STRUCTURI DE BETON ARMAT

STRUCTURI DE BETON ARMAT

Continut de principiu - valabil si pentru celelalte tipuri de structuri realizate din alte materiale

1. Domeniu

2. Elemente de identificare pentru geometria structurii detalii si materiale (vezi Eurocode 8 - Partea 3)

ductile

3. Caracterizarea (definirea) elementelor cu comportare

fragile

4. Lista de conditii de alcatuire (reguli constructive seismice) pentru elemente structurale

- Lista pentru metodologia de nivel 1

- Lista pentru metodologia de nivel 2 si 3

Exemplificarea (redactare preliminara) ientru structuri in cadre de beton armat si structuri cu pereti de beton armat. Se indica punctajul aferent fiecarei categorii de conditii (0 - 1% sau 0 - 100%).

STRUCTURI IN CADRE DE BETON ARMAT

Ponderea celor 6 categorii de conditii, in cazul metodologiei de nivel 1 este grupul de conditii:

(i)        

(ii)      

(v)      

(vi)    

A.1 Continutul (domeniu)

(1) Prezenta anexa contine informatii specifice pentru evaluarea constructiilor de beton armat in situatia in care se afla la momentul evaluarii.

A.2 Identificarea geometriei structurii, a detaliilor de alcatuire si a materialelor din structura cladirii

A.2.1 Starea elementelor

(1) Se vor examina cu atentie:

(i) Conditia fizica a elementelor de beton armat referitoare la prezenta degradarii betonului prin carbonatare, a coroziunii betonului si otelului produse de diferiti agenti;

(ii) Eventualele degradari ale elementelor de beton armat produse de actiunea seismica;

(iii) Eventualele degradari ale elementelor de beton armat produse de alte actiuni cum sunt, contractia la uscare a betonului, tasarea diferentiala a reazemelor, deformatii impiedicate datorate variatiei de temperatura etc.

A.2.2 Geometria

(1) Datele colectate trebuie sa realizeze:

(i) Identificarea structurii verticale si a structurii laterale a cladirii, in ambele directii;

(ii) Modul de descarcare a placilor, pe una, doua sau mai multe directii;

(iii) Modul de descarcare a scarii pe elementele verticale a structurii;

(iv) Identificarea unor goluri de dimensiuni importante in plansee (inclusiv golurile de scara) si pereti;

(v) Stabilirea dimensiunilor sectiunilor transversale ale grinzilor si stalpilor;

(vi) Stabilirea latimii active a placii la grinzile cu profil T;

(vii) Identificarea formei peretilor structurali (lamelara, cu bulbi la capete, in forma de L, T sau cutie);

(viii) Stabilirea lungimii pe care reazema elementele orizontale (cu precadere a grinzilor si placilor prefabricate);

(ix) Identificarea eventualelor excentricitati intre axele grinzilor si stalpilor, a dezaxarii stalpilor pe verticala etc.

A.2.3 Detalii de alcatuire

(1) Datele colectate trebuie sa inchida urmatoarele aspecte:

(i) Cantitatea de armatura longitudinala in grinzi, stalpi si pereti;

(ii) Cantitatea de armatura transversala de forta taietoare in grinzi, stalpi, pereti si noduri;

(iii) Cantitatea si modul de distributie a armaturii de confinare in zonele critice ale grinzilor si stalpilor, si de la extremitatile sectiunii peretilor, in zonele critice ale acestora;

(iv) raportul dintre armaturile longitudinale superioare si inferioare in sectiunile de la extremitatile grinzilor;

(v) Acoperirea cu beton a armaturilor longitudinale si transversale;

(vi) Lungimile de ancorare si de innadire a armaturilor longitudinale;

(vii) Forma carligelor la etrieri si, eventual, la barele longitudinale.

A.2.4 Materiale

(1) Datele culese vor stabili:

(i) Rezistenta betonului;

(ii) Limita de curgere, rezistenta la rupere si deformatia ultima a otelului.

A.3 Criterii pentru evaluarea calitativa

A.3.1 Lista de conditii de alcatuire a structurilor de beton in zone seismice

(1) Lista pentru metodologia de nivel 1

Conditiile care trebuie respectate sunt cele din tabelul A.1

Tabelul A.1. Lista de conditii pentru structuri de beton armat in cazul aplicarii metodologiei de nivel 1

Nota:

1. Cuantificarea conditiilor referitoare la configuratia structurii este cea de la ..

2. Punctajul maxim corespunde ansamblului celor 4 categorii de conditii in situatia indeplinirii lor in totalitate, s-a ales 100. In felul acesta puncatjul total destinat rezultat in urma analizei calitative reprezinta procentual masura in care caracteristicile structurale sunt satisfacatoare.

3. Punctajul atribuit fiecarui tip de conditii din tabelul A.1 este orientativ. Functie de situatia concreta a fiecarei cladiri, expertul evaluarii va putea face redistributii ale acestor punctaje intre diferitele categorii de exigente astfel incat evaluarea structurii prin intermediul acestui indicator sa fie cat mai semnificativa.

De asemenea, distribuirea punctajului atribuit fiecareia din cele 4 categorii de conditii, fiecareia din exigentele care le compun va fi facuta de catre expertul evaluator pe baza ponderii estimate a acestor exigente pentru constructia examinata.

(1) Lista pentru metodologiile de nivel 2 si 3

Conditiile referitoare la configuratia sistemului structural (i) si cele care privesc interactiunile structurii (ii) sunt identice cu cele prezentate in tabelul A.1 pentru metodologia de nivel 1. Din acest motiv ele nu se mai prezinta detaliat in tabelul A.2 in care este prezentata lista de conditii pentru cazul aplicarii metodologiilor de evaluare de nivel 2 si 3.

In tabel se prezinta detaliat numai lista de conditii ce priveste alcatuirea si armarea structurilor de beton armat si, respectiv, planseele, mult mai precise si mai nuantate, in cazul metodologiilor de nivel 2 si 3.

Unele din conditii privesc rezistenta elementelor structurale si natura ruperii potentiale a elementelor structurale, astfel incat completarea listei trebuie precedata de evaluarea rezistentei elementelor structurale la diferite solicitari.

Tabelul A. 2. Lista de conditii pentru structuri de beton armat in cazul aplicarii metodologiilor de nivel 2 si 3

Criteriu	Criteriul este indeplinit	Criteriul nu este indeplinit
		Neindeplinire majora	Neindeplinire moderata
(i) Conditii privind configuratia structurii	Punctaj maxim:		50 puncte
	50	30 - 50	0 - 30
Punctaj total realizat
(ii) Conditii privind interactiunile structurii	Punctaj maxim:		10 puncte
	10	5 - 10	0 - 5
Punctaj total realizat
(iii) Conditii privind alcatuirea (armarea) elementelor structurale	Punctaj maxim:		30 puncte
(a) Structuri tip cadru de beton armat Ierarhizarea rezistentelor elementelor structurale asigura dezvoltarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei seismice: la fiecare nod suma momentelor capabile ale stalpilor este cu 20% mai mare decat suma momentelor capabile ale grinzilor Incarcarea axiala de compresiune a stalpilor este moderata: In structura nu exista stalpi scurti: Rezistenta la forta taietoare a elementelor codului este suficienta pentru a se putea mobiliza rezistenta la incovoiere la extremitatile grinzilor si stalpilor Innadirile armaturilor in stalpi se dezvolta pe 45 diametre, cu etrieri la distanta 10 d pe zona de innadire Innadirile armaturilor din grinzi se realizeaza in afara zonelor critice Etrierii in stalpi sunt dispusi astfel incat fiecare bara verticala se afla in coltul unui etrier (agrafe) Distantele intre etrieri in zonele critice ale stalpilor nu depasesc 10 diametre, iar in restul stalpului din latura Distantele intre etrieri in zonele plastice ale grinzilor nu depasesc 10 diametre si din latimea grinzii Armarea transversala a nodurilor este cel putin cea necesara in zonele critice ale stalpilor Rezistenta grinzilor la momente pozitive pe reazeme este cel putin 30% din rezistenta la momente negative in aceeasi sectiune La partea superioara a grinzilor sunt prevazute cel putin 2 bare continue (neintrerupte in deschidere)	30	20 - 30	0 - 20
Punctaj total realizat
(b) Structuri cu pereti de beton armat Distributia momentelor capabile pe inaltimea peretilor respecta variatia ceruta de CR 2-1-1.1 si asigura dezvoltarea unui mecanism de disipare a energiei seismice favorabil Sectiunile peretilor au la capete bulbi sau talpi de dimensiuni limitate. Prin intersectia peretilor nu se formeaza profile complicate cu talpi excesive in raport cu dimesniunile inimii. Rezistenta la forte taietoare a grinzilor de cuplare este suficienta pentru a se putea mobiliza rezistenta la incovoiere la extremitatile lor Rezistenta la forta taietoare a peretilor structurali este mai mare decat valoarea asociata plastificarii prin incovoiere la baza Innadirea armaturilor verticale este facuta pe o lungime de cel putin 45 diametre Grosimea peretilor este ≥ 150 mm Procentul de armare orizontala a peretilor Armatura verticala a inimii este estimata si reprezinta un procent Etrierii grinzilor de cuplare sunt distantati la cel mult 150 mm	30	20 - 30	0 - 20
Punctaj total realizat
(iv) Conditii referitoare la planseu	Punctaj maxim:		10 puncte
Placa planseelor cu o grosime ≥ 100 mm este realizata din beton armat monolit sau din predale prefabricate cu o suprabetonare adecvat Armaturile centurilor si armaturile distribuite in placa asigura rezistenta necesara la incovoiere si forta taietoare pentru fortele seismice aplicate in planul planseului Fortele seismice din planul planseului pot fi transmise la elementele structurii verticale (pereti, cadre) prin eforturi de lunecare si compresiune in beton, si/sau prin conectori si colectori din armaturi cu sectiune suficienta Golurile in planseu sunt bordate cu armaturi suficiente, ancorate adecvat.
Punctaj total realizat
Punctaj total pentru ansamblul conditiilor	R1 = puncte

A.4 Evaluarea starii de degradare a elementelor structurale

(1) Evaluarea starii de degradare a elementelor structurale se face pe baza punctajului dat in tabelul A.3 pentru diferitele tipuri de degradare identificate

Tabelul A.3. Starea de degradare a elementelor structurale

Nota:

1. Tipurile de degradari considerate in tabelul A.3 sunt numai cele produse de actiunea seismica. Daca in urma examinarii structurii se constata ca aceasta prezinta degradari produse de alte cauze, de exemplu, degradari de material produse de coroziune, inghet-dezghet etc. sau degradari produse de incarcarea cu deplasari, cum sunt cele din contractia impiedicata a betonului, tasarea diferentiala a reazemelor sau variatia de temperatura, efectul acestora asupra sigurantei structurale se ia in considerare prin reducerea suplimentara a punctajului R₂, functie de natura si efectul structural potential al acestor degradari.

2. Distributia punctajului din tabelul A.3 pe categorii de degradari este orientativa. Expertul evaluator poate corecta aceasta distributie atunci cand considera ca prin aceasta se poate stabili o evaluare mai realista a efectelor diferitelor tipuri de degradare asupra sigurantei structurale.

A.5 Coeficientii de reducere pentru elemente structurale in metodologia de nivel 2

Valorile coeficientilor de reducere, functie de modul potential de rupere sunt date in tabelul A.4.

Tabelul A.4. Valorile coeficientului de comportare q

¹⁾Comportare ductila inseamna ca grinda, stalpul, peretele structural indeplineasc toate conditiile de alcatuire si de detaliere a armaturii prevazute in normativele de proiectare a constructiilor noi, specifice acestor tipuri de structuri. De asemenea trebuie indeplinite toate conditiile privind formarea unui mecanism favorabil de disipare a energiei histeretice. Se admit interpolari ale valorilor corespunzatoare comportarii ductile, respectiv ne-ductile pentru cazul indeplinirii partiale a conditiilor prevazute in normativele de proiectare a structurilor noi.

²⁾ p - procentul de armare al armaturii intinse

p - procentul de armare al armaturii comprimate

p_max - procentul de armare maxim corespunzator punctului de balans

³⁾ u - forta axiala adimensionalizata

⁴⁾ x - inaltimea adimensionalizata a zonei comprimate

A.6 Capacitati de rotire plastica in elementele structurale in cazul aplicarii metodologiei de nivel 3

A.6.1 Expresii empirice pentru determinarea capacitatii de rotire plastica

(1) Rotirea plastica maxima (diferenta intre rotirea ultima si cea de la initierea curgerii in armatura) pe care se poate conta in verificarile la SLU in elemente solicitate la incovoiere, cu sau fara forta axiala (grinzi, stalpi si pereti), in regim de incarcare ciclica se poate determina cu expresia:

(A.1)

in care:

este coeficient cu valoarea 0,01 pentru stalpi si grinzi si 0,007 pentru pereti

h este inaltimea sectiunii transversale

L_v = M/V bratul de forfecare in sectiunea de capat

(latimea zonei comprimate a elementului, N forta axiala considerata pozitiva in cazul compresiunii)

coeficientii de armare a zonei comprimate, respectiv intinse, incluzand armatura din inima si in cazul in care valorile w si w' depasesc 0,01, in expresia A.1 se introduce valoarea 0,01.

f_c si f_yw rezistentele betonului la compresiune si ale otelului din etrieri (MPa), stabilite prin impartirea valorilor medii la factorii de incredere corespunzatori nivelului de cunoastere atins in investigatii

a factorul de eficienta al confinarii, determinat cu relatia (A.2)

coeficientul de armare transversala paralela cu directia x (s_h = distanta dintre etrieri)

Expresia este valabila in situatia in care barele de armatura sunt profilate si in zona critica nu exista innadiri, iar la realizarea armarii sunt respectate regulile de alcatuire pentru zone seismice.

In cazurile in care aceste conditii nu sunt indeplinite la calculul valorii furnizate de relatia (A.1) se aplica corectiile indicate la (2), (3) si (4).

(2) In elementele la care nu sunt aplicate regulile de armare transversala ale zonelor critice, valorile obtinute din aplicarea relatiei (A.1) se inmultesc cu 0.8.

(3) Daca in zona critica se realizeaza si inadiri prin petrecere ale armaturilor longitudinale, in relatia (A.1) coeficientii de armare w' se multiplica cu 1. Daca lungimea de petrecere efectiva l_o, este mai mica decat lungimea minima de suprapunere prevazuta de STAS 10107/0-90 pentru conditii severe de solicitare, l_o,min valoarea capacitatii de rotire plastica data de (A.1) se reduce in raportul l_o/l_o,min.

(4) In cazul utilizarii barelor netede, fara innadiri in zonele critice, valorile date de relatia (A.1) se inmultesc cu 0 .

Daca barele longitudinale se innadesc in zona critica si sunt prevazute cu carlige, la calculul rotirii plastice capabile cu relatia (A.1) se fac urmatoarele corectii:

- valoarea bratului de forfecare L_v = M/V se reduce cu lungimea de innadire l_o

- valoarea se obtine inmultind valoarea data de relatia (A.1) cu 0,40.

A.6.2 Model analitic

(1) In vederea evaluarii rotirii plastice capabile poate fi utilizata alternativ expresia bazata pe ipoteze simplificatoare de distributie a curburilor la rupere

(A.3)

unde:

f_u este curbura ultima in sectiunea de capat

f_y este curbura de curgere in aceeasi sectiune

g_el coeficient de siguranta care tine seama de variabilitatea proprietatilor fizico-mecanice; g_el = 1,5 pentru stalpi si grinzi si 1,8 pentru pereti

Valoarea lungimii L_pl, a zonei plastice, depinde de modul in care se stabileste sporul de rezistenta si de capacitate de deformatie ca efect al confinarii in calculul curburii ultime f_u.

(2) Pentru evaluarea curburii ultime f_u se poate folosi urmatorul model, specific solicitarii ciclice:

(a) Deformatia ultima a armaturii longitudinale, e_su, se ia egala cu 0 .

(b) Rezistenta betonului confinat se determina cu relatia:

(A.4)

deformatia specifica la care se atinge f_cc, in raport cu deformatia specifica e_c2 a betonului neconfinat se determina cu relatia:

(A.5)

iar deformatia specifica ultima la fibra extrema a zonei comprimate se obtine cu:

(A.6)

unde:

a, f_yw si r_sx au definitiile date la A.6.1.

Dimensiunea zonei plastice, pentru elemente fara innadiri in aceasta zona se determina cu relatia:

(A.7)

in care:

d_bl este diametrul (mediu) al armaturilor longitudinale

(3) Corectarea valorii calculata cu relatia (A.3), in situatiile in care in zona plastica se realizeaza innadiri prin petrecere, iar armaturile sunt netede si prevazute cu carlige, se face asa cum se arata la A.6.2.1. (3) si (4).