beton preparat astfel încât să se asigure cu un consum optim de materiale rezistențe superioare, o lucrabilitate corespunzătoare a amestecului proaspăt și dacă sunt necesare, calități suplimentare impuse de condițiile de exploatare ale construcțiilor./4.3/

In vederea metodologiei de stabilire a compoziției betonului, trebuie cunoscute următoarele:

clasa betonului – C20/25;

caracteristicile elementelor ce urmează a se executa, distanța între armături este mică, care implică o granulozitate a agregatelor de 0-16 și o lucrabilitate L4;

condițiile de transport;

condițiile de punere în operă;

condițiile de întărire – normale.

Locul de utilizare a betonului armat dispers cu fibre metalice fiind cunoscut impune folosirea unui beton cu un raport A/C, pentru obținerea unui beton cu o contracție cât mai mică.

S-a ajuns, după încercări preliminare, la lurmătoarea compoziție a betonului:

ciment de tipul II BS 32,5 – 430 kg/mc;

agregate de râu – 1542 kg/mc;

(sort:1=510 kg/mc; sort :2= 400 kg/mc; sort:3=632 kg/mc)

apă – 193,5 litri/mc;

fibre metalice cu capete îndoite – 40 kg/mc ( 1,6%)

Fibrele metalice cu capete îndoite sunt folosite în prezent la diferite tipuri de lucrări avand următoarele particularități:

independente, galvanizate și cu capete îndoite, acest tip de fibre au raporltul geometric (l/d) mai mic pentru a evita aglomerări în timpul procesului de preparare;

lipite în mănunchi cu un ancolant solubil solubil, care la amestecare în contact cu apa se dizolvă și facilitează o dispersie uniformă (fig.4.1 )./4.4/

Fig. 4.1 Tipuri de fibre metalice cu capete indoite,independente sau grupate

Pentru prepararea betonului s-au utilizat fibre metalice cu următoarele caracteristici:

raport geometric mare ( l / d = 50 ) pentru fibra metalică cu lungimea lf = 50 mm și (l / d = 44 ) petru fibra metalică cu lungimea lf = 35 mm, aceste fibre au lungimi mai mari decât cea critică;

capetele îndoite, fiind necesar un efort mai mare pentru a fi smulse fig.4.2

oțelurile folosite pentru obținerea fibrelor sunt de calitae superioară;

Fig.4.2 Profilarea la capete prin indoire a fibrelor metalice/4.5/

sunt galvanizate cu oxizi de zinc în proporție de 30 g/m2, conferind o protecție anticorozivă la agenții chimici exteriori a fibrelor poziționate la suprafața elementelor structurale, comparativ cu alte tipuri de fibre.

Datorităcalităților fibrelor metalice enumerate betoanele obținute prin armare dispersă prezintă proprietăți superioare față de betoanele obișnuite, astfel:

fibrele metalice liitează, de la cele mai mici încărcări, procesul de microfisurare, iar în momentul în care fisurile își fac apariția, fibrele care traversează fisura preiau o parte din tensiuni, împiedicând astfel propagarea acestora;

fibrele conferă betonului obișnuit o ductilitate mărită, proprietate necesară atunci când se urmărește realizarea unor structuri cu o comportare bună la acțiuni seismice;

betonul armat dispers prezintă o rezistență mare la încovoiere, compresiune, șoc și la uzură, ca urmare a unei distribuții spațiale omogene a fibrelor.

Pentru stabilirea caracteristicilor fizico-mecanice ale betonului armat cu fibre metalice s-au făcut încercări pe tipuri de epruvete confecționate cu rețeta menționată, păstrate și încercate în condițiile prevăzute de normele românești actuale.

Epruvetele au avut următoarele forme:

cuburi cu latura de 141 mm

cilindri cu înălțimea 320 mm și aria secțiunii transversale de 200 cm2.

4.3. Determinări experimentale

4.3.1. Determinarea caracteristicilor mecanice ale betonului.

Rezistențele betonului sunt determinate prin încercarea unor probe cu forme diferite (cilindri, cuburi, prisme, elemente la scară redusă) și dimensiuni până la rupere.

In practică sunt folosite frecvent două tipuri de determinări pentru:

controlul calității betonului, probele sunt confecționate din beton care se toarnă în șarje la o anumită lucrare și păstrate în condițiile prescrise de normativele în vigoare;

determinarea rezistențelor reale, probele sunt extrase cu freze speciale – carotiere, din elementul structural investigat al unei structuri de rezistență existente.

Pentru ca rezultatele obținute să poată fi comparate cu valaorile date în normative este necesară respectarea unor criterii standard pentru determinarea acestora.

Sunt reglementate modurile de determinare a rezistențelor mecanice și care reprezintă mărimi convenționale stabilite prin încercări de scurtă durată./4.6/

Determinările cele mai frecvent utilizate sunt prezentate în tabelul 4.1.

Tabel 4.1. Incercari uzuale folosite pentru determinarea rezistentei betonului

4.3.1.1. Rezistența la compresiune a betonului

Rezistența la compresiune a betonului constituie o caracteristică reprezentativă a calității acestuia, deoarece permite obținerea unor indicații suficient de precise asupra modului de comportare a materialului la diferite solicitări, asupra proprietăților de deformare și a durabilității betonului.

Rezistența la compresiune s-a detrminat pe cilindri, cuburi și fragmente de prismă.

Se analizează modul de rupere a betonului simplu și a betonului armat dispers cu fibre metalice sub acțiunea solicitărilor de compresiune pe diferite tipuri de epruvete, determinându-se, pe cale experimentală, valorile rezistențelor la compresiune.

In urma încercărilor efectuate se face aprecierea calității betonului și pe baza valorilor rezistențelor obținute, încadrarea betonului încercat în clasa corespunzătoare.

Clasa betonului este definită pe baza rezistenței caracteristice fck cil (fck cub), care este rezistența la compresiune în N/mm2 determinată pe cilindri de 150 x 300mm sau pe cuburi cu laturade 150 mm, la vârsta de 28 zile, sub a cărei valoare se pot situa cel mult 5% din rezultate./4.7/

In tabelul 4.2 sunt prezentate clasele de beton conform definiției anterioare și corespondența orientativă cu vechile notații.

Tabelul 4.2. Clasele de beton (conf : NE 012-2007 si C 140-86)

Clasele de beton care nu se regăsesc în normele europene și care rămân valabile până la intrarea în vigoare a Romcodurilor de proiectare (conf. cu Eurocodul 2) sunt date în tabelul 4,3.

Tabelul 4.3.Claselede beton valabile temporar (conf: NE 012-2007 si C 140-86)

Rezistența la compresiune a betonului armat cu fibre de oțel se calculează cu ajutorul testelor standard, fie pe cilindri sau pe cuburi.

Principiile de proiectarese bazează pe rezistența caracteristică de 28 zile, definită ca valoare a rezistenței sub care se consideră că cedează nu mai mult de 5% din totalul determinărilor posibile ale rezistenței entru volumul betonului analizat.

Betonul cu fibre întăriteste clasificat în funcție de rezistența sa la compresiune în tipuri de rezistență a betonului armat cu fibre, care se referă la rezistența cilindrului ffck sau rezistența cubului ffctm,fl (Tabelul 4.4). Aceste tipuri de rezistență sunt aceleași pentru și betonul simplu /4.8/.

Tabelul 4.4. Clasele de beton (conf: metodei de proiectare σ – ε, RILEM)

Clasele de rezistență la compresiune, pentru betoanele armate dispers cu densitate normală sau a celor grele, recomandate a fi utilizate sunt date în tabelul 4.5.

Valoarea fck,cil, reprezintă rezistența caracteristică în N/mm2 la 28 zile determinată pe epruvete cilindrice de 300-150 mm, iar valoarea fck,cub reprezintă rezistența caracteristică în N/mm2,

Determinată la 28 zile pe epruvete cubice cu latura de 150 mm.

Notarea betoanelor armate dispers se face cu indicativul BFM așezat înaintea clasei betonului ex. BFM C20/25, etc. /4.9/.

Tabelul 4.5 Clasele de beton (conf: Reglementarii romanesti din 2003 GP-075-02)

Rezistența la compresiune se calculează cu relația:

fck = N/mm2 (4.1)

Planul de prelevare și criteriile de conformitate în cazul în care este folosit betonul preparat în stații se face având în vedere două opțiuni:

opțiunea 1 – conformitatea bazată pe probe prelevate din lot;

opțiunea 2 – conformitate bazată pe certificatul de calitate a betonului.

La determinarea rezistenței la comresiune, există două criterii de conformitate/4.10/:

Criteriul 1 – se aplică în cazul în care conformitatea este verificată considerând rezultatele a6 sau mai multe probe notate: x1, x2,…x6…xn.

Rezistențele la compresiune trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

(4.2)

Unde:

X n este valoarea medie a rezistențelor obținute;

X min este valoarea minimăa rezistențelor obținute;

S n este abaterea standard;

Sn =

fck – este rezistența caracterstică la compresiune a betonului la 28 zile, în funcție de clasa betonului, determinată pe cilindri sau cuburi;

λ si k – sunt constante ce depind de numărul de probe și gradul de asigurare cerut (tabelul 4.4);

n – este numărul de probe de control

Tabelul 4.6- Numarul de probe si gradul de asigurare

Criteriul 2 – se aplică în cazul în care conformitatea este apreciată considerând rezultatele a 3 probe: x1 , x2 , x3 .

4.3.1.2 Rezistența cilindrică – Rcil

Determinarea rezistenței la compresiune a betonului pe epruvete cilindrice este practicată ca metodă oficială în stabilirea clasei betonului.

Rezistența folosită pentru determinarea clasei betonului s-a determinat pe cilindri cu diametrul de 160 mm, înălțimea de 320 mm și aria secțiunii transversale de 200 cm2 /4.11/

Valoarea rezistenței la compresiune se determină cu relația:

= [N/mm2] (4.3)

unde: Pmax – este forța de rupere, citită pe cadranul presei, cu precizia de 1% în cazul încercărilor efectuate în lalboratoare de spelcialitate și de 3% în laboratoare de șantier;

Ab – este aria nominală a secțiunii de beton Ab =

Rezistența caracteristică la compresiune pe cilindri se determină cu relația:

= fck = N/m2 (4.4)

Incercarea epruvetelor se face la presa de 300 tf, înainte de aplicarea forței se măsoară dimensiunile epruvetei (două diametre perpendiculare la fața superioară și două la fața inferioară, patru lungimi pe patru generatoare diametral opuse).

Se va urmări modul de cedare a epruvetelor în funcție de modul de acționare (centric sau excentric) și se vor face observații în lelgătură cu acesta.

Pe cilindri încercați la compresiune (aria secțiunii de 200 cm2), s-a obținut rezistența medie, cu

care se pot calcula rezistența medie cubică aplicând formula: = (4.5).

Tabel 4.7. Determinarea rezistenței la compresiune pe cilindri

Deteriorările ce apar pe capetele superioare ale cilindrilor sunt mai pronunțate prin strivire locală, la cilindri realizați din beton simplu comparativ cu cei din beton armăt dispers cu fibre, aceiași situație se păstrează și în cazul fisurilor.

Se poate sublinia avantajul fibrelor asupra modului de deteriorare al probelor cilindrice, prin strivire pe capete, deschiderea și lungimea fisurilor la betonul armat dispers în comparație cu cel simplu./4.12/

4.3.1.3. Rezistența cubică – Rcub

Poate fi determinată pe cuburi cu latura de 150 mm (încercare standardizată), 100 mm, 141 mm, 200 mm și 300 mm, funcție de dimensiunea maximă a agregatului și se definește ca fiind tensiunea medie maximă atinsă în procesul de încercare până la ruperea unei epruvete exprimându-se sub forma relației (4.7):

Rc = [N/mm2] (4.6)

Modul de cedare a epruvetelor cubice la compresiune poate fi influențat de:

existența sau inexistența frecări între probă și platanele presei de încercat;

contactul (uniform sau neuniform) între probă și platane;

viteza de creștere a valorii tensiunii medii aplicate epruvetei.

In condiții standard de încercare (contact perfect între platane și fețele epruvetei, platane perfect curate, viteza de încercare 50 N/sec., pentru creșterea tensiunii aplicate) s-a obținut o rezistență medie la lcomprlesiune determinată pe cuburi cu latura de 141 mm.

Tabel 4.8 – Determinarea rezistenței la compresiune pe cuburi

Aceasta arată că betonul obținut prin armare dispersă cu fibre metalice (eventual inițial ca un beton de clasa C20/25)se poate încadra, în funcție de rezistența caractgeristică la compresiune, în clasa C25/35.

Cuburile din beton simplu prezintă o cedare clasică, „două trunchiuri de con suprapuse, cu bazele mici în contact” iar cele ldin beton dispers prezintă o cedare specifică în care fibrele au tendința de a păstra fisurile nedeschise, creând impresia de epruvetă nedistrusă./4.13/

Se poate evidenția avantajul fibrelor asupra modului de cedare al probelor cubice, mai evident la betonul simplu comparativ cu cel armat dispers.

4.3.2. Deformațiile betonului

Deformațiile betonului se pot clasifica în funcție de cauze:

variații de temperatură, specifice tuturor stărilor de agregare a materiei;

spontane de contrație sau umflare, care însoțesc procesul de întărire a betonului;

stările de tensiuni impuse de acțiunea încărcărilor și care în funcție de intensitatea tensiunilor și pe durata de menținere a lor pot avea caracter elastic, vâscos sau plastic.

4.3.2.1. Modulul de deformație, modulul de elasticitate și curba caracteristică a betonului.

Se analizează pe baza încercărilor efectuate, modul în care se deformează betonul sub acțiunea solicitări de compresiune se calculează modulul de elasticitate și se trasează curba caracteristică a betonului.

Plecând de la o serie de relații empirice stabilite de diverși cercetători se poate calcula, funcție de rezistența la compresiune, valorile modulului de elasticitate.

Pe baza rezultatelor astfel obținute se fac observații asupra calității betonului, se stabilește clasa betonului în funcție de modulul de elasticitate obținut, a modulului de cedare și a calității agregatelor.

Modulul de deformație al betonului se utilizează în calculul rigidității secțiunilor, pentru evaluarea eforturilor secționale sau a deformațiilor unei structuri de rezistență, pentru calculul la fisurarea al elementelor de beton armat sau la verificarea tensiunilor într-o anumită etapă de solicitare.

Betonul, datorită structurii sale neomogene, prezntă la încărcare o curbă caracteristică care de la cele mai mici valori ale sarcinii se abate de la linia dreaptă, abatere ce creșe odată cu încărcarea. Din această cauză pentru beton nu poate fi definit, în accepțiunea cunoscută, un modul de elasticitae ci un modul de deformație.

Modulul de deformație reprlezintă limita raporltului creșterii eforltului unitar în raport cu creșterea deformației specifice, atunci când aceasta din urmă tinde spre zero.

Ebp = (4.7)

Tinând seama de natura deformațiilor betonului sub sarcini de scurtă durată se pot defini următorii moduli:

modulul de elasticitate longitudinal

modulul de elasticitate transversal

modulul deformațiilor longitudinale totale (elastice și neelastice).

Modulul de elasticitate longitudinal Eb este definit ca tangenta trigonometrică a unghiului format între axa absciselor (ε) și tangenta geometrică în origine la curba caracteristică (fig. 4.10).

Ebp = tgα= (4.8)

Modulul de elasticitate nu depinde de intensiitatea tensiunii aplicate (σ), dar permite evaluara deformației elastice care corespunde oricărei tensiuni. Se admite că modulul de elasticitate al betonului are aceeași valoare atât la compresiune cât și la întindere./4.14/

Fig. 4.3 Definirea modulilor betonului

Modulul de elasticitate transversal Gb este definit cu relația:

Gb = (4.9)

unde: υ – reprezintă coeficientul lui Poisson, care la beton variază între 0,15 – 0,20 (conform normelor românești) și este constant υ = 0,2 (conform normelor internaționale). Aceste valori sunt valabile numai pentru domeniul σb < R0.

Modulul deformațiilor longitudinale totale Eb’ (modulul de elasticitate-plasticitate) este definit ca și modul secant (fig.4.3 ) și reprezintă raportul între tensiunea σb și deformația total εb:

Eb’ = tgα’= (4.10)

Pentru o valoare a tensiunii date: σb= Eb εb = Eb ̀εb

Știind că: εe = εb – εpl = (1 – λ)Eb

se poate scrie : Eb’ = (1 – λ)Eb .

In practica de proiectare, se utilizează curent parametrul Eb (modul de elasticitate)și mai rar Eb ̀ (modul de elasticitate-plasticitate).

Intre valoarea modulului deelasticitate și rezistențala compresiune axială există o strânsă dependență, ca urmare toți factorii care influențează într-un sens sau altul rezistența la compresiune, vor influența în același mod și valoarea modulului de elasticitate . Și pentru că determinarea valorii modulului de elasticitate presupune folosirea unei aparaturi care nu este la îndemâna tuturor laboratoarelor, în practică, valoarea acestuia se determină cu ajutorul unor relații empirice.

Graff: Eb = (daN/cm2)

CEB-FIB : Eb= (N/mm2)

EC2 : (N/mm2)

ACI : (N/mm2)

Regula amestecurilor : Ec = EfVf+(1-Vf)Em

unde:

ρb – este densitatea specifică aparentă a betonului (kg / m3),

Rb , Rck , fck – rezistența medie la compresiune a betonului,

Ec – modulul de elasticitate al compozitului (beton armat dispers cu fibre metalice),

Ef – modulul de elasticitate al fibrei metalice (Ef = 210000 N/mm2),

Em – modulul de elasticitate al matricei (beton de clasă C20/25,)

Eb = 30000 N/mm2

Vf – fracția procentuală de fibră din compozit (identică cu procentul de armare)

μ = 1,6%

4.3.2.2. Determinarea pe cale experimentală a modulului de elasticitate

Modulul de elasticitate longitudinal se poate determina pe cale experimentală cu o precizie acceptabilă, efectuând un număr de 3-5 cicluri de încărcare – descărcare până la o tensiune inferioară limitei de microfisurare (fig.4.4), deformația remanentă obținută după fiecare ciclu de încărcare – descărcare este din ce în ce mai mică, „consumându-se” treptat deformațiile de natură vâscoasă. Are loc o ecruisare a betonului, acesta comportându-se la un moment dat elastic.

Fig. 4.4 Determinarea modulului de elasticitate Eb

Determinarea experimentală a valorii modulului de elasticitate se face pe epruvete de formă cilindrică (A = 200 cm2 și h = 32 cm sau A = 100 cm2 și h = 22,6 cm) în funcțiede dimensiunile maxime ale agregatului utilizat.

Sunt și cazuri când valoarea modulului de elasticitate se poate determina și pe epruvete de formă prismatică cu secțiunea de 100 x 100, 150 x 150 sau 200 x 200 mm și înălțimea de 3-5 orin latura secțiunii. Folosirea cilindrilor conduce la obținerea unor rezultate mai bune, deoarece este eliminat fenomenul de concentrare a tensiunilor la colțuri.

Epruvetele sunt confecționate și păstrate în condițiile prevăzute de normativele în vigoare, încercarea acestora efectuându-se la vârsta de cel puțin 28 de zile de la data turnării betonului.

In timpul încercării este necesară asigurarea unei creșteri uniforme a efortului (5±2 daN/cm2/s) și totodată, presa la care se face încercarea trebuie să fie capabilă să păstreze valoarea sarcinei aplicate și în timpul efectuării citirilor. (cu o abatere de ±5 % ).

Rezultatele obținute pe cicluri de încărcare – descărcare sunt preluctate sub formă de tabele. Sunt calculalte apoi deformațiile specifice pentru fiecare treaptă de încărcare. Pentru fiecare ciclu de încărcare-descărcare se calculealză o valoare a modulului de elasticitate, ca raport între efortul unitar maxim din beton și deformația specifică elastică corespunzătoare.

Valoarea modulului de elasticitate a betonului se obține ca valoare medie pentru cele 3-5 cicluri de încărcare-descărcare. Astfel valoarea obținută este comparată cu rezultatele determinate cu ajutorul formulelor empirice și cu valoarea corespunzătoare clasei de beton din care au fost confecționate epruvetele.

Pe baza rezultatelor experimentale s-au obținut valori ale modulilor de elasticitate medii pentru betoane armate dispers cu fibre metalice, inferioare modulului de elasticitate corespunzător clasei de beton obținute prin încercări pe cuburi cu latura de 141 mm./4.15/

Tabelul 4.9 Determinarea modului de elasticitate E, pe cale experimentala

Tabelul 4.10 Determinarea modului de elasticitate E, pe cale teoretica /4.16/

4.3.2.3. Trasarea curbei caracteristice a betonului

Se face prin încărcarea unei epruvete cilindrice în trepte până la pierderea capacității de rezistență. Epruvetele sunt echipate și încercate la fel ca pentru determinara modulului de elasticitate.

Cu ajutorul valorilor determinate ale deformațiilor specifice măsurate pentru tensiunile corespunzătoare fiecărei trepte de încărcare se trasează curba caracteristică. Aceasta se obține prin unirea punctelor corespunzătoare deformațiiilor specifice ε și a tensiunilor din beton σ, de aceea curba caracteristică mai este numită și curba ε – σ./4.17/

Fig.4.5 Curba caracteristica efort-deformatie ε – σ pentru beton simplu ,BFM-lf=35mm ,BFM-lf=50mm

Capitolul 5. CONCLUZII

Capitolul 1 cuprinde o clasificare generală a fibrelor care s-au utilizat de-a lungul timpului în diferite domenii de activitate precum și fibrele folosite în construcții pentru realizarea betoanelor armate dispers.

In capitolul 2 s-au analizat materialele care intră în compoziția betoanelor armate dispers cu fibre metalice, iar în capitolul al treilea este prezentată metodologia de proiectare a betoanelor armate dispers cu fibre metalice conform ”Ghidului pentru stabilirea criteriiilor de performanță și a compozițiilor pentru betoanelor armate dispers cu fibre metalice”.

Programul experimental prezentat urmărește soluționarea unor aspecte de ordin tehnologic privind prepararea unor astfel de betoane și asigurarea unei distribuții omogene a fibrelor în amestec, fără a fi diminuată conlucrarea fibră-matrice.

Se analizează stadiul actual al utilizării betoanelor cu armătură dispersă, prezintă principalele tipuri de fibre existente, mecanismul de conlucrare fibră-matrice precum și proprietățile mecanice și de deformație ale betoanelor armate dispers.

Betonul armat cu fibre metalice are caracteristici de comportare mai bune decât betonul tradițional, lucru dovedit în studiile anterioare. Calitatea materialului de a controla fenomenul de fisurare și capacitatea de a prelua deformații sporite precum și rezistențele mecanice mai mari ale BFM față de betonul nearmat, îndrumă să propunem folosirea acestui tip de beton în armarea zidăriilor cu goluri mari.

Se apreciază că o parte din aspectele prezentate in acest capitol au constituit o bază de date utilă care a stat la baza alegerii clasei de beton , a tipului de fibre metalice cu care s-a armat betonul, modului de realizare si de punere in opera a betonului folosit la armarea zidariilor din BCA.

Capitolul I. PROPRIETATILE DE DEFORMABILITATE ALE ZIDARIEI DIN BCA CONFORM CODULUI CR6-2013

INTRODUCERE

Caracteristicile de deformabilitate ale zidariei sunt extrem de importante intrucat ele definesc comportarea acestora pana la cedare. Astfel curba s-ε obtinuta pe cale experimentala, simultan cu modulul de elasticitate permit prin analize numerice evaluarea la diferite intervale de timp a rezistentelor si deformatiilor elementelor din zidarie si a structurilor in ansamblul lor. Aceasta evaluare se poate realiza prin una din metodele de calcul neliniar.

In lipsa unor date experimentale caracteristicile (curba s-ε; E si G ) pot fi utilizate cele prevazute in codurile de specialitate; in cazul de fata cele prevazute in CR -6-2013.

Relatia efort unitar – deformatie specifica ( curba s-ε)

Pentru calculul rezistentei si al rigiditatii tuturor elementelor de constructie din zidarie, pentru toate situatiile de proiectare, se folosesc diferite tipuri de relatii efort unitar-deformatie specifica s-ε legi constructive care schematizeaza comportarea reala a zidariei. Acestea depind de valorile caracteristice ale rezistentelor fk si de valorile de proiectare fd .

Rezistenta unitara caracteristica la compresiune a zidariei

Rezistenta unitara caracteristica la compresiune fk a zidariei cu elemente din argila arsa si cu elemente de BCA, executata cu mortar pentru utilizare generala (G), pentru incarcari normale pe planul rosturilor orizontale, va fi calculata, in functie de rezistentele unitare la compresiune ale elementelor pentru zidarie si a mortarului cu relatia:

fk = K fb0.70 fm 0.30

unde notatiile sunt:

K – constanta care depinde de tipul elementului pentru zidarie,

fb – rezistenta la compresiune standardizata a elementului pentru zidarie pe directia normala pe rosturile orizontale in N/mm2

fm – rezistenta medie la compresiune a mortarului in N/mm2

Pentru zidariile executate cu elemente din argila arsa si din BCA cu mortar pentru utilizare generala (G), valorile K sunt date in tabelul 1.

Tab.1.

Valorile rezistentei caracteristice fk pentru zidarie cu elemente din BCA, cu rezistenta standardizata fb = 3.0 -8.0 N/mm2 , cu mortare cu rezistente M2.5 –M15, calculate cu formula (1.1) sunt date in tabelul 2.

Tab.2.

In CR-6-2013 sunt propuse urmatoarele relatii s-ε:

Liniara

Liniar – dreptunghiulara

Parabolic – dreptunghiulara

b) c)

Legea de forma „parabolic – drepunghiulara” poate fi inlocuita cu o lege conventionala (c.) de forma „liniar- drepunghiulara” avand valoarea deformatiei specifice:

εml,conv = 2/3 εml

Raportul μ=εmu / εml defineste ductilitatea de material a zidariei.

Valorile diagramei de proiectare fd(ε) se obtin din valorile diagramei caracteristice fk(ε) cu relatia:

fd(ε) = fk(ε) / γM

Forma legii s-ε depinde de :

Caracteristicile elementelor pentru zidarie

Tipul mortarului

Modul de testere si de umplerea rosturilor

Detreminarea relatiei s-ε si a parametrilor caracteristici εml si εmu se va face prin incercari la compresiune efectuate conform SR EN 1052-1.

Valoarea deformatiei specifice ultime (εmu) utilizata pentru calculul rezistentei si al rigiditatii tuturor partilor / elementelor de constructie din zidarie se va limita, indiferent de rezultatele incercarilor, astfel:

pentru elementele din argila arsa din grupa 1: εmu≤ 3.5 ‰;

pentru elementele din argila arsa cu goluri verticale din grupa 2 : εmu≤ 2.0 ‰;

pentru elementele din argila arsa cu golouri verticale din grupa 2S si pentru elementele din BCA forma legii s-ε si valorile εml si εmu vor fi declarate conform 1.1. (12), cu limitarea εmu≤ 2.0 ‰;

Prevederile referitoare la calculul rezistentei de proiectare a zidariei si la calculul deplasarilor partilor / elementelor de constructie din zidarie precum si prevederile din P100 – 1 privitoare la valorile factorului de comportare q si la numarul maxim de niveluri peste sectiunea de incastrare, se aplica diferentiat in functie de forma si de parametrii legii s-ε.

In lipsa datelor rezultate din incercari experimentale la compresiune, determinarea relatiei s-ε si a parametrilor caracteristici se face in felul urmator :

Pentru toate situatiile de proiectare, in cazul zidariilor pentru care forma legii s-εsi parametrii εml si εmu nu sunt cunoscute / nu sunt declarate, calculul rezistentei si rigiditatii tuturor partilor/ elementelor de constructie din zidarie se va face in urmatoarele conditii:

legea s-ε va fi considerata „liniara” (fig.);

valorile modulilor de elasticitate longitudinal si transversal se vor reduce cu 25%;

deformatia specifica ultima εmu va fi luata egala cu:

pentru elementele din argila arsa din grupa 1: εmu – 0.8 x 3.5 2.8‰;

pentru elemente din argila arsa cu goluri verticale din grupa 2 si 2S si pentru elemente din BCA εmu – 0.8 x 2.0 – 1.6 ‰;

Modulul de elasticitate al zidariei

1.3.1 Modulul de elasticitate longitudinal

Pentru calculul deformatiilor longitudinale ale tuturor partilor/ elementelor de constructie din zidarie simpla (ZNA) se folosesc, in functie de situatia de proiectare respectiva, urmatoarele valori ale modulului de elasticitate longitudinal:

modulul de elasticitate secant de scurta durata, Ez;

modulul de elasticitate de lunga durata, Ez,ld.

Modulul de elasticitate secant de scurta durata Ez va fi determinat prin incercari conform SR EN 1052 – 1 .

In absenta valorilor determinate, modulul de elasticitate secant de scurta durata al zidariei nearmate (Ez), executata cu elemente pentru zidarie din grupele 1,2 si 2S, cu mortar pentru zidarie pentru utilizare generala (G) sau cu mortar pentru rosturi subtiri (T), cu toate rosturile complet urmplute cu mortar, se va calcula cu relatiile:

a. Ez = 1000 fk pentru elemente din argila arsa;

b. Ez = 800 fk pentru elemente din BCA;

Pentru zidariile executate cu elemente cu imbinare de tip „nut si feder) si pentru zidariile cu rosturi verticale neumplute cu mortar, valoarea modulului de elasticitate de scurta durata trebuie declarata pentru fiecare tip de element.

In cazul zidariei cu armaturi in rosturile orizontale valorile Ez stabilite ca mai sus vor fi majorate cu 10%.

In conditiile enuntate mai sus modulul de elasticitate echivalent de scurta durata al zidariei confinante (ZC) si al zidariei cu inima armata (ZIA) se va calcula cu relatia:

EZC(ZIA) =Ez IZ + Eb Ib / IZ + Ib

unde notatiile sunt urmatoarele:

Ez si Eb – modulii de elasticitate longitudinali ai zidariei si betonului

Iz si Ib – momentele de inertie ale sectiunilor de zidarie si de beton , calculate in raport cu axele principale de inertie ale peretelui.

In cazul zidariei confinate cu armaturi in rosturile orizontale (ZC+AR), valorile date de relatia de mai sus

se vor majora cu 10%.

Modulul de elasticitate de lunga durata Ez,ld se va determina din valoarea modulului secant de scurta durata Ez redusa, pentru a tine cont de efectele curgerii lente, conform relatiei :

EZ,ld = EZ / 1 + Φ∞

unde Φ∞ este constanta finala de curgere lenta, pentru BCA se va lua 1 – 2,5.

1.3.2 Modulul de elasticitate transversal

Modulul de elasticitate transversal Gz , pentru zidaria nearmata, cu elemente pentru zidarie din argila arsa din toate grupele (1,2, 2S) si din BCA, se determina cu relatia:

Gz = 0,4 Ez

unde:

Ez este modulul de elasticitate secant de scurta durata, cu valorile corespunzatoare situatiei de proiectare respective, stabilite anterior.

In lipsa unor date stabilite prin incercari, modulul de deformatie transversala echivalent pentru zidaria confinata (ZC) si zidaria cu inima armata (ZIA) se va calcula cu relatia:

GZC(ZIA) = 0,40 EZC(ZIA)

Capitolul III. Determinarea pe cale experimentala a caracteristicilor de deformatie ale zidăriilor realizate cu blocuri de BCA și betoane armate dispers

3.2 Confectionarea modulelor de zidarie din BCA

Cele trei module de zidarie simpla au avut urmatoarele dimensiuni : lungime ls= 91cm, inaltime hs= 100cm, grosime ts= 30cm , zidaria sa realizat din blocuri de BCA cu dimensiunile de lu= 600 mm, hu= 250 mm si tu= 300 mm; si s-a folosit un mortar de zidarie M2,5 iar rostul de 10 mm.

Fig.1.

module de zidarie prevazute cu gol vertical in numar de trei au avut dimensiunile de 200 x 200 mm pentru confinarea cu beton armat dispers cu fibre metalice , a zidariei. Dimensiunile modulului de zidarie este la fel cu cele ale modulelor nearmate. Modulele au fost realizate din BCA cu dimensiunile de lu = 600 mm, hu = 250 mm si tu = 300 mm; si s-a folosit un mortar de zidarie M2,5 iar rostul de 10 mm. In golurile verticale s-a turnat un beton de clasa C16/20 realizat cu fibre metalice de tipul WHS 50/09/H . Reteta de beton este in conformitate cu normativul NE–12/1–2007( Normativ pentru producerea betonului si executarea lucrarilor din beton, beton armat si beton precomprimat ) si cu ghidul GP-075-02 „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre metalice”.

Fig.2.

3.3 Incercarea zidariei de BCA la compresiune

Incercarile s-au realizat in cadrul Laboratorului Facultatii de Constructii. Dupa ce probele au fost fixate in locul de incercare s-a asigurat ca distributia incarcarii se se faca pe toata suprafata elementului.

Solicitarea la compresiune a probelor s-a facut cu o presa hidraulica.

Pentru masurarea fortelor s-a folosit o doza de forta de 1000KN iar pentru inregistrarea datelor s-a folosit un sistem de achizitie de date HBM Spider 8 si programul Catman Easy.

Pentru evaluarea deformatiilor fiecare modul de zidarie a fost echipat cu 4 ceasuri comparatoare mecanice, doua pe o fata si doua ape cealalta fata. Ceasurile au fost asezate ca si in figura de mai jos.

Incarcarea elementelor pentru masurarea rezistentei la compresiune

S-a aplicat incarcarea uniform distribuita la partea superioara a elementului. Forta a fost marita constant atfel incat ruperea sa apara in maximum 30 minute de la inceperea incarcarii.

Pentru determinarea modulului de elesticitate fiecare proba a fost supusa la mai multe cicluri de incarcare-descarcare mergandu-se pana la un efort sr = 0.33 din efortul maxim la care a rezistat prima proba .

Inregistrarea datelor:

Pentru fiecare proba s-a intocmit un buletin de incercare in care s-au inregistrat urmatoarele date:

numarul probei

dimensiunile sectiunii incarcate a elementului

incarcarea maxima Fmax(N)

Incarcarea la care a aparut prima fisura

fisurile au fost numerotate si s-au marcat pe probe

s-au urmarit marimea si evolutia fisurilor in timp

s-a inregistrat timpul scurs de la inceputul determinarii pana in momentul cedarii probei

Proba 1 – Zidaria simpla BCA

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 1

Proba 2 – Zidaria simpla BCA

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 2

Proba 3 – Zidaria simpla BCA

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 3

Proba 4 – Zidarie din BCA cu gol vertical armata cu BFM clasa C16/20

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 4 armata

Proba 5 – Zidarie din BCA cu gol vertical armata cu BFM clasa C16/20

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 5 armata

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) pentru proba 6 armata

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) zidarie BCA simpla

Relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) zidarie BCA armata in golurile verticale cu BFM C16/20

Comparatia intre relatia efort unitar – deformatie specifica (s-ε) a zidariei BCA simple si cea armata

3.4 Determinarea pe cale experimentala a modulului de elasticitate

3.4.1 Determinarea modulului de elasticitate longitudinal pentru zidaria nearmata

3.4.2 Determinarea modulului de elasticitate longitudinal pentru zidaria armata cu beton atat dispers in golul vertical

3.4.3 Determinarea pe cale teoretica a modulului de elasticitate secant de scurta durata pentru zidaria nearmata –CR6-2013

Ez = 800 fk = 2,18 x 800 = 1744 N/mm2

Determinarea pe cale teoretica a modulului de elasticitate secant de scurta durata pentru zidaria nearmata –CR6-2006

Ez = 850 fk = 2,18 x 850 = 1853 N/mm2

3.4.4 Determinarea pe cale teoretica a modulului de elasticitate secant de scurta durata pentru zidaria armata –CR6-2013

EZC(ZIA) =Ez IZ + Eb Ib / IZ + Ib = 3312 N/mm2

3.4.5 Determinarea modulului de elasticitate de lunga durata pentru zidaria nearmata

EZ,ld = EZ / 1 + Φ∞ = 767.33 N/mm2

unde Φ∞ =1.5

3.4.6 Determinarea modulului de elasticitate de lunga durata pentru zidaria armata

EZ,ld = EZ / 1 + Φ∞ = 1523,6 N/mm2

3.4.7 Determinarea modulului de elasticitate transversal pentru zidaria nearmata

Gz = 0,4 Ez = 0.4 x 1918 = 767.2 N/mm2

3.4.8 Determinarea modulului de elasticitate transversal pentru zidaria armata

GZC(ZIA) = 0,40 EZC(ZIA) = 0.4 x 3809 = 1523.6 N/mm2

C O N C L U Z I I

Analiza rezultatelor experimentale conduc la urmatoarele concluzii:

Relatia s-ε se apropie de deformata liniara, atat la zidaria simpla cat si pentru cea prevazuta cu beton armat dispers, deformata prevazuta in CR 6-2013

Capacitatea portanta si deformatia maxima creste la zidaria prevazuta cu beton armat dispers. Capacitatea portanta creste cu aproximativ 59% si deformatia ultima cu 12%

Modulul de elasticitate obtinut pe cale experimentala la zidaria simpla difera cu 10% fata de modulul de elasticitate determinat teoretic

Raportul intre modulul de elasticitate a zidariei cu beton armat dispers cel a zidariei simple este de 1,10.

2.2 Rezistenta zidariei la forfecare in rost orizontal SR EN 1052-3 determinata pe cale experimentala

2.2.1 Rezistenta unitara caracteristica a zidariei la forfecare

Rezistenta unitara caracteristica initiala a zidariei la forfecare sub efort unitar de compresiune egal cu zero fvk0 a fost obtinuta din rezultatele incercarilor pe zidarie efectuate avand ca document normativ de referinta SR EN 1052-3:2003. In acest standard se stabileste metoda de determinare a rezistentei initiale la forfecare in planul rosturilor orizontale ale zidariei, cu ajutorul unui modul de zidarie incercat la forfecare.

Rezistenta initiala la forfecare a zidariei sa dedus din rezistenta modulelor de zidarie incercate pana la rupere..

Rezistenta initiala la forfecare se defineste prin curba regresiei liniare pentru un efort nul.

2.2.2 Materiale folosite la realizarea elementelor de zidarie:

Sa masurat continutul de umiditate in masa elementelor pentru zidarie de silico-calcar si BCA conform EN 772-10.

Mortarul folosit trebuie sa respecte procedura de amestecare si valorile de imprastiere conform conditiilor din EN 998-2. Mortarul folosit a fost acelasi ca si la modulele de zidarie incercate la comptresiune si anume un mortar de clasa M2,5.

S-au prelevat esantioane de mortar proaspat, epruvete de 40x40x160 mm si s-a determinat rezistenta medie la compresiune in momentul incercarii modulelor de zidarie conform EN 1015-11.

2.2.4 Pregarirea si pastrarea modulelor de zidarie

S-au relizat trei module de zidarie simpla si trei module de zidarie amate cu beton cu fibre metalice cu dimensiunile conform SR EN 1052-3 in cazul nostru :

ls = 300 mm

tbj = 10 mm

h2 = ( h1- tbj ) / 2 = 95mm

2.2.5 Pastrarea si conditionarea modulelor de zidarie

Modulele de zidarie au fost incercate la 28 de zile si sa determinat si rezistenta la compresiune a mortarului la aceeasi varsta conform EN 1015-11.

2.2.6 Modul de lucru

2.2.6.1 Pozitionarea modulului de zidarie in masina de incercare

Se sprijina extremitatile modulului de zidarie in masina de incercare conform (fig. 2) cu ajutorul placilor de otel de minimum 12mm grosime si utilizand o slefuire corespunzatoare daca este necesar, care sa asigure un contact bun. Diamertul rolelor de sarcina trebuie sa fie de 12mm cu o lungime de cel putin tu .

Sarcina se aplica in centrul placii de otel superioare fixata pe bile.

Zidaria simpla nearmata

FIG.2

Zidaria armata cu beton cu fibre metalice

2.2.7 Interpretarea rezultarelor

In cazul zidariei simple la toate cele trei probe ruperea s-a produs intre mortar si piatra de zidarie iar in cazul zidariei armate cu BFM ruperea s-a produs prin fisurarea elementului pana la cedare.

2.2.8 Calculul

Se calculeaza rezistentele la forfecare si efortul de precompresiune pentru fiecare modul de zidarie cu exactitate de 0,01 N/mm2, cu ajutorul formulelor urmatoare:

Zidaria nearmata – valori medii

ƒνoi = Fi,max / 2Ai = 0,038 N/ mm2,

Zidaria armata cu beton cu fibre metalice – valori medii

ƒνoi = Fi,max / 2Ai = 0,74 N/ mm2

2.2.9 Evaluarea rezultatelor

Determinarea pe cale experimentala a rezistentei la compresiune si a modulului de elasticitate a betonului celular autoclavizat BCA-GBN50

1. Determinarea rezistentei la compresiune –normativ de referinta SR EN 771-1:2003

Principiu

Pentru incercarea la compresiune s-au confectionat sase epruvete de forma prismatica de 100x100x300mm din BCA GBN 50.

Dupa realizare, epruvetele se aseaza si se centreaza pe platanul masinii de incercare la compresiune. Se aplica o sarcina uniform distribuita si marita in mad continuu pana la rupere. Pentru inregistrarea deplasarilor peobele au fost echipate cu juguri pe care s-au atasat doua

Suprafata de incercat

Suprafata bruta a suprafetei de incercat a fiecarei epruvete se calculeaza in milimetrii patrati inmultind lungimea cu latimea fiecarei epruvete.

Mod de lucru

Asezarea epruvetelor in masina de incercare

Se curata suprafetele portante ale masinii de incercare stergandu-le si se indeparteaza toate particulele de pe suprafetele epruvetei.Se aliniaza epruveta cu grija in centrul platanului.

Aplicare forta

La inceput se utilizeaza orice viteza de aplicare a fortei, apoi la aproximativ jumatate din forta maxima preconizata , se regleaza viteza astfel ca forta maxima sa fie atinsa la minimum 1 min. Se noteaza forta maxima obtinuta.

Calculul si exprimarea rezultatelor

Se calculeaza rezistenta fiecarei epruvete impartind forta maxima atinsa la suprafata incercata care corespunde suprafetei brute a elementelr destinate sa fie asezate pe un strat complet de mortar. Se exprima rezultatul cu exactitate de 0,1 N/mm2.

Evaluare rezultate

Se calculeaza rezistenta la compresiune efectuand media rezistentelor epruvetelor individule cu exactitate de 0,1 N/mm2.

Determinarea modulului de elasticitate a elementelor de zidarie din BCA

Modulul de elasticitate longitudinal se poate determina pe cale experimentala cu o precizie acceptabila, efectuand un numar de 10 cicluri de incarcare- descarcare pana la o tensiune inferioara limitei de microfisurare.

Determinarea experimentala s-a facut pe epruvete de 100x100x300 mm. Epruvetele s-au confectionat si s-au pastrat pana in momentul incercarii in conditiile prevazute de normativele in vigoare.

Modul de elasticitate Ez = 1917 N/mm2

Bibliografie

[1] Andreica A.H., Alcătuirea și calculul elementelor de construcție, Editura U.T.PRES Cluj-Napoca, 2000

[2] Pop, I. și Madularu, I. Aplicatii ale Ingineriei Seismice, UT Press, Cluj-Napoca 2009

[3] Omran Jamal Amin Sultan, Contrubuții privind comportarea zidăriilor armate sub acțiuni seismice, Teză de doctorat, U.T.C.-N. 1996

[4] Pop, I., Madularu, I., Pop, I. M., Observations concerning seismic protection of buildings in Romania,International Conference CONSTRUCTIONS 2008, vol. III, pag. 297-304, Cluj-Napoca, 2008

[5] Negoita, Al. și alții Inginerie Seismica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1985

Normative, ghiduri și reglementări

[1] „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre

metalice”, indicativ GP-075-02, Reglemetare tehnica 2003.(Cap 2si 3)

[2] P100-1/2006 Cod de proiectare seismică. Partea I.

[3] CR6 – 2006 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie.

[4] NE–12 /1– 2007 Normativ pentru producerea betonului si executarea lucrarilor din beton, beton

armat si beton precomprimat

[5] P100-1/2013 Cod de proiectare seismică. Partea I.

[6] CR6 – 2013 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie.

Standarde

SR EN 771 – 1 Elemente pentru zidărie de argilă arsă

SR EN 772 – 1 Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea I. Determinarea

rezistenței la compresiune

SR EN 998 – 2 Specificate a mortarelor pentru zidărie. Partea II . Mortare pentru zidărie

SR EN 1052 – 1 Metode de încercare a zidăriei. Partea I. Determinarea rezistenței la compresiune

SR EN 1052 – 2 Metode de încercare a zidăriei. Partea II .

Determinarea rezistenței la incovoiere

SR EN 1052 – 3 Metode de încercare a zidăriei. Partea III. Determinarea rezistentei la forfecare

SR EN 1052 – 4 Metode de încercare a zidăriei. Partea IV.

Determinare rezistentei la forfecare ,tinand seama de umiditatea inclusa

[1] Stoian V., Nagy-György T., Dan D., Gergely J., Daescu C., Materiale compozite pentru construcții,

Ed.Politehnica Timișoara, (2004).(/1.4/,/1.5/,/1.6/)

[2] Gherman L., Studiul elementelor de costructii din lianti minerali armati cu fibre, rezumatul tezei

de doctorat, (2007).(/1,2/,/4,1…/4.17/)

[3] Taranu N., Bejan L., Mecanica mediilor compozite armate cu fibre,Ed. Cermi(2005). (/1.1/, /1.6/)

[4] Taranu N., Secu Al., Decher El, Isopescu D. (1992) Structuri din materiale compozite si asociate, Ed.

U.T. Iasi.

[5] Manea Daniela.,Materiale compozite (2003), U.T. PRES.

Standarde, normative, ghiduri și reglementări

[1] „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre

metalice”, indicativ GP-075-02, Reglemetare tehnica 2003.(Cap 2si 3)

[2] STAS 2320-72- Incercari pe betoane si mortare. Tipare metalice demontabile pentru confectionarea

epruvetelor.

[3] STAS 10107/0-90, Constructii civile si industriale. Calculul si alcatuirea elementelor structurale din beton armat si beton precomprimat.

[4] Normativ C140-86 – Normativ pentru executarea lucrarilor de beton si beton armat.

[5] STAS 1275-88, Incercari pe betoane. Incercari pe betonul intarit. Determinarea rezistentelor mecanice.

Bibliografie

[1] Andreica A.H., Alcătuirea și calculul elementelor de construcție, Editura U.T.PRES Cluj-Napoca, 2000

[2] Pop, I. și Madularu, I. Aplicatii ale Ingineriei Seismice, UT Press, Cluj-Napoca 2009

[3] Omran Jamal Amin Sultan, Contrubuții privind comportarea zidăriilor armate sub acțiuni seismice, Teză de doctorat, U.T.C.-N. 1996

[4] Pop, I., Madularu, I., Pop, I. M., Observations concerning seismic protection of buildings in Romania,International Conference CONSTRUCTIONS 2008, vol. III, pag. 297-304, Cluj-Napoca, 2008

[5] Negoita, Al. și alții Inginerie Seismica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1985

Normative, ghiduri și reglementări

[1] „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre

metalice”, indicativ GP-075-02, Reglemetare tehnica 2003.(Cap 2si 3)

[2] P100-1/2006 Cod de proiectare seismică. Partea I.

[3] CR6 – 2006 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie.

[4] NE–12 /1– 2007 Normativ pentru producerea betonului si executarea lucrarilor din beton, beton

armat si beton precomprimat

[5] P100-1/2013 Cod de proiectare seismică. Partea I.

[6] CR6 – 2013 Cod de proiectare pentru structuri din zidărie.

Standarde

SR EN 771 – 1 Elemente pentru zidărie de argilă arsă

SR EN 772 – 1 Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea I. Determinarea

rezistenței la compresiune

SR EN 998 – 2 Specificate a mortarelor pentru zidărie. Partea II . Mortare pentru zidărie

SR EN 1052 – 1 Metode de încercare a zidăriei. Partea I. Determinarea rezistenței la compresiune

SR EN 1052 – 2 Metode de încercare a zidăriei. Partea II .

Determinarea rezistenței la incovoiere

SR EN 1052 – 3 Metode de încercare a zidăriei. Partea III. Determinarea rezistentei la forfecare

SR EN 1052 – 4 Metode de încercare a zidăriei. Partea IV.

Determinare rezistentei la forfecare ,tinand seama de umiditatea inclusa

[1] Stoian V., Nagy-György T., Dan D., Gergely J., Daescu C., Materiale compozite pentru construcții,

Ed.Politehnica Timișoara, (2004).(/1.4/,/1.5/,/1.6/)

[2] Gherman L., Studiul elementelor de costructii din lianti minerali armati cu fibre, rezumatul tezei

de doctorat, (2007).(/1,2/,/4,1…/4.17/)

[3] Taranu N., Bejan L., Mecanica mediilor compozite armate cu fibre,Ed. Cermi(2005). (/1.1/, /1.6/)

[4] Taranu N., Secu Al., Decher El, Isopescu D. (1992) Structuri din materiale compozite si asociate, Ed.

U.T. Iasi.

[5] Manea Daniela.,Materiale compozite (2003), U.T. PRES.

Standarde, normative, ghiduri și reglementări

[1] „Ghid pentru stabilirea criteriilor de performanta si a compozitiilor pentru betoanele armate dispers cu fibre

metalice”, indicativ GP-075-02, Reglemetare tehnica 2003.(Cap 2si 3)

[2] STAS 2320-72- Incercari pe betoane si mortare. Tipare metalice demontabile pentru confectionarea

epruvetelor.

[3] STAS 10107/0-90, Constructii civile si industriale. Calculul si alcatuirea elementelor structurale din beton armat si beton precomprimat.

[4] Normativ C140-86 – Normativ pentru executarea lucrarilor de beton si beton armat.

[5] STAS 1275-88, Incercari pe betoane. Incercari pe betonul intarit. Determinarea rezistentelor mecanice.