Controlul calitatii elementelor de constructii. Metode vizuale

Urmarirea comportarii in timp a constructiilor se desfasoara pe toata durata lor de viata, incepand cu executia si continuand cu etapa de exploatare.

Scopul acesteia consta in observarea si inregistrarea unor aspecte, fenomene si parametri care pot semnala modificari ale capacitatii constructiei de a indeplini cerintele de rezistenta, stabilitate si durabilitate stabilite prin proiect.

Cele mai intalnite situatii in care este necesara urmarirea comportarii in timp sunt:

• intentia beneficiarului de a schimba destinatia intregii constructii sau a unor incaperi, cu implicatii asupra incarcarilor utile (montare de utilaje grele, amplasarea de spatii noi de depozitare cu incarcari mari etc.);

• necesitatea functionala de a se desfiinta unii pereti interiori, pentru care trebuie sa se determine daca sunt portanti sau de rigidizare;

• intentia de supraetajare;

• detectarea in cursul exploatarii cladirii a unor vicii la structura de rezistenta, fie initiale, datorate unor defecte de executie, fie aparute in timp, din cauza unor factori cum ar fi: tasari inegale ale terenului de fundatie, actiuni corozive sau dinamice (trepidatii in constructie sau in vecinatatea ei etc.) sau din alte cauze;

• constatari ale beneficiarului sau ale Inspectiei de Stat in Constructii ca structura este neconforma cu reglementarile tehnice in vigoare, sau cladirile invecinate ar putea prezenta un pericol pentru constructia in cauza;

• cladiri care in urma unor accidente grave sau a unor calamitati naturale (cutremur, foc explozii, alunecari de teren etc.) au suferit stricaciuni si necesita o verificare a sigurantei in noua situatie creata de aceasta;

• verificarea impactului constructiei asupra mediului inconjurator (ale cladirilor invecinate etc.);

• urmarirea comportarii constructiilor se efectueaza prin examinarea vizuala directa sau cu mijloace de masurare folosind: dispozitive, aparatura, instrumente, echipamente si metode de incercare nedistructive sau partial distructive.

Generalitati

Deteriorarea elementelor de beton armat se poate produce din exteriorul acestora sau in interiorul lor. Cand fenomenul se desfasoara din exterior, depistarea, observarea si diagnosticarea problemelor aparute si a cauzelor lor este la indemana specialistilor.

Atunci cand degradarile se produc dinspre interior, problemele se complica, deoarece fenomenele sunt depistate intr-o faza deja avansata, cand devin vizibile si la exteriorul elementelor.

Principalele forme de degradare a elementelor din beton armat se regasesc intr-unul din aspectele: fisurare, strivire, dislocare-dezagregare, segregare.

Trebuie remarcat ca fiecare dintre simptomele mentionate imbraca forme multiple si grade diferite de evolutie, fiecare caz in parte fiind efectiv particular. Forma de degra­dare poate fi repre­zentata numai printr-un singur simptom sau o combinatie de mai multe.

Avariile cele mai frecvent intalnite sunt:

• fisuri mici, avand deschiderea 0,3 mm ~ 2 mm, partiale sau in toata grosimea elementului;

• macrofisuri avand deschiderea fisurilor >2 mm;

• beton zdrobit;

• armatura ajunsa la curgere;

• flambarea armaturii;

• smulgerea armaturii;

• defecte de executie puse in evidenta prin efectul actiunii seismice;

• rosturi de turnare puse in evidenta prin efectul actiunii seismice;

• desprinderea stratului de aco­perire cu beton a armaturilor;

• rosturi deschise intre elemen­tele prefabricate etc.

Clasificari

Prin procesul de fisurare se intelege modificarea parametrilor fisurilor (deschiderea, lungimea si adancimea pe care se dezvolta) si aparitia de noi fisuri. Acesta poate da indicatii pretioase asupra calitatii materialului elementului de studiat; respectiv a traiectoriilor eforturilor unitare principale de intindere sau compresiune, a deformatiilor spontane (contractie, variatii de tempe­ratura) etc.

Detectarea existentei fisurilor elementelor de constructii, precum si urmarirea evolutiei lor in timp se realizeaza folosind una dintre urmatoarele principale metode:

• analiza dinamica;

• metode nedistructive (metode ultrasonice de impuls, metode acustice, termografia in infrarosu, radar, tomografia sonica);

• metoda fibrelor optice;

• metode magnetice.

Stabilirea exacta a pozitiei, formei, directiei si marimii fisurilor, precum si urmarirea in timp a evolutiei lor se poate realiza folosind una dintre urmatoarele metode si procedee:

• procedee pentru verificarea stabilizarii procesului de fisurare si masurarea deschiderii fisurilor;

• metoda fibrelor optice;

• metoda vizualizarii structurii cu camere de televiziune (robotizarea).

Procedee pentru verificarea stabilizarii procesului de fisurare si masurarea deschiderii fisurilor

La toate tipurile de constructii, evolutia fisurilor si modificarile lor periodice, datorita diferitelor cauze, constituie o prioritate. Urmarirea acestora in timp se poate realiza prin procedee traditionale: prin metode cu citire directa (mecanice sau optice) sau metode electrice si electronice de masura (traductoare bazate pe tensometria electrica rezistiva, traductoare rezistive, traductoare inductive, traductoare poten­tiometrice, traductoare capacitive, traductoare cu coarda vibranta, traductoare cu circuit oscilant, traductoare cu fibra optica).

Scopul urmarit este acela de a se stabili stagnarea procesului de fisurare (adica trecerea fisurilor active in fisuri stabilizate) si determinarea parametrilor fisurii (deschi­dere, adancime).

Cand se pozitioneaza martori, temperatura exterioara trebuie sa fie de minimum +5 0C.

Principiul general pentru toate procedeele este acela ca des­chiderea fisurii se masoara pe o directie normala pe lungimea (traseul) acesteia.

a. Metode cu citire directa

1. Prin masurare directa si cu ajutorul aparatelor optice

Fisurometrul (fig. 1) este realizat dintr-o placa transparenta din material plastic pe care sunt trasate (cu precizie) linii de diferite grosimi (de regula intre 0,05 mm si 1,5 mm). Modul de lucru cu fisurometrul este urmatorul: se amplaseaza paralel cu linia de vopsea trasata si se deplaseaza pana cand linia trasata pe el se suprapune peste fisura. Deschiderea fisurii va fi data de linia de pe fisurometru a carei grosime se suprapune exact peste ea. Citirea se face strict in dreptul liniei trasate cu vopsea pe suprafata elementului.

Lupa micrometrica (fig. 2) este realizata dintr-un cilindru metalic prevazut cu una sau mai multe lentile. La capatul care se asaza pe fisura, exista un decupaj la care se poate adapta o lanterna pentru asigu­rarea iluminarii. Sistemul de lentile este prevazut cu o scala mobila cu marcaje de 0,1 mm. Lupa se aplica pe suprafata decopertata, astfel incat scala sa fie paralela cu linia trasata cu vopsea pe suprafata elementului; apoi se deplaseaza scala si se citeste deschiderea fisurii.

Principalele operatii tehnologice necesare masurarii deschiderii fisurilor sunt:

• stabilirea cu precizie a pozitiei fisurilor, deoarece fisurile in beton sunt, in cele mai multe cazuri, invi­zibile cu ochiul liber, cu ajutorul substantelor penetrante sau al ultrasunetelor;

• indepartarea tencuielii de pe fata elementului pe zona de examinat;

• curatarea cu perie de sarma a suprafetei decopertate;

• trasarea cu vopsea a unei linii subtiri normale pe traseul fisurii;

• masurarea deschiderii fisurii pe directia liniei trasate cu vopsea, folosind fisurometrul sau lupa micrometrica (fig. 1 si 2);

• repetarea periodica a masuratorilor si inregistrarea rezultatelor.

 2. Cu repere

Principalele operatii tehnologice necesare masurarii deschiderii fisurilor sunt:

• stabilirea cu precizie a pozitiei fisurilor, deoarece fisurile in beton sunt, in cele mai multe cazuri, invi­zibile cu ochiul liber, cu ajutorul substantelor penetrante sau ultrasunetelor;

• indepartarea tencuielii de pe fata elementului pe zona de examinat;

• curatarea cu peria de sarma a suprafetei decopertate;

• montarea reperelor (fig. 3) prin pozitionarea acestora, astfel incat linia care uneste centrele lor sa fie normala pe traseul fisurii;

• masurarea cu sublerul a distantei dintre centrele celor doua repere.

3. Cu geam dublu

Principalele operatii tehnologice necesare masurarii deschiderii fisurilor sunt:

• stabilirea cu precizie a pozitiei fisurilor, deoarece fisurile in beton sunt, in cele mai multe cazuri, invi­zibile cu ochiul liber, cu ajutorul substantelor penetrante sau al ultrasunetelor;

• indepartarea tencuielii de pe fata elementului pe zona de examinat;

• curatarea cu peria de sarma a suprafetei decopertate;

• montarea reperului confectio­nat din doua placi din PVC (fig. 4, 5 si 6);

• trasarea cu vopsea pe reperul inferior a unei linii normale pe lungimea fisurii;

• prinderea reperelor pe suprafata decopertata de o parte si de alta a fisurii, cu ajutorul unui adeziv polimeric, de regula mastic siliconic sau cu suruburi;

• pozitionarea reperelor se face astfel incat ei sa fie amplasati normal pe traseul fisurii, sa fie suprapusi si sa se permita depla­sarea lor fara a se stanjeni reciproc;

• dupa intarirea adezivului, se traseaza cu vopsea pe reperul superior o linie in coincidenta (perfect suprapusa) cu cea trasata pe reperul inferior;

• periodic se masoara cu ajutorul lupei micrometrice distanta (decalajul) dintre cele doua marcaje;

b. Metode electrice si electronice de masura

Metodele electrice si electronice de masura constau in senzori (traductoare), care au rolul de transformare a deformatiilor liniare sau de alta natura in semnal masurabil pe cale electrica.

In cadrul acestor masuratori, lungirile bazei de masurare pot produce curent electric intr-un circuit nealimentat (traductor energetic) sau pot fi transformate in variatii ale rezistentei, inductantei sau capacitatii electrice.

Principalele tipuri de traductoare sunt: traductoare bazate pe tensometria electrica rezistiva, traductoare rezistive, traductoare inductive, traductoare potentiometrice, traductoare capacitive, traductoare cu coarda vibranta, traductoare cu circuit oscilant, traductoare cu fibra optica).

Caracteristicile acestora sunt: precizia de masurare, efectele de influenta, caracteristicile dinamice, forma semnalului de transmitere de la distanta, fiabilitatea si costurile.

Principiul metodei consta in aplicarea traductorilor pe elementul de studiat, astfel incat aceasta sa cuprinda intreaga fibra, cea mai intinsa. Aparitia fisurii reprezinta o variatie brusca a rezistentei electrice a traductorului, fiind inregistrata la aparatul de masura. Detectarea fisurii se realizeaza prin intreruperea circuitului electric dat de intersectarea traductorului de catre fisura. Lungimea traductorilor este aleasa in functie de dimensiunea presupusa a fisurii, pozitionandu-se astfel incat acesta sa nu fie intersectat decat de o singura fisura.

Metoda fibrelor optice

Tehnica utilizarii fibrelor optice (endoscopul) s-a dezvoltat initial in medicina, pentru examinari interne. In prezent, aceasta metoda cunoaste numeroase aplicatii si in tehnica de diagnosticare a constructiilor. Instrumentul denumit fibroscop este format dintr-un manunchi de fibre optice flexibile; iar instrumentul denumit borescope, din fibre optice rigide (fig. 7, 8 si 9).

O parte din fibre au ca rol transmiterea radiatiilor unei surse de lumina foarte puternice, situata la un capat, celelalte servind la vizuali­zarea obiectului prin lentile foarte puternice. Extremitatea cablului prin care se vizualizeaza imaginea poate fi rotita pentru a reda imagini din diferite unghiuri.

Domeniul de aplicabilitate este evaluarea structurilor vechi, prezentand dezavantajul necesitatii existentei unor spatii libere (orificii, rosturi sau fisuri) in elementul de studiat pentru introducerea cablului necesar observatiilor vizuale.

Robotizarea

Din cauza gradului ridicat de diversitate al activitatii in constructii, robotizarea in acest domeniu a patruns mai greu si destul de limitat ca sfera de cuprindere.

Unul dintre avantajele mari ale robotilor folositi in constructii este acela ca urmarirea executarii se realizeaza automat, masina fiind dotata in acest sens cu sisteme speciale de senzori adaptati in functie de activitatea specifica de control avuta in vedere (fig. 10).

Bibliografie

1. Agent R., Expertizarea si pune­rea in siguranta a cladirilor existente afectate de cutremure. Editura Fast Print, 1998.

2. CEB Bulletin 239, Safety Evalu­ation and Monitoring. Discussion Papers from Task Group 1.4, 1997.

3. International Atomic Energy Agency. Guidebook on non-destructive testing of concrete structures. Vienna, 2002.

4. Ferraro C., Advanced nondestructive monitoring and evaluation of damage in concrete materials, University of Florida, 2003.

5. Popescu P., Experimentarea si monitorizarea structurilor din beton armat. Editura Fundatiei Romania de Maine, 2002.

6. Teodorescu M., Budan C., Tehnologia lucrarilor de intretinere, reparatii si consolidari. Editura UTCB, 1996.

7. Legea 10-1995, Legea privind calitatea in constructii.

8. P130-1997, Normativ privind urmarirea comportarii in timp a constructiilor.

9. PC 1/1-1993, Indrumator de diagnosticarea starii de degradare si metode de remediere si protectie anticorosiva a elementelor din beton armat degradate prin coroziune in medii agresive pe baza de clor.

10. PC 1/2-1994, Indrumator de investigare si diagnosticare a starii structurilor din beton armat, beton precomprimat si otel situate in medii agresive.

11. C 244-1993, Ghid pentru inspectare si diagnosticare privind durabilitatea constructiilor din beton armat si precomprimat.

12. GE 032-1997, Normativ privind executarea lucrarilor de intretinere si reparatii cladiri si constructii speciale.

13. C 149-1987, Instructiuni tehnice privind procedeele de remediere a defectelor pentru elementele de beton si beton armat.

14. Specificatii tehnice, Geotest Instrument Corporation.USA, 2007.

15. Specificatii tehnice, Wexham Developments. USA, 2007.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 29 – august 2007

Autor:
dr. ing. Octavian George Ilinoiu – Gardiner & Theobald International Project & Cost Management