Beton Precomprimat Bazele Calcului R-Pascu

  • Published on
    23-Nov-2015

  • View
    47

  • Download
    10

Embed Size (px)

DESCRIPTION

calcul beton

Transcript

<ul><li><p>UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCII BUCURETI </p><p>BETON PRECOMPRIMAT </p><p>- BAZELE CALCULULUI - </p><p>Radu Pascu </p><p>Bucureti 2008 </p></li><li><p> I </p><p>CUPRINS </p><p>1.Introducere......................................................................................5 </p><p>1.1 Definiia betonului precomprimat..........................................................5 </p><p>1.2 Procedee de precomprimare.................................................................5 1.2.1 Precomprimare prin prentinderea armturilor 6 1.2.2 Precomprimare prin postntinderea armturilor 6 </p><p>1.3 Avantaje, inconveniente i domeniie de utilizare................................7 </p><p>1.4 Scurt istoric...........................................................................................8 </p><p>2. Materiale i metode de precomprimare......................................9 </p><p>2.1 Betonul...................................................................................................9 </p><p>2.2 Armturi pentru beton precomprimat.................................................9 </p><p>2.3 Alte materiale........................................................................................12 2.3.1 Tecile pentru armturi postntinse 12 2.3.2 Mortarul de injecie 13 </p><p>2.4 Dispozitive de ancorare........................................................................13 2.4.1 Ancoraje active 13 2.4.2 Ancoraje fixe 15 </p><p>2.5 Pretensionarea armturilor..................................................................16 </p><p>3. Comportarea sub ncrcri (stadii de lucru)..............................18 </p><p>3.1 Evoluia eforturilor unitare n armtur i n beton n faza iniial..........................................................................................................18 </p><p>3.1.1 Armturi prentinse 18 3.1.2 Armturi postntinse 19 3.1.3 Controlul pretensionrii 20 </p><p>3.2 Tirani.....................................................................................................21 </p><p>3.3 Grinzi......................................................................................................24 </p></li><li><p> II </p><p>4. Determinarea eforturilor n armtur..........................................28 </p><p>4.1 Pierderi de tensiune..............................................................................28 </p><p>4.2 Variabilitatea pierderilor de tensiune..................................................29 </p><p>4.3 Calculul pierderilor de tensiune la armturi prentinse.....................29 4.3.1 Pierderi de tensiune la ancoraj 29 4.3.2 Pierderi de tensiune din frecare pe traseu 30 4.3.3 Pierderi de tensiune datorit tensionrii succesive 30 4.3.4 Pierderi de tensiune datorit tratamentului termic 31 4.3.5 Relaxarea armturilor n faza iniial 32 4.3.6 Curgerea lent a betonului 33 4.3.7 Relaxarea armturilor n faza final 34 </p><p>4.4 Calculul pierderilor de tensiune la armturi postntinse...................34 4.4.1 Pierderi de tensiune din frecare pe traseu 34 4.4.2 Pierderi de tensiune la ancoraj 37 4.4.3 Pierderi de tensiune datorit tensionrii succesive 39 4.4.4 Curgerea lent a betonului 40 4.4.5 Relaxarea armturilor 40 </p><p>4.5 Limitarea eforturilor unitare n armturi n faza final ......................41 </p><p>5. Verificri la stri limit ultime.....................................................42 </p><p>5.1 Introducere...........................................................................................42 </p><p>5.2 Verificarea de rezisten n seciuni normale : ntindere.................42 </p><p>5.3 Verificarea de rezisten n seciuni normale : ncovoiere...............42 </p><p>5.4 Verificarea de rezisten la for tietoare.........................................45 </p><p>5.5 Verificarea de rezisten la transfer ................................................47 </p><p>5.6 Verificarea la oboseal........................................................................48 </p><p>6. Verificri la stri limit de serviciu.............................................50 </p><p>6.1 Fisurare.................................................................................................50 6.1.1 Grad de precomprimare 50 6.1.2 Clase de verificare la fisurare 51 6.1.3 Verificarea nchiderii fisurilor normale 52 6.1.4 Verificarea nchiderii fisurilor nclinate 52 6.1.5 Verificarea deschiderii fisurilor normale 52 6.1.6 Verificarea deschiderii fisurilor nclinate 53 </p></li><li><p> III </p><p>6.1.7 Verificarea la fisurare longitudinal 54 </p><p>6.2 Deformaie.............................................................................................55 6.2.1 Verificarea la SLS de deformaie 55 6.2.2 Calculul modulului de rigiditate al seciunii 55 </p><p>7. Calculul zonelor de transmitere..................................................57 </p><p>7.1 Aderena armaturilor preintinse. Lungime de transfer i lungime de ancorare................................................................................................57 </p><p>7.2 Zona de difuzie ..................................................................................58 </p><p>7.3 Verificarea zonelor de transmitere......................................................60 7.3.1 Verificare la compresiune local 60 7.3.2 Verificare la fisurare n planul armturilor 61 7.3.3 Verificare la fisurare ntrel armturi 62 7.3.4 Prevederi constructive 63 </p><p>Bibliografie.......................................................................................65 </p></li><li><p>Introducere 5 </p><p>1 Introducere </p><p>1.1 Definiia betonului precomprimat </p><p>Betonul precomprimat este un beton cu eforturi iniiale de compresiune. </p><p> Motivul introducerii eforturilor iniiale de compresiune este rezistena slab la ntindere betonului. Din aceast cauz elementele de beton armat sunt fisurate sub aciunea solicitrilor, n special a momentelor ncovoietoare, date de ncrcrile de serviciu (Mfis &lt; ME). Consecinele sunt : </p><p> slaba rigiditate (rigiditatea n stare fisurat este circa 20% din cea n stare nefisurat) ; </p><p> creterea deformaiilor (sgeilor) ; coroziunea armturilor este favorizat ; creterea permeabilitii (important n cazul rezervoarelor). </p><p>Trebuie deci evitat sau cel puin limitat fisurarea, i soluia este precomprimarea (vezi Figura 1.1). </p><p>Figura 1.1 Starea de eforturi pe seciune sub aciunea unui moment ncovoietor i a precomprimrii </p><p>Dac prin aplicarea precomprimrii se evit eforturile de ntindere sub aciunile de serviciu, precomprimarea se numete total. Dac se admit eforturi de ntindere, eventual chiar i fisurarea, sub anumite valori reprezentative ale aciunilor (de exemplu n combinaia rar), precomprimarea se numete parial. </p><p>Cea mai frecvent folositmetod de precomprimare este cea cu armturi pretensionate care induc eforturi de compresiune n beton. n continuare se va prezenta numai precomprimarea cu ajutorul armturilor. </p><p>1.2 Procedee de precomprimare </p><p>Procedeele de precomprimare pot fi clasificate n dou categorii principale : precomprimarea prin prentinderea armturilor ; precomprimarea prin postntinderea armturilor. </p><p>Precomprimare total</p><p>ME </p><p>eop </p><p>P - </p><p>- </p><p>+ </p><p>+ </p><p>= </p><p>- - - </p><p>sau </p><p>sau </p><p>Precomprimare parial</p><p>Precomprimare ncovoiere </p></li><li><p>6 Introducere </p><p>1.2.1 Precomprimarea prin prentinderea armturilor </p><p>Prin prentindere se nelege tensionarea armturilor nainte de turnarea betonului. Aceasta presupune c armturile trebuie ntinse rezemnd fie pe cofraj, fie pe culee ancorate n teren. </p><p>Acest procedeu este adaptat n special pentru fabricarea n uzin a unor elemente de dimensiuni limitate : grinzi, grinzioare, fii de planeu, stlpi pentru linii electrice. </p><p>Prefabricarea n uzin permite s se obin : o rezisten mai ridicat a betonului (40 la 55 MPa la 28 zile); o rezisten iniial ridicat, obinut deseori prin tratament termic, pentru a </p><p>accelera rotaia cofrajelor (un ciclu de fabricaie pe zi); o mai bun calitate a produselor : regularitatea rezistenelor, aspect de suprafa </p><p>de calitate ; o reducere a costului manoperei i amortizarea mai rapid a echipamentelor. </p><p>Printre inconveniene amintim dificultatea de a realiza trasee curbe i limitarea dimensiunilor elementelor din cauza gabaritelor limitate de transport. </p><p>Figura 1.2 Stend de precomprimare </p><p>Principalele etape de fabricare ale unui element de beton precomprimat cu armtur prentins sunt urmtoarele : </p><p>1. ntinderea armturilor (toroane sau srme amprentate); 2. Montarea armturilor pasive, urmat de turnarea betonului; tratarea betonului i </p><p>decofrarea; 3. Detensionarea srmelor (toroanelor) la dispozitivele de ancoraj de la </p><p>extremitile stendului de ndat ce betonul a atins o rezisten suficient, ceea ce are ca efect transferul eforturilor ctre beton. </p><p>1.2.2 Precomprimarea prin postntinderea armturilor </p><p>Precomprimarea prin postntinderea armturilor presupune turnarea i ntrirea betonului nainte de tensionarea armturilor. n general, se utilizeaz betonul pentru a prelua reaciunea la ntinderea armturilor. </p><p>Procedeul prin postntinderea armturilor cel mai uzual utilizeaz cabluri introduse n teci (metalice sau din polimeri PEHD sau PP). </p><p>50100 m ancoraj mobil </p><p>ancoraj fix </p><p>elemente prefabricate cablu </p></li><li><p>Introducere 7 </p><p>Avantajele procedeului sunt : posibilitatea de a realiza precomprimarea pe antier, fr a construi culee sau </p><p>cofraje autoportante costisitoare; posibilitatea de a realiza elemente prin asamblarea cu ajutorul precomprimrii a </p><p>unor bolari prefabricai; posibilitatea de a realiza cu uurin trasee curbe. </p><p>Printre inconveniente aminitim consumul de piese metalice (ancoraje) i necesitatea de a injecta un lapte de ciment n teac pentru a proteja armturile mpotriva coroziunii. </p><p>1.3 Avantaje, inconveniente i domenii de utilizare </p><p>Ca principale avantaje ale betonului precomprimat putem cita : </p><p> O mai bun utilizare a materialului pentru c nu exist beton ntins inutil (fisurat), cel puin n cazul precomprimrii totale ; </p><p> O mai bun rigiditate i un raport mai bun ntre greutate i rigiditate ; Betonul situat n jurul armturilor pretensionate fiind permanent comprimat, </p><p>riscul de coroziune al armturilor este mai sczut ; Materialele utilizate avnd caracteristici superioare, rezult o cretere a </p><p>capacitii portante pentru aceeai greutate ; Armturile cu nalt limit de elasticitate utilizate n betonul precomprimat sunt </p><p>mai ieftine, la for egal, dect armturile de beton armat ; Rezistena la oboseal mai bun dect a betonului armat, pentru c betonul </p><p>rmne permanent comprimat ; Un foarte sever control de calitate este implicit realizat la transfer ; Posibilitatea de a asambla elemente prefabricate fr eafodaje i fr </p><p>suprabetonare. </p><p>Ca inconveniente reinem : </p><p> Necesitatea de a realiza betoane mai rezistente ; Necesitatea de a dispune de un personal calificat pentru verificarea dispunerii </p><p>tecilor i cablurilor i pentru tensionarea cablurilor ; Rupere neductil ; Calcule n general mai complexe dect pentru structurile de beton armat (n </p><p>special n cazul elementelor static nedeterminate). </p><p>Domeniile de utilizare rezult din avantajele enumerate mai sus : </p><p> Structurile unde greutatea proprie reprezint o fraciune important din ncrcare, deci elementele de mare deschidere : grinzi de poduri, grinzi de acoperiuri de hale industriale, planee pentru cldiri de birouri sau parcaje etajate ; </p><p> Structurile unde etaneitatea este o condiie esenial : rezervoare, silozuri, conducte, anvelope de reactoare nucleare ; </p><p> Structurile solicitate la oboseal : poduri, piste de aeroport, drumuri, fundaii de maini. </p></li><li><p>8 Introducere </p><p>1.4 Scurt istoric </p><p>Precomprimarea exist sub diverse forme de foarte mult timp, fie sub form natural (arce, boli) fie provocat (cercurile de butoi, roile de biciclet, fierstrul). </p><p>Primele studii asupra precomprimrii betonului dateaz de la sfritul secolului al XIX-lea i nceputul secolului XX : </p><p> CONSIDRE i BACH ncearc s ntrzie fisurarea prin comprimarea betonului i pretensionarea armturilor ; JACKSON (n California) breveteaz n 1886 prima aplicaie a betonului precomprimat ; DOEHRING depune n 1888 un brevet de plci precomprimate cu srme ; KOENER i LUNDT ncearc n 1907 s limiteze fisurarea din ntindere a betonului, dar eforturile lor au nregistrat un eec : efortul de compresiune introdus de armturi era practic anulat de contracia i curgerea lent a betonului. </p><p>FREYSSINET este cel care reuete primul s dezvolte precomprimarea betonului. n 1926 el descoper curgerea lent a betonului. n octombrie 1928 depune un prim brevet privind precomprimarea, intitulat Procedeu de fabricare a elementelor de beton armat . Tot el este cel care a inventat cuvntul prcontrainte (imprimat pentru prima dat ntr-un articol publicat n ianuarie 1933). </p><p>Dup rzboi, asistm la un progres general al betonului precomprimat, cu P. ABELES n Marea Britanie, G. MAGNEL n Belgia, E. FREYSSINET ,si Y. GUYON n Frana, F. LEONHARDT n Germania, T.Y. LIN n Statele Unite, etc. </p><p>n Romnia, primele elemente precomprimate au fost fabricate la nceputul anilor 50 la ntreprinderea 5 Construcii din Braov (ing. M. HALMAGIU). Cercetrile experimentale i dezvoltarea de tehnologii i materiale au continuat la INCERC. Proiectele de elemente prefabricate din beton precomprimat (pentru cldiri) erau elaborate la IPCT. </p><p>Betonul precomprimat era folosit pe scar larg la realizarea elmentelor de acoperi pentru hale industriale. Se folosea de regul procedeul cu armturi preintinse, realizate din toroane sau lie. </p><p>Dup 1989, odat cu scderea dramatic a volumului de investiii, multe fabrici de prefabricate i-au inchis porile. n ultimii 10 ani se constat un reviriment, marcat de deschiderea de noi fabrici, de obicei filiale ale unor firme strine. </p><p>Precomprimarea se folosete (n varianta cu armtur preintins) la grinzi i pane de acoperi pentru hale industriale i centr...</p></li></ul>