Verificarea comportarii grinzilor precomprimate. Atestarea si certificarea de conformitate la stari limita de serviciu

Comportarea in timp a unor elemente de structura ale constructiilor reprezinta un parametru esential de care trebuie sa tina seama specialistii in domeniu pe tot parcursul punerii in opera a unei investitii, adica de la proiectare si executie pana la exploatarea cladirii.

Un asemenea element il reprezinta grinzile precomprimate care formeaza o parte din scheletul (structura) unei constructii. De calitatile lor depind in mod nemijlocit functionalitatea si, mai ales, durata de viata a constructiilor.

Iata de ce, prin exemplul care urmeaza, vrem sa demonstram ca verificarea pe baza unor tehnici adecvate a comportarii grinzilor precomprimate este necesara si utila daca vrem sa nu avem surprize neplacute.

 Incercarea, de exemplu, pe stend pana la ruperea grinzii GP 24/12 AP a avut ca tema initiala verificarea comportarii grinzii la starile limita de serviciu (ale exploatarii normale), respectiv fisurare, deformatii si verificarea comportarii sub incarcari pana la rupere, precum si a capacitatii portante a grinzii (Etapa I), la soli­citarea beneficiarului SC Bricostore Romania. Ulterior, tema a fost extinsa de catre SC Popaescu & Co SRL si Atelier 3 SRL pentru obtinerea de date in vederea omologarii (atestarii) proiectului si date necesare certificarii de conformitate a elementului prefabricat (Etapa II-a ).

Date privind grinda incercata

Sectiunea curenta a grinzii se prezinta in fig. 1.

Materiale

• BETON Bc 50

R_c = 26,5 N/mm2, R_t = 1,65 N/mm2, Eb = 38.000 N/mm2;

Rezistenta betonului la transfer: R_bo = 49 N/mm2.

• OTEL PRETENSIONAT Toron TBP 12 mm,

 R_m=1.650 N/mm2, R_p = 1.340 N/mm2, Ep = 180.000 N/mm2;

Relaxare normala: 7% la 0,7 R_m, 20 0C, 1.000 h;

BARE PC 52 f 20 si f 14 mm, R_a = 300 N/mm2, E_a = 210.000 N/mm2.

Momente incovoietoare de proiectare pentru verificari la sarcini verticale – SLR, SLS (conform proiect) la mijlocul deschiderii

• Greutate proprie: M_g = 740,0 kNm;

• Exploatare: ME = 3.193,8 kNm;

• Exploatare de lunga durata:      ME_ld = 2555.0 kNm;

• De calcul St. Lim. Rez.: M = 4202,4 kNm.

Schema de incercare (fig .1)

A – Schema de amplasare a panelor in constructie, distantele intre pane fiind 4,55 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,55.

B – Schema de incercare efectiva a grinzii, utilizand doua grinzi de repartitie.

Fiecare presa realizeaza doua puncte de incarcare prin intermediul grinzii metalice (cutit de repartitie).

Fortele 2 x 2 P s-au realizat cu 2 prese de 120 tf.

Pentru reazeme si punctele de aplicare a fortelor, s-a realizat forma semicilindrica.

Masuratori

• S-au efectuat masuratori privind aparitia, deschiderea fisurilor normale si inclinate (dupa caz) si inchiderea fisurilor normale.

• S-au efectuat masuratori de sageti la mijlocul deschiderii si la 2,40 m de mijloc, in punctele de aplicare a fortelor concentrate centrale. S-a masurat contrasageata initiala a grinzii.

• Deformatii specifice la fibrele superioare ale sectiunii centrale si sub forte cu deformetru mecanic 0,002 mm, cu baza de 50 mm – diagrame deformatii.

• Fotografii de ansamblu si de detaliu.

Etape de incarcare

Etapa I s-a desfasurat in perioada 02–04.01.2006:

• Incarcare in trepte 0,25, 0,5, 0,75, 1,0 ME, descarcare;

• Idem 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,1 ME, descarcare; verificare aparitie fisuri;

• Incarcare in trepte de 0,05 ME in apropierea fisurarii, atingere a_f max = 0,15 mm;

• Descarcare cu determinarea solicitarii de inchidere a fisurilor;

• Reincarcare cu determinarea solicitarii de redeschidere a fisurilor;

• Incarcare in trepte 0,5, 1,0, 1,1, 1,2 ME pana la M, descarcare; masurarea sagetilor si deschiderii fisurilor;

• Incarcare in trepte, 0,5, 1,0, 1,1, 1,2 ME si, in continuare, pana la rupere.

Etapa a II-a s-a desfasurat in zilele 22.06.2006 si 13.07.2006 02 – 04.01. 2006:

• Incarcare in trepte 0,5, 1,0, 1,1, 1,2 ME pana la 1,2 M si descarcare;

• Incarcare in trepte de 0,05 M, in trei cicluri, pana la atingerea stadiului ultim.

Rezultatele incercarii

In etapa I

S-a efectuat un ciclu de incarcare – descarcare la ME, 2PE = 380 kN, p = 125 bari; un ciclu de incarcare – descarcare la 1,1 ME si urmatorul la 1,2 ME.

Ciclul urmator s-a condus pana la aparitia fisurilor care s-au produs la incarcarea de calcul, respectiv 2P = 580 kN, p = 200 bari si in continuare pana la atingerea deschiderii maxime a fisurii a_f=0,12 – 0,15 mm. La descarcare s-a urmarit solicitarea de inchidere a fisurilor, care a depasit cu 10% nivelul ME_ld, iar la reluarea incarcarii s-a urmarit solici­tarea de redeschidere a fisurilor care a reprezentat 1,11 ME. Se men­tioneaza ca la descarcare fisurile s-au inchis complet.

Contrasageata initiala a grinzii masurata a fost de 5,50 cm. Aceasta contrasageata s-a anulat practic la nivelul incarcarii de exploatare.

In continuare, grinda s-a incarcat in trepte de 0,1 ME, urmarind redeschiderea fisurilor, deschiderea fisurilor si sagetile in cele trei puncte de masura.

Solicitarea finala atinsa la incercare in etapa I a fost de 1,87 ME, respectiv 2P_{r, conv.} = 764 kN.

La aceasta solicitare fisurile normale s-au deschis la a_f = 0,35 mm, iar sageata totala a fost f_r,cov. = 13,5 cm, respectiv 1/180 din deschiderea grinzii.

In etapa a II-a

S-au efectuat doua cicluri de incarcare pana la 2P = 908 kN si descarcare.

S-au dezvoltat fisurile normale pana aproape de racordarea la placa superioara, atingand a_f = 1,0 mm atat in talpa inferioara, cat si in inima – foto 6-9. Fisurile inclinate au atins 1,2 – 1,3 – 1,7 mm (foto 9, 10, 15).

La descarcare, grinda a revenit pana la sageti remanente de 1/94 la primul ciclu si de 1/73 din deschi­dere la al doilea ciclu.

Incarcarea s-a continuat pana la o forta aplicata 2P = 980 kN, repre­zentand 2,43 ME si 1,78 M.

Momentul de control la incercare M_contr. = 6697 kNm a fost depasit cu 18%.

Sageata maxima atinsa a fost de 22,85 cm, reprezentand 1/100 din deschidere.

Concluzii si recomandari

Grinda PRECOMPRIMATA GP 24/12 AP, incercata pe stendul de incercari de elemente liniare al SC Prefa SA Brasov, s-a comportat corespunzator la incarcarile de proiectare, atat la fisurare – refisurare si deschiderea fisurilor si, in continuare, pana la atingerea solicitarii de 2,43 momentul inco­voietor de exploatare si 1,78 momentul de calcul la starea limita de rezistenta, precum si 1,18 momentul de rupere de control si a unei sageti de 1/100 din deschidere.

Solicitarile experimentale de fisurare – refisurare au depasit in medie cu 10% solicitarile de proiectare.

Nu au aparut fisuri inclinate in zona de forta taietoare pe 3 h₀ de la capete.

Fisurile orizontale initiale observate la capetele grinzii nu s-au miscat/dezvoltat pe parcursul incercarii.

Rezultatele favorabile permit omologarea proiectului grinzii, cu precizarea ca solicitarile capabile de proiectare pot fi sporite cu pana la 10% fata de proiectul actual.

Date si cerinte privind atestarea conformitatii

Evaluarea conformitatii prefabricatelor din beton precomprimat se face in concordanta cu prevederile Standardului European armonizat SR EN 13369:2005 si al standardelor europene pentru tipurile de prefabricate supuse actiunii de atestare a conformitatii.

Evaluarea conformitatii de catre o terta parte, respectiv un organism de certificare acreditat la nivel national si recunoscut de autoritatea din domeniul reglementat al constructiilor – MTCT, are drept scop evaluarea controlului procesului de fabricatie, evaluarea produsului, efectuarea incercarilor de tip initial.

Organismul de terta parte, in vederea atestarii conformitatii, asi­gura verificarea Controlului procesului de productie pe intregul flux de fabricatie, de la materii prime pana la produsul finit, inclusiv marcarea acestuia cu trecerea in revista a tuturor elementelor de sistem aplicabile, care au un impact major in asigu­rarea calitatii produsului.

Se considera ca un producator care aplica un standard de calitate conform SR EN ISO 9001:2001 satisface cerintele acestuia. Cu toate acestea, in cazul verificarilor efectuate, se urmareste trecerea in revista a fiecarui element de sistem, astfel incat sa se poata fundamenta existenta conditiilor pentru reali­zarea produsului, in mod constant, la nivelul parametrilor proiectati si cu satisfacerea cerintelor stabilite prin referentialul adoptat.

In acest sens, se pune un accent deosebit pe responsabilitatea si asigurarea autoritatii personalului care conduce si asigura calitatea, implicat in controlul procesului de fabricatie, pe mentinerea in vigoare si implementarea procedurilor care stabilesc modul de tinere sub control a procesului, pentru demonstrarea conformitatii produsului pe etape de fabricatie, prin efectuarea verificarilor/incercarilor stabilite prin norme in punctele critice/punctele de control, precum si pe identificarea si inregistrarea neconformitatilor, stabilirea cauzelor care le gene­reaza si a actiunilor corective pentru eliminarea acestora.

Actiunea de atestare a conformitatii are drept punct de plecare examinarea documentatiei care sta la baza realizarii produsului, tinerea sub control a acesteia, continuand cu controlul procesului, cu identificarea caracteristicilor relevante ale instalatiilor si/sau ale procesului de fabricatie.

Producatorul trebuie sa aiba implementat un plan de inspectie si incercare pe echipamentele din fluxul tehnologic, pentru asigurarea functionarii acestora la nivelul parametrilor proiectati, inclusiv un plan de revizii, reparatii, elaborand in acest sens proceduri, instructiuni cu privire la verificarile ce se efec­tueaza, natura si amploarea acestora, inclusiv pentru activitatea de intretinere.

De asemenea, producatorul trebuie sa dispuna si sa aiba implementat un plan de control, verificari pe materiile prime si alte materiale inglobate in produsul finit, pe produs, pe parcursul sau la finele fiecarei faze de fabricatie, la frecventa si la nivelul prevederilor din referential, caiete de sarcini, norme aplicabile, in vederea stabilirii mentinerii la nivelul referentialului a parametrilor produsului si a nu permite trecerea in faza urmatoare de fabricatie pana cand nu sunt indeplinite cerintele de calitate.

Planurile de inspectie pentru prefabricatele din beton precomprimat sunt redate in tabelele D₁-D₄ din standardul SR EN 13369:2005 si vizeaza echipamentele (Tabel D₁), materiale (Tabel D₂), procesul de fabricatie (Tabel D₃) si produsul finit (Tabel D₄).

Incercarile se efectueaza in conformitate cu metodele mentionate in standardul aplicabil si/sau in normele aplicabile, in cazul nostru C 181-88 si a standardelor de metoda de incercare privind caracteristicile fizico-mecanice ale prefabricatelor si a materialelor constituente.

Conform prevederilor din standar­­dul SR EN 13369:2005, clasa minima pentru betoanele pentru produsele din beton precomprimat este C 30/37.

Rezistenta la compresiune este definita prin rezistenta potentiala care poate fi confirmata prin rezistenta structurala directa sau rezistenta structurala indirecta.

Rezistenta potentiala la compresiune a betonului la 28 de zile poate fi insotita de verificari si incercari intermediare ale rezistentei la transfer, decofrare, ridicare.

Rezistenta structurala directa la compresiune se determina la produsul finit, pe carate extrase in conformitate cu standardul SR EN 12504-1 sau prin prisma taiata transformata in cilindru sau cub, cu aplicarea factorului de corectie adecvat, dar cel mai corect si complet, prin incercarea acestuia cu sarcini conform planului de incercare, asigu­randu-se efectuarea de masuratori privind aparitia, deschiderea/inchiderea fisurilor, precum si cu privire la sageti, deformatii specifice si dupa caz stabilirea rezistentei la rupere.

In cazul analizat, s-a procedat la incercarea pe stend a unui tip de grinzi precomprimate, rezultatele fiind cele mentionate in prima parte.

Este de mentionat ca in cadrul activitatii de certificare, se merge in paralel, pe analizarea datelor din inregistrarile producatorului cu privire la caracteristicile determinate de acesta pe materii prime, produse finite, echipamente, dupa un plan de verificari prestabilit si compararea rezultatelor din inregistrari cu rezultatele obtinute prin incercari nedistructive, incercari pe carate prelevate in cadrul activitatii de inspectie din elementul esantionat si incercarea in stend a acestora (atunci cand se efectueaza aceasta verificare). De asemenea, se asi­gura compararea caracteristicilor betonului intarit, prelevat si conservat, pe cat este posibil, in conditii identice cu ale elementului prefabricat cu caracteristicile determinate prin celelalte metode.

Rezultatele verificarilor/incerca­rilor efectuate se evalueaza de comitetul tehnic al organismului de certificare, se supune analizei Consiliului de certificare care valideaza/invalideaza conformitatea.

Cerintele privind atestarea conformitatii sunt detaliate in standardul european SR EN 13369:2005, standardul european pentru tipul de prefabricate supuse atestarii confor­mitatii, precum si prin documentatia produsului si normele aplicabile.

Din prezentarea facuta in prima sectiune, rezulta ca incercarea in stend s-a incheiat cu rezultate cores­punzatoare, confirmand rezultatele obtinute prin aplicarea metodelor de determinare a rezistentei prefa­bricatelor stabilite prin standard, respectiv rezistenta potentiala, rezistenta structurala si rezistenta structurala indirecta (date ce nu au mai fost prezentate comparativ deoarece rezultatele au fost apropiate).

 Referinte

1. STAS 6657/1-89 Elemente prefabricate de beton, beton armat si beton precomprimat. Conditii tehnice generale de calitate.

2. C 181-88 Indrumator pentru metodologia de incercare a prototipurilor si seriei zero la elementele prefabricate, din punctul de vedere al comportarii la solicitari statice.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 30 – septembrie 2007

Autori:
Augustin POPAESCU,
Ovidiu DEACONU – Universitatea Transilvania
Ioan BURTEA – Quality Cert