«

»

Probleme privind calculul, conformarea si diferite aspecte aparute la pardoselile industriale (II)

Share

(Continuare din numarul anterior)

popa - pardoseli industriale fig 14PARDOSELI INDUSTRIALE POST TENSIONATE

Pretensionarea suprastructurilor este utilizata deseori in timp ce fundatiile, pardoselile au fost doar uneori pretensionate. Proiectarea unei placi pe sol este complicata din cauza interactiunii duale dintre suprastructura si terenul de fundare. Cu toate acestea, in timp ce sistemul static si proprietatile materialelor suprastructurii sunt bine cunoscute, cunostintele despre parametrii principali ai terenului sunt influentate de acuratetea determinarilor, si nu in ultimul rand, de interpretarea rezultatelor obtinute. Simplificarea calculelor ingineresti este, astfel, indispensabila. Mai mult decat a efectua analize sofisticate, proiectantul ar trebui sa-si cana­lizeze eforturile catre un concept echilibrat si o detaliere cat mai rea­listica, pentru transferul eficient al incarcarii catre teren. In afara unei selectii adecvate a configuratiei structurale, posibilitatea introducerii unui sistem de forte active prin pretensionare este una dintre metodele principale in proiectarea pardoselilor industriale.

Interactiunea teren – structura

Actiunile gravitationale si cele la­terale, aplicate pe o structura, conduc la o stare de tensiuni si deformatii semnificative in terenul de fundare. La o anumita distanta fata de fundatie, deformatia terenului va fi foarte mica, neglijabila (fig. 14). Terenul aflat in afara zonei active nu va influenta, in mod semnificativ, comportarea structurii in ansamblu si astfel, aceasta parte poate fi mode­lata in calcule ca rigida.

In figura 14, partea deformabila a terenului de sub fundatie si regiunea din imediata apropiere, care poate fi idealizata ca rigida, sunt numite in continuare A si B. Granita dintre cele doua regiuni poate fi determinata pe baza unei analize de eforturi, iar Regiunea A poate fi modelata ca parte a intregului sistem structural. Aplicand metode cunoscute, poate fi realizata o analiza comprehensiva a interactiunii structurii cu terenul si atat dimensionarea, cat si detalierea fundatiei si suprastructurii pot incepe cu utilizarea unor metode conventionale. In timp ce astfel de consideratii pot fi utile, in principiu, dificultati practice impiedica aplicarea lor, in general. In particular, comportarea concreta nelineara si comportarea reala in timp se adauga complexitatii problemei. In plus, parametrii terenului, determinati prealabil acestei analize, pot fi limitati. Proprietatile terenului prezinta variatii considerabile. Oricum, orice investigare a terenului este li­mitata ca scop si dimensiune, iar rezultatele unei astfel de investigatii nu sunt usor de interpretat. In cele din urma, tensionarile reziduale din teren nu sunt foarte cunoscute si astfel, influenta lor asupra comportarii structurii ca intreg nu poate fi apreciata. Privind asupra acestor probleme este nerealistic sa credem ca vreo analiza ar putea conduce spre o reprezentare exacta a tensionarilor si deformarilor intregului sistem structural. Asadar, trebuie adoptate abordari ingineresti simpli­ficate. In mod obligatoriu, astfel de abordari se refera la modul in care rezultantele cunoscute ale tensio­narii M, N si T, de la baza supra­structurii pot fi transmise, prin fun­datie, catre teren. Abordari diferite ale problemei conduc la distributii diferite ale presiunii terenului la talpa fundatiei. In mod clasic, transmiterea fortelor de forfecare T poate fi vazuta ca o problema secundara, in comparatie cu transmiterea fortelor gravitationale, N si a momentelor, M.

O abordare conventionala este aceea in care suprastructura este analizata presupunand o fundatie rigida. Reactiunile determinate la baza suprastructurii sunt aplicate ca incarcari ce actioneaza asupra fundatiei, iar fortele si momentele rezultate sunt considerate pentru dimensionarea fundatiei. In functie de modul in care se determina distributia presiunii pe teren, se pot distinge mai multe metode: metoda distributiei liniare a presiunii terenului, metode simple si avansate care considera fundatia elastica si alte metode mai sofisticate.

Pentru fundatii relativ mici si/sau rigide, metoda distributiei liniare a presiunii terenului (fig. 15) este considerata acceptabila. Distributia presiunii terenului se obtine din echi­librul cu rezultantele globale ale incarca­rilor din structura. Pentru un numar relativ mare si/sau flexibil de fundatii, metoda fundatiei elastice (fig. 16) este mai potrivita. Aceasta metoda presupune ca presiunea terenului este proportionala cu deformatia fundatiei. Constanta de proportiona­litate ks este coeficientul de pat. Valoa­rea lui ks trebuie determinata printr-o analiza de tasare. In general, ks poate varia in lungul fundatiei. Pentru calcule preliminarii este acceptabila, insa, o valoare medie constanta a lui ks. Valorile lui ks se obtin din literatura de specialitate sau pe baza incercarilor din teren.

Pentru un teren necoeziv si o fundatie flexibila, tasarile vor fi neuniforme, cu valori maxime care apar langa marginea fundatiei. Pentru un teren coeziv si o fundatie flexibila si tasarile vor fi neuniforme, dar tasa­rea maxima va aparea in centrul fundatiei (fig. 17). Oricum, presiunea terenului sub o fundatie flexibila va tinde sa fie mai mult sau mai putin uniforma. Pentru o fundatie rigida, tasarile vor fi mai mult sau mai putin uniforme, avand in vedere ca distributia presiunii terenului va fi neuniforma, cu valori maxime ce apar langa centrul fundatiei pentru terenuri necoezive si langa margine pentru terenuri coezive. Aceasta releva faptul ca, pentru o fundatie incarcata uniform, coeficientul de pat ks poate varia intr-o maniera aproximativ asemanatoare cu presiunea terenului sub o fundatie rigida. Valorile maxime ale lui ks apar langa centrul fundatiei pentru un teren necoeziv si langa marginea fundatiei pentru un teren coeziv. In orice caz, distributia lui ks va fi, in general, neuniforma. Asa-zisa „metoda simplificata” a fundarii elastice foloseste o valoa­re medie constanta a lui ks. Pe de alta parte, mai multe metode avan­sate de calcul al fundatiilor elastice iau in considerare variatia coeficientului de pat in lungul fundatiei.

Metodele sofisticate de determi­nare a distributiei presiunii terenului considera compatibilitatea dintre tasari si deformarea suprastructurii. De fapt, presupunand o fundatie rigida, abordarea conventionala ignora aceasta cerinta de compatibi­litate. Deformatiile fundatiei ar trebui considerate ca actiuni suplimentare asupra suprastructurii. Ca o conse­cinta, reactiunile de la baza suprastructurii se vor modifica, conducand spre o modificare ulterioara a deformatiilor fundatiei. Cu metode recurente adecvate, micile schimbari viitoare ale reactiunilor si deformatiilor pot fi ajustate iar compatibilitatea poate fi aproximata cu orice precizie.

Proiectantul trebuie sa ia in considerare nu doar transferul incarcaturilor gravitationale, dar si transferul incarcarilor laterale. In mod normal, transferul unor forte de forfecare la baza unei fundatii este posibila datorita frecarii dintre fundatii si terenul de fundare. In general, raportul T/N este de ordinul 0,1 sau mai putin si astfel transferul incarcarilor laterale nu creeaza dificultati.

Pentru o placa (fundatie) supusa unei presiuni normale, constante, s, si unui efort de forfecare t, aceste eforturi sunt transferate de la placa spre suprafata de contact de la baza elementului si spre terenul de dedesubt. Crescand t va aparea o deplasare D. Pentru valori mici ale lui t, nu exista o deplasare relativa a suprafetei de contact. Sub o anumita valoare mare a lui t, vor aparea deplasari relative ale suprafetei de contact, pana ce intreaga crestere a lui t se va datora unei alunecari pe suprafata de contact. Coeficientii de frecare, m, depind de natura supra­fetei de contact. Coeficientul de frecare pentru placi turnate direct pe teren este intre 0,7 si 2,0. Depla­sarea, D, variaza de la aproximativ 0,5 pana la 2 mm, depinzand de tipul suprafetei de contact.

 

Utilizarea pretensionarii la placi pe sol

Pretensionarea ofera posibilitatea introducerii unui sistem favorabil de forte care actioneaza asupra betonului din fundatie. Componentele plane ale fortelor de ancorare produc o anumita pretensionare a betonului. Rezulta o rezistenta crescuta la fisuri, rigiditate, impermeabilitate mai mare, o necesitate mai redusa a rosturilor de dilatatie si o durabilitate mai buna. Mai mult, o aplicare adecvata a pretensionarii conduce la o reducere a fisurarii din cauza hidratarii betonului, care este unul din motivele principale pentru crapaturile inestetice din pardoseli.

Componentele transversale ale fortelor de ancorare si fortele de deviatie permit o echilibrare a incarcarilor, rezultand, astfel, o imbunatatire a distributiei presiunii terenului si o rezistenta de forfecare crescuta.

Alte avantaje ale pretensionarii sunt: reducerea aglomerarii armaturii din placa si aplicarea concentrata a fortelor de ancorare, care creeaza conditii favorabile pentru transferul unor forte mari, precum reactiunile ce se dezvolta din pilotii unui radier pe piloti.

Tipuri de post tensionare ce se folosesc uzual pentru placi sunt cele cu toroane introduse in teci sau cu toroane introduse in teci care se injecteaza ulterior. Sistemul de toroane introduse in teci ofera urmatoarele avantaje: toroane subtiri, usoare si flexibile si astfel, usor de manipulat, pierderi mici de tensiune din frecare, protectie anticoroziva, lipsa injectarii tecii. Aplicatiile practice ale acestui sistem includ pavaje si placi pe sol pentru proiecte rezidentiale, comerciale si industriale. Toroanele introduse in teci si injectate sunt folosite la fundatiile mai mari. Avantajele sistemului sunt: exploatarea intregii rezistente la incovoiere a armaturii post tensio­nate, posibilitatea de a transfera forte mari, utilizand toroane mari, comportare imbunatatita la fisurare.

Pentru a imbunatati comportarea la fisurare este amplasata in mod normal la partea superioara fundatiilor pre-tensionate o cantitate mi­nima de armatura netensionata. Valoarea procentului minim de armare este de aproximativ 0,1%. Avantajele post tensionarii sunt mai evidente pentru valorile eforturilor de post tensionare care incep de la 0,25 N/mm2 si merg pana la 2,0 N/mm2. Pentru cele mai multe aplicatii practice, valorile pre-tensionarii se inca­dreaza intre limitele de 0,75 si 1,5 N/mm2.

Metoda distributiei liniare a presiunii pe teren este o simplificare potrivita pentru fundatiile relativ rigide. Pe de alta parte, metoda fundatiei pe mediu elastic este recomandata la fundatiile flexibile. Sub o fundatie rigida, tasarile relative vor ramane la 10% sau mai putin din tasarea totala. Astfel, sunt bine justificate ipotezele simplificatoare folo­site uzual in proiectare.

In determinarea grosimii unor placi sau grinzi pe sol, trebuie sa se tina seama de: grosimea minima tehnologica, presiunea maxima admisa pe teren, cerintele de ductilitate, rezistenta de forfecare etc.

Pentru fundatiile rigide, fortele si momentele sectionale rezulta din reactiunile cunoscute de la baza suprastructurii si a presiunii liniar distribuite a terenului, prin aplicarea staticii simple. Dimensionarea se va realiza cu metodele cunoscute. Pentru fundatiile flexibile, fortele si momentele sectionale nu pot fi determinate prin aplicarea staticii simple. In locul acesteia, trebuie sa se aplice metoda fundatiei pe mediu elastic sau o abordare mai sofisticata. O fundatie poate fi rigida in sens general, in timp ce local poate fi destul de flexibila.

 

CONCLUZII

Ca la orice element folosit in constructii exista mai multe cerinte. Cele mai importante dintre ele sunt: executie rapida, durabilitate si costuri de realizare si intretinere scazute. Cunoscand cerintele beneficiarilor, trebuie gasite cele mai economice solutii pentru a le indeplini.

Solutiile clasice, folosite la reali­zarea pardoselilor – armate cu plase sudate, pot sa asigure durabilitatea si costuri de intretinere minime, la costuri de executie minime, dar acestea nu satisfac intotdeauna celelalte exigente. Din cauza costurilor de executie sistemul de pardoseli post tensionate este mai putin utilizat (totusi sunt situatii in care este inevitabila folosirea lui), dar aceasta solutie poate sa indepli­neasca toate cerintele, daca este tratata cu atentie si pricepere.

 

BIBLIOGRAFIE

1. Aeberhard H. U., Ganz H. R., Marti P., Schuler W. Post-tensioned foundations, VSL International LTD Berne (1990);

2. Plansee/pardoseli din beton pentru hale si suprafete libere – Normativ pentru ciment, Constructii subterane si la nivelul terenului;

3. Popa A., Farcas V., Geoteh­nica, Editura UT Press (2004);

4. *** SR EN 1997-1 Eurocod 7. Proiectarea geotehnica. Partea 1. Reguli generale (2006).

5. POPA A., ILIES Nicoleta, Fundatii, Editura Casa Cartii de Stiinta, Cluj Napoca (2013).

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 99 – decembrie 2013, pag. 38

Autori:
prof. dr. ing. Augustin Popa,
s. l. dr. ing. Nicoleta IlieS – Universitatea Tehnica din Cluj Napoca, Facultatea de Constructii, Departamentul Structuri

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2013/12/04/probleme-privind-calculul-conformarea-si-diferite-aspecte-aparute-la-pardoselile-industriale-ii/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.