5 Clasa betonului

Ptr bet utilizat in structurile de rezistenta mecanica durabilitatea, gradul de impermeabilitate la constructiile care inmagazineaza lichide. In general un bet cu rezistenta ridicata satisface in buna masura si celelalte 2 prop. Calitatea betonului este caracterizata printr-un indice al rezistentei mecanice si prin care exprimam calitatea unui beton R_bk R-rezistenta, b-beton, K-caracteristic.

Def clasei: clasa betonului este val minima garantata a rezistentei la compresiune in N/mm² det la 28 de yile de la preparare, turnarea si pastrarea in conditii standard de umiditate si temp pe cuburi de 141mm. Val minim garantata corespunde unei probabilitati ca 95% din val sa se situeze peste aceasta val R_bk,

Clasele definite ]n STAS 10107/0-90

Clasele de beton standardizate

BS-fundatii elem masive Bc3,5;Bc5Bc7,5

B,A,-slab armate Bc 10S B.A.-obisnuit Bc15, Bc20, Bc25,Bc30, clase superioare Bc40, Bc50. Principalii fact care influenteaza rezistenta bet: Marca, dozajul, raportul de apa ciment si natura agregatelor R_b=aRc((c/a)-0,5)) c-cantitate ciment a-cantitate apa a-coeficientul care depinde de natura agregatului Rc- marca cimentului. Dozajul de ciment trebuie sa fie cat sa se asigure reactiunea cu o piatra de ciment a.i. cat sa se inglobeze agregatul. Cantitatea de ciment este de ordinul 300-350Kg/m³, raportul apa ciment trebuie sa asigure hidratarea completa a cimentului. Peste apa necesara pt reactia completa se adauga apa pt a asigura lucrabilitate cu reversul ca apa in exces duce la defecte. Agregatele de rau fata de agregatele concasate au forme rotunjite permit o lucrabilitate mai buna, in timp ce la agregatele concasate au o aderenta mai buna intre piatra de ciment si agregat. Deformatiile bet

a. neincarcat: contractia si umflarea

b. incarcat: sub incarcari cu aplicari cu viteze mari, -deformatii sub incarcari de durata -deformatii sub incarcari de durata

6. Deformatii din contractia betonului

In cursul intaririi bet vol pietrei de ciment si al bet se reduce. Reducerea bet se face pe toate directiile. Contractia se manifesta mai pregnant in primele 3 zile de la turnare

contractia se datoreaza pierderii de apa din golurile din ciment cand bet e pastrat in aer. Factorii ce influenteaza contractia Compozitia mineralogica a) componentii cimentului care prin hidratre produc un vol mare de goluri vor conduce la contractii mari b. Dozajul de ciment -contractia creste cu dozajul de ciment

c. raportul apa ciment -la acelasi dozaj de ciment contractia se mareste cu sporirea raportului apa ciment .d. umiditatea si temp mediului ambiant Contractia creste cu scaderea umiditatii si creste cu cresterea temperaturii e) dimensiunile elementelor de bet Pierderea apei din bet se produce mai activ la suprafata elem, contractia se manifesta mai puternic la elem cu suprafata specifica laterala amre f. Natura agregatului Daca agregatele au rigiditate mai mare contractia va fi mai redusa. Contractia este fenomenul care este produs de piatra de ciment. In elem de bet armat armatura se opune deformatiei de contractie.

pentru a reduce contractia se iau masuri ca bet sa nu piarda apa in primele zile de la turnare sa fie mentinut in stare umeda la suprafata. Evaluarea contractiei STAS 10107/0-90

7 Deformatiile bet sub incarcari de scurta durata Eb=tga Eb`=tpa e<sub>b</sub> e<sub>bc</sub> e<sub>bp</sub> Eb`= Eb(e_be e_b)=e

v/Rc= e_b e_bo e_b e_bo

8 Deformatii de durata ale betonului

Daca se aplica o forta de compresiune asupra unei forte de beton si se mentine aceasta forta se constata ca deformatia betonului creste in timp

Daca efortul unitar aplicat nu depaseste limita atunci deformatia specifica datorata curgerii lente este practic proportionala cu deformatia elastica respectiv cu efortul unitar aplicat

Daca sub incarcarile aplicate nu depaseste limita de microfisurare avem o curgere lenta liniara iar daca se depaseste avem curgere lenta neliniara. De obicei in primul domeniu se stabilizeaza iar in al doilea au un ritm accelerat. Deformatiile din curgere lenta depind de varsta bet la aplicarea incarcarii

9. Comportarea betonului la incarcari si descarcari repetate

Asemenea situatii se intalnesc la constructiile halei industriale cu pod rulant. Pentru eforturile interioare microfisurarii in general nu afecteaza rezistenta elementelor din beton armat. Daca se depaseste limita de microfisurare dar nu ajunge in zona lucrului, la repetarea incarcarilor de un numar mare de ori

In practica a avem si cazuri in care elementele si structurile sunt supuse sa cicluri de incarcari

Rezistenta la oboseala depinde de raportul

d_B=_{b min}/_{b max} de nr ciclurilor rezistenta va fi mai redusa a bet daca raportul va fi mai redus.

10, Comportarea betonului la solicitari bi si multiaxiale Solicitarea unidirectionala a eforturilor de compresiune sau intindere este relativ rara. in cele mai multe situatii betonul este solicitat la eforturi unitare normale pe directii diferite, sau la combinarea de eforturii normale sau tangentiale

Rc =Rc(1+kb/Rc

e_bn e_bn(1+3radtr/RC)²

11. Prop fizico mecanice ale otelurilor pt bet armat a. Oteluri moi C<0.2% b.oteluri dure C<0.35%

Rezistenta este influentata de viteza de incarcare si modul de incarcare. Diagramele acestea se obtin la o viteza de incarcare de 2-3N/mm² si pe secunda. La viteze mai mari rezistenta creste cu pana la 10%. Descarcarea se aplica sub forma de cicluri repetate de un nr foarte mare de ori atunci capre fenomenul de oboseala care reduce rezistenta fata de incarcare obtinuta l incarcarea statica. Imbinarea prin sudura a barelor (reduce rezistenta la oboseala).

principalele caracteristici ale otelurilor fabricate la noi in tara

OB37- este un otel moale(putin carbon) sectiune circulara si suprafata neteda are rezistenta scazuta, aderenta scazuta pentru ca e lis PC52 -otel profilat cu adaos ce Mn 1.4%, are o anumita ductibilitate (deformatie la rupere mare) este sudabil are suprafata profilata, buna conlucrare cu betonul PC60 - este laminat la cald continut mare de carbon si adaosuri mai ridicat de Mn si Si. La toate aceste oteluri se asigura o capacitate substantiala de deformare pastica. Sarma trasa netede pentru beton (S T.N B ) aceasta sarma se obtine pentru trefilare unei sarme de OM 37, plecand de la diametrul de 12 Prin aceasta tragere fortai a otelul se subtiata, cristalele se orienteaza pe directia de tragere, creste rezistenta otelului dar scade foarte mult alungirea. Aceasta trefilate se face la rece. Sarama trasa neteda pt beton se foloseste in plase sudate, care sunt retele rectangulare de bare sudate prin puncte

f _c^min _r^max Ra

OB37. 6.28~250    360 210

PC52. 6.40~350    510 300

PC60. 6.44~400    600 350

STNB.3.8~510    600 370

13. Conlucrarea bet cu armatura

Aceasta conlucrare este esentiala in functionarea betonului armat care este de altfel un material compus. Daca armatura nu conlucreaza elementul se comporta ca un beton simplu.

-se prevede o armatura ancorata dar libera in interiorul grinzii

-prin cresterea incarcarii grinda va fisura progresiv, dar ne avand conlucrare in lungul grinzii efortul din armatura va fi considerat pe lungimea grinzii pana la ancorare. Eforturile exterioarei (momente) sunt echilibrate ca eforturi interioare in armatura se atinge curgerea. grinda a fisurat pe toata lungimea. momentul de rupere e dat de sectiunea 3 unde M3=Aa*c*z₃ Comportarea grinzii in cazu asta e caract de un mecanism de arc

-pe lungimea dx cresterea de efort de la TI la T2 e asigurata de efortul de aderenta.

Ca urmare a conlucrarii intre bet si armatura efortul total variaza pe lung. grinzii 0 la capete si max in sectiunea grinzii. In cazu asta avem un mecanism de grinda

Conlucrarea intre bet si armatura se poate face:

-Se fixeaza armaturile la capete si sa fie ancorate

-pe toata suprafata armaturii

DTa=Aa(_a2-_a1)= a*u*dx

DT=(M₂-M₁)/z=T*dx/z y-brat de parghie

14. Mecanismul aderentei

Aderenta net la armaturi dn otel se datoreaza urmatoarelor cauze:

Incleierea- fenomen de natura fizico chimico rezulta prin adeziunea gelurilor din piatra de ciment la suprafata rmaturii.

Frecarea intre beton si armatura care se manifesta in momentul in care bara tinde sa de deplasez in beton. Inclestarea betonului in neregularitatile suprafetei laterale a armaturii se manifesta la otelurile profilate.

O bara in bet Eforturi inelare

elem inglobate in bet

15,Factori care influenteaza conlucrarea bet cu armatura

Calitatea bet (clasa) cu cat bet are o rezistenta

calitatea betonului sau clasa- un beton mai rezistent prezinta rezistente ia intindere si forfecare mai mari.

inclestarea va fi mai puternica si conlucrarea mai huna.

diametrul si numarul de bare din armatura- conlucrarea este mai buna cand sectiunea de armatura necesara are un nr mai mare de bare.

tasarea betonului- creeaza goluri care reduc aderenta si conlucrarea. La o bara verticala din beton sub nervuri pot sa apara tasari ale betonului. Daca este actionata in jos se reduce conlucrarea. Betonul se taseaza sub armatura iar tasarea depinde de grosimea betonului cea mai mare tasare fiind sus. Barele din partea de sus au aderenta mai redusa.

Suprafata armaturii In perimetrul mai redus la aceiasi sectiune vor da un efort de forfecare mai redus

Natura solicitarii deasupra barei se aplica un efort de compresiune.

fretarea betonului (umflare betonului) armarea tranversala impiedica fisurarea in lungul armaturii

16. Ancorarea armaturilor

Utilizarea eficienta a barelor de armatura presupune ca acestea sa nu se smulga din beton inainte de a-si epuiza capacitatea de rezistenta,

l_a- lungimea de ancorare. Betonul se opune smulgerii armaturii prin efortul

Aa- aria sectiunii transversala, lungimea necesara a barei la capatul careia bara poate sa preia fara sa se smulga efortul unitar a

    am-efort tangential mediu

pd*la*am³Aaa=(pd²/4)/aÞ

a/4am)*d pd-perimetru

-natura solicitarii armaturii (intindere sau compresiune)

-natura suprafetei armaturii (neteda sau profilata).

-conditii normale de aderenta pot fi normale sau nefavorabile de

-conditia de solicitare (normale sau seismica sau repetate) sunt mai mari pt solicitarile seismice sau de oboseala

17. Innadirea armaturilor

a)prin sudare- cu eclise din otel beton

-cu eclipse din bara de cornier

b)prin dispozitive mecanice -prin folosirea de mecanisme deformabile, piese semi cilindrice care se preseaza la rece(pe otel profilat)

-cu manson filetat -barele sunt concepute special cu nervuri sub forma unui filet, dezavantaj sectiunea critica este chiar la capat

-filet trombonic

-manson cu aliaj turnat la cald

-prin suprapunere sau petrecere

18. Stadii de lucru -elem b.a intinse centric Elem alcatuite din materiale continue omogene si ideal elastice care fac obiectul rezistentei materialelor. La aceste elem modificarea incarcarii exterioare nu schimba modul de distribuire a efortului unitar in sectiunile transversale. De la o treapta la alta de incarcare variaza numai val eforturilor unitare, proportionale cu incarcarea

Ra beton armat pe masura cresterii incarcarii de la o incarcare de rupere eforturile unitare isi schimba atat valorile cat si modul de distribuire pe sectiuni. Se pot identifica insa intervale de incarcare in care forma distributiei eforturilor se conserva. Aceste intervale de comportare distincta s n stadii de lucru.

Betonul armat nu e nici omogen nici continuu, nici elastic. Cele 2 materiale componente se comporta foarte diferit sub incarcari. Betonul are o rez. foarte redusa la intindere si fisureaza in zonele intinse. Betonul comprimat se comporta elastic numai la valori mici ale eforturilor

Pt elem intinse centric.

Apare solicitarea de intindere centrica si consideram intregul tirant sau o portiune de elem e solicitai la intindere. Mai intai se comporta elastic NI, apoi betonul fisureaza, daca se incarca in continuu forta creste, fisurile se deschid si functioneaza asa pana apare deformatia de curgere. Cand se atinge Nc tirantul se rupe

19. stadii de lucru -elem b.a. intinse centric

Vazuta din exterior comportarea elem. comprimate centric nu prezinta particularitati de comportare vizibile ducat in momentul. in care se atinge foita de rupere

Sper deosebire de intinderea cenrica, in cazul copresiunii centrice, influenta predominant o are betonu. Curba N-e foarte asemanatoare cu curba betonului.

Bet. continua sa .se incarce e_bo deformatia betonului la compresiune centrica

20. Metode generale de calcul la stari limita

Starea limita de rezistenta este stadiul in care elementul sau sectiunea elementului isi pierde rigiditatea efortul sectional datorat de incarcarile maxime probabile, efortul sectional capabil calculat cu rezistentele minime ale materialelor componente.

l.a incarcari avem inc permanente (g), temporare (p), concentrate (P)maxime (n) Incarc max se stabilesc multiplicand inc normate cu un coef de inc care arc val 1,1 pt greutatea proprie; 1,2 -1,3 pt inc permanente care au variatii mai mau ca variatia proprie (hidroizolatii, pardosele); 1,4 zapada

Calculam capacitatea portanta sau efortul sectional capabil al sectiunii. Intervin aici beton cu rezistente minima pornind de la rezistentele caracteristice.

Avem stari limita ultime(SLU) SLR(de rezistente), SLO(de oboseala). SLStab(de stabilitate) In aceste situatii elem sau constructia poate ceda. La oboseala si incercari repetate unul din materiale poate sa cedeze inainte de rezistenta de calcul.

Avem stari limita de serviciu(SLS) de fisurare si de deformatie. In exploatarea constructiei nu trebuie sa avem fisuri sau deformatii care deranjeaza constructia-exploatarea. In SLS se verifica deschiderea fisurilor, sagetii dar nu inseamna ca elementul cedeaza

1. Structura bet

Trecerea bet de la startea de beton proaspat cand se piezinta ca un mat. pastos, nerezistent si umed la starea de conglomerat uscat si rezistent, si care pastreaza forma in care^- a fost turnat. Intrevin fenomene fizico-chimice in urma carora ansamblul ciment-apa trece de la forma de pasta de ciment la forma de piatra de ciment

Golurile de orice fel reprezintar defevte de structura in jurul carora se amorseaza ruperea bet la diferite solicitari Caracteristici fizico-mecanice ale bet -depind de natura si cant pierderii de ciment si a agregatelor, precum si de compactitatea bet.

Cimentul utilizat curent este de tip Portland si se obtine dintr-un amestec de calcar si argila care se arde la temp de I500C. Se laceste si se macina fin, rezultand clincherul. In ciment se introduc adaosuri cimentoide: zgura de furnal granulata prin racirea brusca in apa, cenusa de termocentrala sau adaosuri hidraulice trasul. Ambele react cu apa numai in prezenta hidroxidului de calciu. Alt adaos care s-a folosit a fost Ca care accelereaza intarirea Bet ,dar efectul defavorabil de coroziune a armaturilor a facui ca acest adaos sa fie complet eliminat.

Agregate pt bet usoare cu greutatea volumetrica 1500-1800 Kgf/m3 pt bet grele 2100-2500 Kgf/m3 pt. bet foarte grele -3000 Kgf/m3 Agregatele formeazai aproximativ 75% din vol bet proaspai si au dimensiuni intre 0,3 si 30mm. Agregatele se grupeaza pe sorturi care reprezinta de fapt diametrul max care trece printr-o sita, printr-un ciur. Putem avea 6-7 sorturi incepand de la 3, Proprietatiile intre aceste sorturi trebuie sa conduca in masa agregatelor pozitiv la un nr mai mic de goluri

1. Structura bet

3. Mecanismul ruperii betonului la compresiune

4. Ruperea bet la intindere

5 Clasa betonului

6. Deformatii din contractia betonului

7 Deformatiile bet sub incarcari de scurta durata

8 Deformatii de durata ale betonului

9. Comportarea betonului la incarcari si descarcari repetate

10, Comportarea betonului la solicitari bi si multiaxiale

11. Prop fizico mecanice ale otelurilor pt bet armat

12. principalele caracteristici ale otelurilor fabricate la noi in tara.

13. Conlucrarea bet cu armatura

14. Mecanismul aderentei

15,Factori care influenteaza conlucrarea bet cu armatura.

16. Ancorarea armaturilor

17. Innadirea armaturilor

18. Stadii de lucru -elem b.a intinse

19. stadii de lucru -elem b.a. intinse centric

20. Metode generale de calcul la stari limita

25. SLR-elemente de sectiune T

23. SLR -elem cu sec' dreptunghiular[ simplu armata

24 SLR-elem cu sectiune dreptunghiulara dublu armata

3. Mecanismul ruperii betonului la compresiune

Bet are o structura neomogena dupa intarire in bet exista o serie de goluri respectiv defecte de structura

Intr-un elem supus la compres centrica traiectoriile eforturilor de compres sunt orientate in zona golurilor. In zona de curbare a traiectoriilor apar componente orizontale normale pe directia compresiunilor si care pot fi de intindere sau de compresiune. In jurul golului eforturile de compresiune prezinta concentrari in vecinatatea golurilor. In sens transversal avem efort de maxima intindere. Ruperea piesei incercate la compresiune centrica se datoreaza eforturilor de intindere transversala si se manifesta prin facturi pe directia eforturilor de compresiune. Pana la aproximativ jumatatea elem de comportare elastica volumul scade liniai dupa care se produce fisurarea si apare o afanare a structurii bet se incetineste reducerea de volum.

Factorii care influenteaza rezistenta bet la compresiune

conditiile de incarcare- Probele de bet sunt cuburi care se
incearca intre platformele presei.

viteza de incarcare

3, varsta bet - Rezist bel creste in general pana la 28 de zile dar in functie de cimentul utilizat rezistenta poate sa ramana constanta sau sa creasca in continuare max 12%

25. SLR-elemente de sectiune T

1. Problem[ de verificare

x=hpÞAap-(bphpRc/Ra)

Aa=AapÞx=hp

Aa>AapÞx>hp    x<hp

Aa,AapÞx<hp

2. problema de dimensionare

x=hpÞMp=bphpRc(h_o-hp/2)

Mp=M x=hp

Mp<M x>hp

Mp>M x<hp

Verificare Date:b,h,bp,hp,a,Aa,Ra,Rc Nec: Mcap, x a)x<hp x=Aa/bp*(Ra/Rc)

Mxap=bpxRc(ha-x/2)=AaRa(hp-x/2)

4. Ruperea bet la intindere

Rezistenta bet la intinderea este influentata de prezenta defectele golurilor mai mult decat a fost influentata rezistenta la compresiune

Daca se incarca un elem de bet la

intindere centrica in dreptul golurilor apar

centrari de intindere de 2-4 t care produc ruperea probei. Incercarile la intindere centrica sunt foarte dificil de facut pentru

ca trebuie centrata perfect forta axiala.

Incercari la rupere prin descpicare

Met de despicare se bazeaza pe o incercare din teoria elasticitatii unde sc dem. Ca un disc circular incarcat dupa un diametru In sectiunea corespunzatoare acestui diametru apar eforturi de intindere

Pornind de la aceasta demonstratie s-a trecut la incarcarea pe un cilindru cu diametrul d si lungime l. S-a aplicat incarcarea centrica pe acest d. Ruperea se produce prin despicate pe acest diametru. Acest fenomen se numeste efort la intindere prin despicare

23. SLR -elem cu sec' dreptunghiular[ simplu armata

exprimam in functie de armatura intinsa bxRc=Aa*Ra M=bxRc(b_o-(x/2)

=x/h = (Ra/Rc) =Aa/bh_o

bh_o-sectiunea utila a elementelor

M= (1-(/2)bh_o²Rc=AaRch_o(1-(/2)

Probleme in practica

1. prob de verificare

date: b,h,a,h_o,Aa,Rc,Ra Nec:x, M_cap

M<M_cap -cond de rezistenta x=(AaRa)/(bRc) M_cap=bxRc(h_o-(x/2)

2.dimensionarea

a) date:b,h,Rc,Ra,M

Nec:x, Aa x=(1-rad1-(2M/(bh_o²Rc)))

Aa=bx(Rc/Ra)

b) date:b,Rc,Ra,M Nec: H,x,Aa

=Aa/bh_o = (Ra/Rc) h_o=radM/bRc (1-/2) h=h_o+a Aa=bh_o Procentul de armare nu trebuie sa fie decat procentual minim ce armare _min<<_max

p_max=(1/100) _b(Rc/Ra)

= (Ra/Rc)

Mmax=bx_bRc(h_o-(x_b/2)) Mcap=AaRah_a(1-(AaRa/2bh_oRc))

24 SLR-elem cu sectiune dreptunghiulara dublu armata

M>Mmax=04bh_o²h

2a`<x<x<sub>b</sub> bxRc+Aa`Ra-Aaha=0

M=bxRc(h_o-x/2)+Aa`Raha

=x/h_o =Aa/bH_o `=Aa`/bh_o

=(-`)Ra/Rc M=bh<sub>o</sub><sup>2</sup>Rc (1-/2)+Aa`Raha daca x<2a`

|_a`|<Ra

M=AaRaha+bxRc(a`-x/2)=AaRaha

Aa=Aa`+Aa₂

1.Problema de verificare date:b,h, Aa`, a,a`,Rc, Ra,Aa Nec:M, x

x=(Aa-Aa`)/b*(Ra/Rc) 2a`£x£x_b x<2a`

Mcap=bxRc(ha-x/2)+Aa`haRa x>x_b

Mcap)x_bRc(h_o-x_b/2)+Aa`haba

2.Problema de dimensionare

a)date:b,h,a,a`,Rc,Ra,M Nec:Aa,Aa`,x

(Aa+Aa) x=x_b M₂max=bh²_9b(1-_b/2)

M₁=M-M₂max Aa=Aa₁+ Aa₂=_b (Rc/Ra)

Bha+Aa`

b)date: b,h,a,a`,Aa`,Ra,Rc,M Nec:Aa,x

M₂=2ba`Rc(h<sub>o</sub>-a`)+Aa`Raha

1.M>Ma

x>2a` |<sub>a</sub>`|=Ra

2. M<Ma

x<2a |_a`|<RaAa=M/Rah_o

x>2a` M<sub>1</sub>=Aa`Rah_o M₂=M-M₁<M₂max

=1-rad1-(2m₂)/bh_o²Rc   

Aa₂=bRa(Rc/Ra) Aa=Aa`+Aa²