Proiectarea structurilor de beton după SR EN 1992-1 (ed. II revizuită, copertă subțire)
curs universitar
În ultima perioadă tehnica betonului armat a înregistrat progrese de neconceput în trecut, concretizate printr-un mare volum de lucrări remarcabile.
Construcţiile din beton armat, având un domeniu larg de utilizare, prezintă o importanţă tehnică şi economică ridicată. Tocmai de aceea susţinerea dezvoltării în acest domeniu este esenţială pentru întreaga industrie a construcţiilor.
Cultul construcţiilor, raportul cheltuieli salariale/materiale, materialele de construcţie disponibile şi tehnologiile prezintă diferenţe mari de la o ţară la alta. Trebuie să luăm în considerare însă o Europă fără graniţe în care tehnologiile şi materialele noi se distribuie rapid, indiferent de poziţia geografică a unei ţări.
Uniunea Europeană favorizează libera circulaţie a produsului construit şi a serviciilor inginereşti, între ţările membre, prin elaborarea directivelor produselor construite (Construction Products Directive - CPD). Parte integrantă a acesteia, o formează elaborarea standardelor destinate proiectării structurilor de rezistenţă.
În ţările membre ale Comunităţii Europene prescripţiile referitoare la proiectarea structurilor prefabricate, atât la nivel de siguranţă cât şi în privinţa principiilor de proiectare au fost foarte diferite. Aceasta era motivul pentru care ţările membre, încă de la începutul anilor 1970 au decis unificarea standardelor în vederea realizării unei pieţi unitare.
Prescripţiile tehnice referitoare la proiectarea structurilor de rezistenţă sunt denumite Eurocoduri pentru Structuri (Structural Eurocods), sau pe scurt Eurocoduri (mai general Standarde EC). În Uniunea Europeană elaborarea acestora a fost încredinţată Comitetului European pentru Standarde (Comité Eurpéen de Normalisation, CEN).
Primele rezultate ale străduinţelor uniformizării standardelor naţionale au apărut la sfârşitul anilor 70 şi tot atunci au apărut primele recomandări de proiectare unitară, aşa numitele Model - Cod-uri (MC). Elaborarea acestora a fost precedată de o activitate pregătitoare care în principal a constat în evaluarea comparativă a standardelor naţionale. Prescripţiile referitoare la proiectarea structurilor din beton au fost comparate cu ajutorul exemplelor numerice, de unde a reieşit clar că nivelul cel mai scăzut de siguranţă l-au avut ţările din estul Europei. Proiectarea după metoda stărilor limită, însă, în aceste ţări se folosea de mult, pe când în ţările vestice încă nu era în uz.
Lansarea reală a programului Eurocod a avut loc în 1989. La această dată ţările membre ale Uniunii Europene s-au decis asupra elaborării reglementărilor proiectării structurilor de rezistenţă, aşa numite prestandarde (ENV).
Creşterea vertiginoasă a volumului de informaţii a permis îmbunătăţirea substanţială a prescripţiilor de proiectare ale căror prevederi reflectă mai fidel comportarea reală a construcţiilor de beton armat conferind o siguranţă mai mare structurilor realizate
Prestandardele au făcut posibil ca anumiţi parametri şi proceduri de calul să poată fi alease în mod diferit în ţările membre. Aceşti parametri în ENV sunt numiţi valori recomandate.
Ţările membre, pe lângă prestandarde, trebuie să pregătească Documente Naţionale de Aplicare (National Application Document, NAD) care conţin proceduri de calcul, explicaţii de interpretare a standardelor în concordanţă cu specificul geografic, meteorologic, etc., respectiv nivelele de siguranţă care decurg din acestea din urmă, pentru ţările respective. Documentele Naţionale de Aplicare nu fac parte din ENV, dar în cadrul unei ţări membre UE cele două se pot folosi doar împreună.
În prezent standardele existente şi Eurocodurile se pot folosi în paralel, urmând ca din anul 2010 în toate ţările Uniunii Europene să se treacă la utilizarea exclusivă a normelor EN.
Din păcate, până în prezent în România nu a apărut Documentul Naţional de Aplicare. Lucrarea de faţă s-a elaborat pe baza standardului SR EN 1992-1 (utilizând valorile recomandate) la care s-au adăugat şi prevederile din noul cod P100-2006.
Prin conţinut şi modul de abordare a subiectelor, manualul se adresează atât studenţilor cât şi inginerilor din proiectare şi execuţie.
Cuprins
PREFAŢĂ
CUPRINS
NOTAŢII PRINCIPALE
1. CONCEPTUL GENERAL DE PROIECTARE
1.1. Reglementări tehnice europene pentru structuri din beton
1.2. Scopul şi cerinţele proiectării
1.2.1. Scopul proiectării
1.2.2. Cerinţe fundamentale
1.2.3. Cerinţe de durabilitate
1.3. Durata de viaţă proiectată
cuprins complet...
1.4. Siguranţa optimă sau riscul acceptabil
1.5. Aplicarea condiţiei de siguranţă la studiul structurilor
1.5.1. Stabilirea unor stări limită
1.5.2. Gestionarea siguranţei structurale
1.5.3. Metodele de calcul
1.6. Semnificaţia coeficientului de comportare sigură β
1.7. Metoda coeficienţilor de siguranţă parţiali (metoda stărilor limită)
1.7.1. Stări limită
1.7.2. Situaţii de proiectare
1.7.3. Principiile de proiectare la stările limită
1.8. Metoda bazată pe analiza comportării sigure
1.9. Analiza structurală
1.9.1. Modelarea comportării structurale
1.9.1.1. Analiza liniară elastică cu sau fără redistribuire
1.9.1.2. Analiza plastică
1.9.1.3. Analiza ne-liniară
1.9.2. Considerarea imperfecţiunilor geometrice şi a efectelor de ordinul II sub încărcări axiale
1.9.3. Efectele secundare ale precomprimării.
1.9.4. Condiţii de ductilitate de ansamblu şi locală
1.9.5. Reguli suplimentare pentru elemente şi structuri prefabricate
2. CARACTERISTICILE DE CALCUL ALE MATERIALELOR ŞI ACŢIUNILOR
2.1. Betonul
2.1.1. Rezistenţele betonului
2.1.2. Deformaţiile elastice
2.1.3. Curgerea lentă şi contracţia
2.1.4 . Diagrama efort-deformaţie
2.1.5. Betonul confinat.
2.1.6. Betonul cu agregate uşoare
2.2. Armături
2.2.1. Armătura nepretensionată
2.2.2. Armătura pretensionată
2.3. Acţiuni în construcţii
2.3.1. Clasificarea acţiunilor
2.3.2. Intensităţile caracteristice ale acţiunilor
2.3.3. Intensităţile de calcul ale acţiunilor
2.3.4. Combinaţia acţiunilor pentru stările limită ultime (fără oboseală)
2.3.5. Combinaţia acţiunilor pentru stările limită de serviciu
3. PROIECTAREA ELEMENTELOR DIN BETON ARMAT ÎN STAREA LIMITĂ ULTIMĂ
3.1. Încovoierea cu sau fără forţă axială
3.1.1. Ipoteze de calcul.
3.1.2. Relaţii de calcul
3.1.3. Dimensionarea grinzilor
3.1.3.1. Secţiuni dreptunghiulare
3.1.3.2. Secţiuni în formă T
3.1.4. Dimensionarea stâlpilor
3.1.4.1. Secţiuni dreptunghiulare
3.1.4.2. Secţiuni circulare şi inelare
3.2. Forţa tăietoare
3.2.1. Determinarea forţei tăietoare de calcul VEd
3.2.1.1. Grinzi simplu rezemate sau continue
3.2.1.2. Elemente structurale participante la preluarea forţelor seismice
3.2.2. Calculul la forţă tăietoare
3.2.2.1. Etapele de calcul
3.2.2.2. Elemente care nu necesită armătură transversală din calcul (VEd < VRd,c)
3.2.2.3. Elemente care necesită armătură transversală din calcul (VEd > VRd,c)
3.2.3. Cazuri speciale de verificare a armăturilor transversale
3.2.3.1. Forfecarea între inima şi placa grinzilor T
3.2.3.2. Verificări ale zonelor de contact dintre betoane turnate în etape diferite
3.2.3.3. Console scurte.
3.2.3.4. Colţurile grinzilor frânte
3.2.3.5. Noduri de cadru
3.2.3.6. Încărcări aplicate pe înălţimea grinzii sau suspendate
3.2.3.7. Goluri în inima grinzilor
3.3. Torsiunea
3.3.1. Stabilirea secţiunii de calcul.
3.3.2. Modelul de calcul la torsiune
3.3.3. Calculul armăturilor pentru preluarea torsiunii
3.4. Străpungerea
3.4.1. Perimetrul de control
3.4.2. Determinarea efortului de calcul vEd
3.4.3. Calculul la străpungere
3.4.3.1. Etapele de calcul.
3.4.3.2. Capacitatea portantă la străpungere a plăcilor fără armătură specifică (vEd < vRd,c)
3.4.3.3. Capacitatea portantă la străpungere a plăcilor cu armătură specifică (vEd > vRd,c)
3.5. Încărcări locale
3.6. Verificarea în starea limită de oboseală
3.6.1. Eforturi pentru verificarea la oboseală
3.6.2. Procedeul de verificare a armăturilor
3.6.3. Procedeul de verificare a betonului
4. VERIFICAREA ÎN STĂRILE LIMITĂ DE EXPLOATARE.
4.1. Limitarea eforturilor.
4.2. Fisurarea
4.2.1. Controlul fisurării fără calcul direct
4.2.2. Calculul deschiderii fisurilor
4.3. Deformaţii
4.3.1. Verificarea fără calculul explicit
4.3.2. Verificarea săgeţilor prin calcul
5. REGULI DE ALCĂTUIRE CONSTRUCTIVĂ
5.1. Reguli generale pentru armare
5.1.1. Stratul de acoperire cu beton
5.1.1.1. Acoperirea minimă cu beton, cmin
5.1.1.2. Toleranţe admisibile în poziţia armăturilor
5.1.2. Distanţa dintre barele longitudinale
5.1.3. Ancorarea şi înnădirea armăturilor pentru beton armat
5.1.3.1. Ancorarea armăturilor
5.1.3.2. Înnădirea armăturilor
5.1.4. Ancorarea şi cuplarea armăturilor pretensionate
5.1.4.1. Ancorarea armăturilor preîntinse
5.1.4.2. Ancorarea armăturilor postîntinse
5.1.4.3. Cuplarea armăturilor pretensionate
5.2. Reguli de armare pentru elemente structurale
5.2.1. Plăci.
5.2.1.1. Grosimi
5.2.1.2. Dispoziţii privind armătura din încovoiere
5.2.1.3. Dispoziţii privind armarea la forţă tăietoare
5.2.1.4. Plăci tip dală.
5.2.1.5. Realizarea golurilor în plăci
5.2.1.6. Armarea plăcilor frânte (rampa scări şi podest)
5.2.1.7. Centuri
5.2.2. Grinzi
5.2.2.1. Forma şi dimensiunile secţiunii transversale
5.2.2.2. Dispoziţii constructive privind armarea longitudinală
5.2.2.3. Dispoziţii constructive privind armarea transversală
5.2.2.4. Armarea la torsiune
5.2.2.5. Armarea de suprafaţă
5.2.2.6. Armarea în jurul golurilor
5.2.3. Stâlpi
5.2.3.1. Forma şi dimensiunile secţiunii transversale
5.2.3.2. Armătura longitudinală de rezistenţă
5.2.3.3. Armătura transversală
5.2.4. Noduri de cadre
5.2.4.1. Tipuri de noduri monolite
5.2.4.2. Armarea colţului de cadru monolit
5.2.4.3. Armarea nodurilor superioare monolite
5.2.4.4. Armarea nodurilor de cadre etajate monolite
5.2.5. Pereţi din beton armat (diafragme)
5.2.5.1. Forme şi dimensiuni
5.2.5.2. Armarea pereţilor
5.2.5.3. Armarea riglelor de cuplare
5.2.5.4. Armarea intersecţiilor de pereţi la rezervoare şi bazine
5.3. Reguli suplimentare pentru elemente şi structuri prefabricate
5.3.1. Planşee
5.3.1.1. Elemente prefabricate de suprafaţă
5.3.1.2. Alcătuirea planşeelor
5.3.1.3. Decofrarea şi montajul elementelor de suprafaţă
5.3.2. Grinzi
5.3.2.1. Forma şi dimensiunile secţiunii transversale
5.3.2.2. Aparate de reazem
5.3.2.3. Montajul grinzilor prefabricate
5.3.3. Stâlpi
5.3.3.1. Forma şi dimensiunile stâlpilor
5.3.3.2. Îmbinarea stâlpilor
5.3.3.3. Montajul stâlpilor
5.3.4. Noduri de cadru
5.3.4.1. Tipuri de noduri
5.3.4.2. Noduri articulate.
5.3.4.3. Noduri rigide sau semirigide
5.3.5. Pereţi
5.3.5.1. Forma elementelor prefabricate
5.3.5.2. Îmbinarea elementelor prefabricate
5.3.5.3. Decofrarea şi montajul panourilor
6. PROTECŢIA ELEMENTELOR DE BETON ARMAT ŞI PRECOMPRIMAT ÎMPOTRIVA INCENDIILOR
6.1. Criterii de rezistenţă la incendiu
6.2. Aprecierea rezistenţei la foc a unui element structural
6.2.1. Efectele incendiilor
6.2.2. Tabelele de calcul
6.2.2. Metode simplificate de calcul
6.3. Măsuri suplimentare de protecţie împotriva focului la elementele din beton armat
7. EXEMPLU DE PROIECTARE PENTRU O STRUCTURĂ DIN BETON ARMAT
7.1. Planşeu curent din placă armată pe o direcţie, grinzi secundare şi principale
7.1.1. Date de proiectare
7.1.2. Alegerea materialelor
7.1.3. Predimensionarea secţiunilor de beton
7.1.4. Placa
7.1.4.1. Evaluarea acţiunilor
7.1.4.2. Calculul static
7.1.4.3. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.1.4.4. Ancorarea armăturilor
7.1.5. Grinda secundară (nervura)
7.1.5.1. Evaluarea acţiunilor
7.1.5.2. Calculul static
7.1.5.3. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.1.5.4. Determinarea rotirii θE
7.1.6. Grinda principală
7.1.6.1. Evaluarea acţiunilor
7.1.6.2. Calculul static
7.1.6.3. Dimensionarea armăturilor
7.1.6.4. Verificarea grinzii în stare limită de serviciu
7.1.7. Stâlpul central
7.1.8. Fundaţia
7.2. Planşeu curent din placă armată pe două direcţii şi grinzi
7.2.1. Date de proiectare
7.2.2. Placa
7.2.2.1. Evaluarea acţiunilor
7.2.2.2. Calculul static
7.2.2.3. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.2.3. Grinda transversală GR1-25x50
7.2.3.1. Evaluarea încărcărilor şi calculul static
7.2.3.2. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.2.4. Grinda longitudinală GR2-25x45
7.2.4.1. Evaluarea încărcărilor şi calculul static
7.2.4.2. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.2.4.3. Ancorarea armăturilor longitudinale şi stabilirea lungimilor
7.3. Planşeu curent fără grinzi
7.3.1. Date de proiectare
7.3.2. Evaluarea acţiunilor
7.3.3. Proiectarea planşeului dală la moment încovoietor
7.3.3.1. Calculul static
7.3.3.2. Dimensionarea armăturilor de rezistenţă
7.3.4. Verificarea la străpungere
7.3.4.1. Stabilirea forţei de străpungere VEd
7.3.4.2. Perimetrul de control
7.3.4.3. Capacitatea la străpungere a dalei fără armătură specifică
7.3.4.4. Calculul armăturilor transversale necesare la străpungere
7.3.4.5. Ancorarea armăturilor
ANEXE
I. CERINŢE DE DURABILITATE
I.1. Generalităţi
I.2. Clase de expunere.
I.3. Cerinţe minime la stabilirea compoziţiei betonului
II. MODELAREA GEOMETRICĂ LA ELEMENTELE STRUCTURALE
II.1. Definirea elementelor structurale
II.2. Determinarea lăţimii efective a plăcii
II.3. Deschiderea efectivă a plăcilor şi grinzilor
II.4. Reducerea momentelor pe reazeme
III. IMPERFECŢIUNI GEOMETRICE
IV. CRITERII PENTRU NEGLIJAREA EFECTELOR DE ORDINUL II
IV.1. Criterii pentru elemente izolate
IV.2. Criterii pentru structuri
V. METODE DE CALCUL AL EFECTELOR DE ORDINUL II SUB ÎNCĂRCĂRI AXIALE
V.1. Metoda generală de analiză
V.2. Metoda bazată pe rigiditatea nominală a elementului
V.3. Metoda bazată pe curbura nominală a elementului
VI. INSTABILITATEA LATERALĂ A GRINZILOR ZVELTE
VI.1. Fenomenul instabilităţii laterale
VI.2. Situaţii în care instabilitatea laterală se poate neglija
VI.3. Procedee de verificare
VI.4. Solicitările în reazem
VI.5. Legăturile de rigidizare
VII. STABILIREA FORŢEI DE PRECOMPRIMARE LIMITAREA EFORTURILOR UNITARE
VII.1. Forţa de precomprimare
VII.2. Forţa de pretensionare maximă
VII.3. Pierderi de tensiune
VII.3.1. Pierderi instantanee în cazul pretensionării prin preîntindere
VII.3.2. Pierderi instantanee în cazul precomprimării prin postîntindere
VII.3.2.1. Pierderi datorită deformaţiei instantanee a betonului
VII.3.2.2. Pierderi datorită frecării
VII.3.2.3. Pierderi în ancoraje
VII.3.2.4. Pierderi datorită tratamentului termic
VII.3.3. Pierderi de tensiune dependente de timp în armături pre sau postîntinse
VII.4. Limitarea eforturilor unitare în beton
VIII. CALCULUL STATIC AL PLĂCILOR
VIII.1. Calculul în domeniul elastic
VIII.1.1. Plăci care lucrează după o singură direcţie (l /l >2)
VIII.1.1.1. Plăci cu deschideri egale
VIII.1.1.2. Plăci cu deschideri neegale
VIII.1.2. Plăci care lucrează după două direcţii (l /l 2)
VIII.1.2.1. Plăci cu deschideri egale
VIII.1.2.2. Plăci cu deschideri neegale
VIII.2. Calculul în domeniul plastic.
VIII.2.1. Plăci care lucrează după o singură direcţie
VIII.2.1.1. Plăci cu deschideri egale
VIII.2.1.2. Plăci cu deschideri neegale
VIII.2.2. Plăci care lucrează după două direcţii
IX. CALCULUL STATIC AL GRINZILOR
IX.1. Calculul în domeniul elastic
IX.1.1. Grinzi cu deschideri egale
IX.1.2. Grinzi cu deschideri neegale
IX.2. Calculul în domeniul plastic
IX.2.1. Grinzi cu deschideri egale
IX.2.2. Grinzi cu deschideri neegale
X. ÎNNĂDIREA ARMĂTURILOR PRIN SUDARE
X.1. Înnădirea prin sudură cap la cap
X.2. Înnădirea prin suprapunere
X.3. Înnădirea cu plăci de ancorare
X.4. Înnădirea cu profile metalice
XI. CARACTERISTICILE PIESELOR DE ÎMBINARE PEIKKO
XII. APARATE DE REAZEM
XII.1. Dimensiunile aparatelor de reazem
XII.2. Ancorarea armăturilor în dreptul reazemelor
XIII. SISTEME DE RIDICARE
XIV. PLASE SUDATE
XV. CODURI DE FASONARE
XVI. ARMĂTURI ŞI LUNGIMI DE ANCORARE
XVII. CONSOLE METALICE TIP PEIKKO PENTRU REZEMAREA GRINZILOR SECUNDARE ŞI ELEMENTELOR DE PLANŞEU TT
BIBLIOGRAFIE
Produse legate
