CONSTRUCTII AGROTURISTICE CU STRUCTURA DIN BETON ARMAT

CONSTRUCTII AGROTURISTICE CU STRUCTURA DIN BETON ARMAT

1. BETONUL CA MATERIAL DE CONSTRUCTII

Betonul este cel mai raspandit material produs de mana omului, datele statistice aratand ca in lume se produc aproximativ 6 miliarde de tone de beton in fiecare an, ceea ce inseamna in medie o tona pe cap de locuitor. Este un material durabi1, relativ ieftin si folosit in toate tipurile de constructii civile, industriale si agricole, precum si la constructiile ingineresti.

Inceputurile producerii si utilizarii betonului sunt atestate inca din vremea imperiului roman. Din informatiile oferite de descoperirile arheologice rezulta ca romanii au utilizat pentru prima data un liant hidraulic pe care l-au obtinut prin amestecarea varului gras cu cenusa vulcanica de la poalele Vezuviului. Cu acest material de constructii acestia au construit structurile monumentale pastrate pana in ziua de astazi: podul lui Apollodor din Damasc (ale carui pile sunt vizibile la Drobeta Turnu Severin) amfiteatrele din Pozzuoli si din Verona, Pantheonul din Roma, etc. Inventatorul betonului armat este considerat Joseph Monier, un gradinar francez care a realizat vase de flori prin imbracarea unor schelete de sarma cu un mortar de ciment. In perioada anilor 1870 J. Monier a obtinut o serie de brevete pentru grinzi, bolti, placi, plansee, podete. Otelul s-a folosit inca din antichitate pentru ancoraje intre blocuri masive de piatra, pentru ancorarea arcelor si boltilor, dar nu se poate inca vorbi de armaturi in adevaratul sens al cuvantului. Abia la inceputul secolului XX au fost puse bazele calculului elementelor structurale din beton armat, prin publicarea primelor norme in Germania, Elvetia si Franta.

La executia elementelor de constructii betonul poate fi utilizat sub forma de: ¾ beton simplu ¾ beton armat ¾ beton precomprimat

Dintre acestea cea mai larga utilizare o are betonul armat.

1.1 Betonul simplu este un material de constructii care se obtine din amestecul de apa, ciment, agregate precum si unele adaosuri menite sa imbunatateasca proprietatile produsului rezultat, toate acestea amestecate in anumite proportii. Dupa hidratare si hidroliza cimentul se intareste ingloband agregatele rezultand un produs care dupa intarire devine o masa solida de tipul pietrei. Avantajul esential al betonului simplu este ca in stare proaspata poate fi turnat, din el putandu-se modela teoretic forme si volume oricat de complicate, care, dupa perioada de intarire, devin rezistente si durabile.

Calitatea betonului simplu depinde de natura si cantitatea constituientilor sai precum si de modul de preparare si de punere in opera. In proportii de volum betonul simplu se compune din 6080% agregate, 1015% ciment, 1520% apa, 23% aer. Betonul simplu normal are densitatea aparenta in stare uscata cuprinsa intre 2000 kg/m³ si 2500 kg/m³.

Cimentul influenteaza calitatea betonului simplu prin finete, marca si dozaj.

Agregatele influenteaza prin forma, dimensiuni, rezistenta mecanica si compozitie chimica. Agregatele constau in general din materiale naturale inerte de tip granular-nisip, pietris, piatra sparta. La prepararea betonului se folosesc mai multe sorturi de agregate care pot fi impartite in functie de provenienta si marimea granulelor: nisip natural, pietris, piatra mare, balast pentru betoane, nisip de concasare, piatra sparta, etc.

Apa de amestecare trebuie sa fie limpede, fara miros si sa fie neutra din punct de vedere chimic.

Aditivii sunt produsi chimici care se adauga in cantitati mici fata de masa cimentului inainte sau in timpul amestecarii betonului, cu scopul de a modifica proprietatile betonului atat in stare proaspata cat si intarita (de exemplu pentru reducerea cantitatii necesare de apa, pentru a accelera sau intarzia timpul de priza, pentru a imbunatati caracteristicile de durabilitate a betonului, omogenitate, etc.).

Adaosurile sunt materiale anorganice fine cu proprietati active sau inerte, care se adauga in cantitati de peste 5% substanta uscata fata de masa cimentului, in scopul imbunatatirii proprietatilor betonului cum ar fi: lucrabilitatea, gradul de impermeabilitate, rezistentele mecanice, rezistenta Ia actiunea agentilor chimici, etc.

Daca marimea maxima a granulei de agregat este de 3 mm, materialul care rezulta este denumit mortar. Betonul simplu se utilizeaza in mod deosebit pentru realizarea fundatiilor masive, la imbracaminti rutiere si la unele constructii hidrotehnice.

1.2 Betonul armat rezulta din dispunerea unor bare din otel, denumite armaturi, in general cu sectiunea circulara, in zonele intinse ale elementelor de rezistenta. Betonul preia in element eforturile de compresiune, iar armatura preia in special eforturile de intindere. In anumite cazuri, armatura se dispune si in zonele comprimate pentru a mari rezistenta elementelor si la compresiune.

In acest fel elementele alcatuite din beton armat sunt capabile sa preia toate tipurile de solicitari: intindere sau compresiune, incovoiere, torsiune s.a.m.d.

Barele de otel care se introduc in beton trebuiesc asezate in zonele unde se produc eforturile de intindere si se impart in functie de caracteristicile fizico-mecanice ale otelului precum si in functie de modul de fabricare si rolul pe care il au in elementul de constructie: ¾ otel-beton rotund neted OB, ¾ otel-beton cu profil periodic PC, ¾ bare netede cu sectiuni patrate sau dreptunghiuare, ¾ sarma trefilara mata, ¾ plase sudate

Conlucrarea dintre cele doua materiale pe de o parte betonul, pe de alta parte armatura, este posibila deoarece la suprafata de contact dintre acestea se realizeaza o legatura cunoscuta sub numele de aderenta care ia nastere in cursul procesului de intarire a betonului. Aderenta este cea care impiedeca lunecarea armaturii si in acelasi timp asigura caracterul monolit al elementului de beton armat, pana la rupere. Chiar daca betonul solicitat la intindere fisureaza si armatura luneca in beton pe

o anumita portiune in imediata vecinatate a fisurii, conlucrarea dintre cele doua materiale continua pe intervalul cuprins intre fisuri.

Avantajele folosirii betonului armat sunt urmatoarele: ¾ durabilitatea este foarte buna atat in aer cat si in apa necesitand lucrari minime de intretinere in lipsa agentilor agresivi; ¾ rezistenta la foc este mare - poate rezista circa 3 - 4 ore la temperaturi ridicate, protejand armatura inglobata (otelul neprotejat isi pierde rezistenta la temperatura de 600 C); ¾ se pot realiza elemente cu cele mai diverse forme arhitecturale, deoarece betonul proaspat ia cu usurinta forma cofrajului; ¾ pretul de cost este relativ scazut comparativ cu cel al altor materiale, datorita faptului ca agregatele reprezinta componenta preponderenta ¾ comportarea sub actiuni exterioare este buna fie datorita monolitismului, fie prin realizarea corespunzatoare a imbinarilor la structurile prefabricate;

Limitarea utilizarii betonului armat este dictata de urmatoarele dezavantaje:

¾ betonul este permeabil datorita structurii sale poroase; apa poate transporta agenti agresivi, sau

poate cauza cicluri de inghet -dezghet in masa betonului, ¾ se poate produce coroziunea in medii agresive ca ape dulci, ape sulfatice, ape demare, etc. ¾ conductivitatea termica si fonica este destul de ridicata; ¾ necesita cofraje si esafodaje-transformarile ulterioare sau eventualele consolidari sunt greu de

executat si pot avea unele rezultate negative asupra structurii; ¾ demolarea este costisitoare iar materialele rezultate nu pot fi reutilizate; ¾ fabricarea cimentului poate ridica unele probleme legate de protectia mediului; ¾ rezistenta redusa la intindere provoaca fisurarea zonei intinse si pot aparea probleme de corodare a

armaturii in anumite conditii; ¾ greutatea proprie este relativ mare in cazul betonului armat;

Avand in vedere faptul ca durabilitatea unei constructii reprezinta aptitudinea acesteia de a mentine, pe toata durata de viata, caracteristicile de rezistenta si de exploatare pentru care a fost proiectata si executata, fara sa necesite cheltuieli de intretinere mai mari decat cele uzuale, putem spune ca din acest punct de vedere structurile de beton armat se incadreaza in categoria structurilor cu durabilitate sporita.

Masurile pentru asigurarea unei durate de viata adecvate sunt alese in functie de conditiile de mediu si de importanta constructiei. In general se estimeaza sa se atinga cel putin urmatoarele durate de viata: ¾ 10 ani-pentru constructii de importanta redusa; ¾ 50-100 de ani pentru constructii importante (blocuri de locuinte, spitale, cladiri publice, etc.); ¾ 100-120 de ani pentru poduri.

Se constata in ultimii ani o crestere a cheltuielilor pentru repararea si intretinerea constructiilor existente, aceste cheltuieli fiind cu atat mai mari cu cat calitatea lucrarii finalizate este mai slaba, respectiv, in cazul producerii unor deteriorari, cu cat interventia reparatorie se face mai tarziu. Rezulta ca asigurarea unei durabilitati corespunzatoare este o problema tehnica cu largi implicatii economice, chiar si pentru constructiile de beton armat, considerate prin traditie durabile, ceea ce este adevarat in cazul unor conditii de exploatare normale.

Presupunand ca prin executie s-au atins criteriile de proiectare, adica nu s-au inregistrat defecte, dupa darea in exploatare a constructiei pot interveni o serie de factori care pot afecta durabilitatea betonului armat. Cauzele deteriorarii structurilor de beton sunt inseparabile de conditiile de exploatare si de caracteristicile materialelor componente si pot fi: ¾ cauze externe (produse de mediu) de natura fizica, chimica, biochimica sau mecanica, cum ar fi

actiunea electrolitica, atacul unor substante solide agresive, care patrund in beton, temperaturi extreme, etc. ¾ cauze interne (procese chimice sau fizice in interiorul masei betonului) cum ar fi permeabilitatea betonului, reactia dintre alcalii si agregate, etc.

1.3 Betonul precomprimat se obtine prin crearea in beton a unei stari favorabile de tensiune, inainte de aplicarea solicitarilor exterioare prin intinderea prealabila a armaturilor. Betonul precomprimat este de fapt o varietate a betonului armat, caracterizata printr-o stare initiala de eforturi si deformatii.

2 MATERIALE UTILIZATE LA PREPARAREA BETOANELOR

2.1 Cimentul Cimenturile trebuie sa satisfaca cerintele din standardele nationale de produs sau din standardele profesionale.

Cimenturile uzuale se clasifica dupa cum urmeaza: ¾ ciment Portland (tip I.) ¾ ciment Portland compozit (tip 11.) ¾ ciment de furnal (tip 111.) ¾ ciment puzzolanic (tip IV.) ¾ ciment compozit (tip V.)

Denumirea cimentului este data de nucleul acestuia.

Nucleul cimentului este denumirea data amestecului de clincher Portland cu alte componente principale in proportie de 95- 100% si cu componente minore in proportie de 0-5%, exclusiv sulfatul de calciu si aditivii.

Componentele principale care intra in compozitia nucleului de ciment sunt clincherul Portland, zgura granulata de furnal, puzzolane naturale si industriale, cenusa de termocentrala, sisturi calcinate, calcare, praf de silice, filere.

Functie de rezistenta standard, se pot defini trei clase de rezistenta pentru cimenturi: 32,5; 42,5 si 52,5. Cimentul trebuie sa fie protejat de umezeala si impuritati in timpul depozitarii si transportului. Depozitarea cimentului in vrac se va face in celule tip siloz, in care nu au fost depozitate anterior alte materiale, marcate prin inscriere vizibila a tipului de ciment. Depozitarea cimentului ambalat in saci

trebuie sa se faca in incaperi inchise. Pe intreaga perioada de exploatare a silozurilor se va tine evidenta loturilor de ciment depozitate pe fiecare siloz prin inregistrarea zilnica a primirilor si livrarilor. Sacii vor fi asezati in stive pe scanduri dispuse cu interspatii pentru a asigura circulatia aerului la partea inferioara a stivei si la o distanta de 50 cm de la peretii exteriori, pastrand imprejuru1 lor un spatiu suficient pentru circulatie. Stivele vor avea cel mult 10 randuri de saci suprapusi.

2.1 Agregatele La executarea elementelor si constructiilor din beton si beton armat cu densitate aparenta normala (2001-2500 kg/m³), se folosesc agregate cu densitate normala (1201-2000 kg/m³ provenite din sfarmarea naturala si / sau concasarea rocilor. Agregatele vor satisface cerintele prevazute in reglementarile tehnice specifice (STAS 1667-76 si dupa caz STAS 662-89 si SR 667-98).

Agregatele nu trebuie sa fie contaminate cu alte materiale in timpul, transportului sau depozitarii.

Depozitarea agregatelor trebuie facuta pe platforme betonate avand pante si rigole de evacuare a apelor. Pentru depozitarea separata a diferitelor sorturi se vor crea compartimente cu inaltime corespunzatoare pentru evitarea amestecarii cu alte sorturi. Compartimentele se vor marca cu tipul de sort depozitat. Nu se admite depozitarea direct pe pamant sau pe platforme balastate.

2.2 Apa. Apa de amestecare utilizata la prepararea betoanelor poate sa provina din reteaua publica sau din alta sursa, dar in acest ultim caz trebuie sa indeplineasca conditiile tehnice prevazute in STAS 790/84.

2.3 Aditivi. Aditivii sunt produse chimice care se adauga in beton in cantitati mai mici sau egale cu 5% substanta uscata fata de masa cimentului in scopul imbunatatirii / modificarii proprietatilor betonului in stare proaspata si / sau intarita. Aditivii trebuie sa indeplineasca cerintele din reglementarile specifice sau agrementele tehnice in vigoare. Aditivii nu trebuie sa contina substante care sa influenteze negativ proprietatile betonului sau sa produca coroziunea armaturii. (ex. clor)

Principalele grupe (clase) de aditivi care se intalnesc in practica curenta a betoanelor sunt diferite in functie de efectul principa1 pe care aditivul il are asupra proprietatilor betonului.

Aceste grupe de baza sunt: ¾ aditivi reducatori de apa ¾ aditivi intens reducatori de apa ¾ aditivi plastifianti ¾ aditivi superplastifianti ¾ aditivi acceleratori de priza ¾ aditivi intarzietori de priza ¾ aditivi acceleratori de intarire ¾ aditivi antrenatori de aer ¾ aditivi antiinghet ¾ aditivi impermeabilizatori ¾ aditivi inhibitori de coroziune

Efectul aditivilor asupra proprietatilor betonului este in realitate un efect complex-pe langa efectul principal existand si unul sau mai multe efecte secundare mai mult sau mai putin pronuntate. Utilizarea aditivilor la prepararea betoanelor are drept scop: ¾ imbunatatirea calitatii betoanelor destinate executarii elementelor cu armaturi dese, sectiuni subtiri,

inaltime mare de turnare; ¾ punerea in opera a betoanelor prin turnare; ¾ imbunatatirea gradului de impermeabilitate in cazul recipientilor sau a elementelor expuse la

interperii sau situate in medii agresive; ¾ imbunatatirea comportarii la inghet-dezghet; ¾ realizarea betoanelor de clasa superioara; ¾ reglarea procesului de intarire, intarziere sau accelerare de priza in functie de cerintele tehnologice; ¾ cresterea rezistentei si a durabilitatii prin imbunatatirea structurii betonului.

2.4 Adaosuri. Adaosurile sunt materiale anorganice fine ce se pot adauga in beton in cantitati de peste 5% substanta uscata fata de masa cimentului, in vederea imbunatatirii caracteristicilor acestuia sau pentru a realiza proprietati speciale. Adaosurile pot imbunatatii urmatoarele caracteristici ale betoanelor: lucrabilitatea, gradul de impermeabilitate, rezistenta la agenti chimici agresivi.

Exista doua tipuri de adaosuri: ¾ inerte, inlocuitor partial al partii fine din agregate, caz in care se reduce cu cca. 10% cantitatea de

nisip 0-3 mm din agregate. Folosirea adaosului inert conduce la imbunatatirea lucrabilitatii si

compactitatii betonului; ¾ active, caz in care se conteaza pe proprietatile hidraulice ale adaosului. Adaosurile active sunt:

zgura granulata de furnal, cenusa, praf de silice, etc.

In cazul adaosurilor cu proprietati hidraulice, la calculul raportului A/C se ia in considerarea cantitatea de adaos din beton ca parte lianta. Utilizarea adaosurilor se face in conformitate cu reglementarile tehnice specifice in vigoare, agremente tehnice sau pe baza unor studii intocmite de laboratoarele de specialitate. Conditiile de utilizare, conditiile tehnice pentru materiale componente, prepararea, transportul, punerea in lucrare si tratarea betonului se stabilesc de la caz la caz, functie de tipul si proportia adaosului utilizat.

Adaosurile nu trebuie sa contina substante care sa influenteze negativ proprietatile betonului sau sa provoace corodarea armaturii.

Utilizarea cenuselor de termocentrala se va face numai pe baza unor aprobari speciale cu avizul sanitar eliberat de organismele abilitate ale Ministerului Sanatatii.

Transportul si depozitarea adaosurilor trebuie facuta in asa fel incat proprietatile fizico-chimice ale acestora sa nu sufere modificari.

3 ARMATURI PENTRU BETOANE

Otelurile folosite pentru armarea elementelor din beton se prezinta sub forma de bare laminate la cald sau sarme trase. Cele mai des folosite sunt otelurile 0B37 (sub forma de bare netede) PC52 si PC6O (sub forma de bare cu nervuri longitudinale). De asemenea, mai sunt utilizate si otelurile PC9O, STPB si TOR. Pentru armarea placilor si peretilor se utilizeaza plasele sudate, alcatuite din sarme cu diametrul cuprins intre 3 si 10 mm.

In scopul asigurarii durabilitatii elementelor prin protectia armaturii contra coroziunii si o conlucrare corespunzatoare cu betonul, este necesar ca la elementele din beton armat sa se realizeze un strat minim de acoperire cu beton. Grosimea minima a stratului se determina functie de tipul elementului, conditiile de expunere la factori agresivi, diametrul armaturilor, clasa betonului si gradul de rezistenta la foc.

4 Constructii cu structura din beton

In constructiile civile betonul simplu si armat este utilizat la toate tipurile de structuri pentru executia fundatiei Compozitia betonului simplu si tipul de ciment utilizat la executia acestor fundatii este aratat mai jos.

La structurile cu pereti portanti din zidarie, betonul armat este utilizat pentru realizarea centurilor, a buiandrugilor si a samburilor de beton armat (stalpisori). Stalpisorii se toarna la intersectiile peretilor de zidarie in cazul structurilor cu zidarie complexa

In domeniul constructiilor civile structurile in cadre de beton armat sunt utilizate in mod deosebit la executia constructiilor sociale, culturale, de invatamant si publice.

Fig. 4 Structura combinata, realizata cu nucleu central si cadre din beton armat monolit. a) perspectiva; b) plan; 1-nucleu central din diafragme; 2-cadre marginale; 3-cadre intermediare.

Structurile in cadre executate monolit, avand o elasticitate mai ridicata se, asociaza adeseori cu diafragme care asigura rigiditatea ansamblului pentru preluarea incarcarilor orizontale din seism si vant. O structura combinata des utilizata este solutia cu nucleu rigid si cadre. Nucleul, situat in pozitie centrala, este alcatuit din diafragme dispuse in jurul scarilor, liftului, etc. Nucleul rigid preia uneori in intregime fortele laterale, stalpilor revenindu-le numai incarcarile gravitationale aferente. O alta solutie

o constituie dispunerea diafragmelor pe conturul constructiei.

Aceste structuri combinate se utilizeaza pentru cladiri de birouri, hoteluri, sau pentru blocuri de locuinte cu numar mare de niveluri.

Pentru constructiile de locuinte betonul armat este folosit in mod deosebit sub forma panourilor prefabricate care duc la marirea semnificativa a vitezei de executie. Pentru a se crea o structura spatiala stabila, rezistenta si rigida este necesar ca elementele prefabricate sa se dispuna si sa se lege intre ele prin imbinari care sa determina formarea unui ansamblu de diafragme verticale si orizontale capabile sa preia toate sarcinile ce actioneaza asupra cladirii. Imbinarile dintre panouri trebuie realizate in asa fel incat sa nu apara deplasari relative intre panouri. In acest scop pe conturul panourilor se prevad praguri, alveole si dinti precum si mustati de legatura. Panourile de pereti interiori se realizeaza cu grosimea de l4 cm la cladiri de tip P+4 si de 16-18 cm pentru cladiri tip P+8. Panourile de pereti interiori pot fi plini sau cu goluri de ferestre si / sau usi.

Fig.6-Montarea panoului de planseu la o structura din panouri mari prefabricate

Panourile de pereti exteriori portanti sunt alcatuite din trei straturi: ¾ strat interior de rezistenta de 10 cm din beton armat ¾ strat termoizolant median, din polistiren sau vata minerala, cu grosime de 58 cm ¾ strat exterior de protectie a termoizolatiei, din beton armat, cu grosime de minim 6 cm

Legatura dintre cele trei straturi se realizeaza cu nervuri din beton de 45 cm latime.

Imbinarile panourilor sunt de doua tipuri: ¾ verticale-intre panourile de pereti; acestea se mai numesc stalpisori ¾ orizontale-intre pereti si plansee; acestea se mai numesc centuri

Imbinarile verticale se realizeaza prin turnare, intre panourile de pereti, a unor stalpisori de beton armat monolit cu sectiunea de minim 250 cm².