Comportarea unui radier din beton armat la o constructie cu pereti portanti

Fiecare constructie, indiferent de tip, trebuie sa asigure transmiterea spre teren, in conditii de siguranta, prin intermediul fundatiilor, a incarcarilor de orice natura (permanente, utile, climatice etc.). Transmiterea trebuie sa se faca fara tasari sau alte deplasari/deformatii care ar putea pune in pericol stabilitatea cladirii sau ar genera avarii ale acesteia sau ale unei parti ori ale unor elemente de constructie. Orice tasare sau deteriorare in aceasta parte a infrastructurii va avea ca rezultat inducerea unor insemnate eforturi si deformatii suplimentare in suprastructura cladirii, care, de cele mai multe ori, au ca rezultat avarii grave. Sistemul de fundare asigura conlucrarea corecta a elementelor structurale, fara tasarea inegala a diferitelor tronsoane ale cladirii.

Radierul general este format dintr-o placa din beton armat monolit, prevazuta sub toata constructia, placa ce asigura o suprafata maxima de rezemare pe teren a constructiei. Pe radier reazema toate elemen­tele structurale verticale si acesta le trans­mite terenului de fundare.

Pe contur sunt peretii de subsol din beton monolit care, impreuna cu radierul general si planseul peste subsol, formeaza asa numita cuva.

Solutia constructiva cu radier gene­ral se adopta in cazurile unor incarcari mari si terenuri de fundare mai slabe, precum si atunci cand exista apa subterana la adancimi relativ mici.

Fundatiile de tip radier se utilizeaza, de regula, in urmatoarele situatii:

• terenuri cu rezistenta scazuta, care impun suprafete mari ale talpii fundatiilor;

• terenuri dificile sau neomogene, cu risc de tasari diferentiale;

• prezenta apei subterane impune realizarea unei cuve etanse;

• elementele verticale (stalpi, pe­reti) sunt dispuse la distante mici, care fac dificila executia fundatiilor izolate sau continue;

• radierul impreuna cu elemen­tele verticale structurale ale substructurii trebuie sa formeze o cutie rigida si rezistenta;

• constructii cu inaltime mare, care transmit incarcari importante la teren.

Radierele de rezistenta pot fi alcatuite in urmatoarele solutii constructive:

• din placi drepte (fig. 1a), folosite, pentru constructii cu pereti portanti la care distanta intre pereti nu depa­seste 3,00…4,00 m. Placa se armeaza pe o singura directie, pe distanta intre pereti sau pe doua directii, atunci cand raportul deschiderilor intre pereti este mai mic sau egal cu 1,5. Grosimea placii se ia, constructiv, de cel putin 20 cm.

• plansee-ciuperci (fig. 1b) (dala groasa cu ingrosare sub forma de capitel in dreptul stalpilor). Acest tip de radier se foloseste la silozuri, depozite subterane, rezervoare ingro­pate. La constructiile cu incarcari mari si asimetrice, radierul se poate executa sub forma unei placi cu grosime mare 0,80…1,20 m, pe care stalpii reazema fara capiteluri.

• cu grinzi (fig. 1c), care se folo­sesc la constructiile pe cadre; ele sunt formate din placi armate, pe doua directii, rezemate pe o retea de grinzi sau pe grinzi principale si grinzi secundare.

In ansamblul complex al unei con­structii din zidarie, structura de rezistenta este acea parte componenta care are rolul de a prelua toate solicitarile de provenienta mecanica, conferidu-i, astfel, stabilitate si si­guranta pe intreaga durata de timp a exploatarii acesteia.

Structurile din zidarie portanta sunt structuri cu diafragme, formate dintr-un sistem de elemente verticale, dezvoltate pe doua directii, respectiv diafragme, legate intre ele prin plansee, astfel incat sa formeze un ansamblu spatial. Sistemul structural este simplu, continuu si are suficienta capa­citate de rezistenta si rigiditate pentru a asigura un traseu direct si neintrerupt al fortelor verticale si orizontale, pana la tere­nul de fundare.

Constructiile care dispun de o structura de rezistenta cu o rigiditate mare sunt, practic, indeformabile, ca niste blocuri compacte. Terenul de fundare le poarta pe durata miscarii seismice ca pe niste corpuri rigide, miscarile constructiilor fiind aceleasi cu cele ale terenului traversat de undele seismice. Ca urmare a deplasarii rapide a bazei, in blocul rigid se nasc, instantaneu, forte si momente a caror intensitate este proportionala cu produsul dintre masa lor si acceleratia miscarii terenului.

Solicitarea diafragmelor de zidarie la sarcini orizontale de tip seism conduce la avarii, in special sub forma de fisuri care se dezvolta local sau sunt generalizate pe suprafata elementului. Refacerea capacitatii portante initiale impune adoptarea unor solutii de consolidare, la apre­cierea proiectantului, in urma unei analize calificate a cauzelor avariilor, a tipului si a gradului de avarie. Adoptarea solutiei de consolidare tine cont de considerente tehnice si economice, de posibilitatea realizarii corecte si de eficienta asupra capa­citatii de rezistenta.

HOTEL „PALACE“ DIN GOVORA BAI, JUDETUL VALCEA

Studiu de caz

Cladirea existenta (fig. 2), data in folosinta in anul 1914, are forma, in plan, compacta, cu dimensiunile de 33,25 m x 18,5 m. Aria construita (Ac = 1.372,7 mp). Regimul de inal­time S+P+5E+M. Functiunea cladirii este de hotel.

Planseele peste parter si etaje sunt din beton armat. Acope­risul este de tip sarpanta de lemn cu invelitoare din tigla. Fundatia cladirii este radier general cu grosimea de 50 cm. Structura de rezistenta este realizata din zidarie portanta de caramida, cu grosimea zidurilor de maxim 100 cm si minim 70 cm; la subsol, in supra­structura, peretii portanti de cara­mida au grosimea ma­xima de 75 cm si cea minima de 45 cm. De ase­menea, stalpii si grinzile au armatura rigida (profile metalice inglobate in beton).

Calculul starii de eforturi si deformatii

Pentru analiza starii de eforturi si deformatii ale radierului si ale terenului de fundare s-a folosit „Metoda elementelor finite“. In acest sens s-a luat in conside­rare numai o jumatate a radierului general al cladirii, din cauza formei in plan a acesteia (fig. 3).

Modelarea a fost conceputa din doua domenii distincte (radierul si pe­retii de subsol). Elementele finite au forma geometrica triunghiulara (fig. 4).

Intregul radier a fost modelat ca o placa pe mediul elastic de tip Winkler. Pentru aceasta s-a folosit un reazem de suprafata. Modelul Winkler are la baza ipoteza contactului permanent intre radierul de fundare si teren si faptul ca sub actiunea incarcarilor, deformatiile terenului, in toate punc­tele de pe suprafata de contact, sunt proportionale cu deformatiile radierului, factorul de proportionalitate fiind coeficientul de pat k_s.

Terenul de fundare este format din argile nisipoase de culoare cafenie. In acesta situatie s-a considerat coeficientul de pat k_s = 34.000 kN/m3.

Presiunea conventionala de calcul, data in studiul geotehnic:

P_conv.barat = 345 kPa

Greutatea din incarcare proprie a fost calculata din greutatile zidariei de caramida si ale planseelor afe­rente fiecarui nivel al cladirii.

Greutatea utila, aferenta fiecarui nivel, a fost considerata 3 kN/m2 (conform SR EN 1991-1-1).

Incarcarea din zapada a fost considerata 2,40 kN/m2.

Din modelarea cu elemente finite au rezultat:

• presiunea maxima pe talpa radierului: p = 334 kN/m2

• tasarea terenului de fundare: s_z (e_z) = 9,80 mm

CONCLUZII

Pentru analiza sistemului de fundare, alcatuit din radier general din beton armat si peretii subsolului din caramida cu rigiditate foarte mare, al unei constructii cu vechimea de circa 100 de ani s-a procedat astfel:

• pentru calcul s-a facut o modelare 3D folosind metoda elementelor finite, in care radierul s-a considerat pe un mediu elastic de tip Winkler;

• presiunile pe talpa radierului nu depasesc capacitatea portanta a terenului de fundare, iar tasarile terenului sunt de 9,80 mm, rezultand o comportare foarte buna in timp;

• radierul constructiei, realizat din beton armat in urma cu circa 100 de ani, a prezentat o comportare foarte buna, nefiind depistate fisuri sau degradari locale ale betonului, desi mediul din zona prezinta agresivitate din cauza apelor geo-termale.

BIBLIOGRAFIE

1. Budescu M., Ciongradi L, TAranu N., GavrilaS I. – „Reabi­litarea constructiilor“, Editura Vesper, Iasi, 2001;

2. PeStiSanu C. – „Constructii“, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1995;

3. Haida V., Marin, M., Mirea, M., – „Mecanica pamanturilor“, Editura Orizonturi Universitare, Timi­soara, 2004;

4. Manoliu, I., – „Fundatii si procedee“, Editura Didactica si Pe­dagogica, Bucuresti, 1983;

5. A XI-A Conferinta nationala de geotehnica si fundatii, Timisoara, 2008.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 88 – decembrie 2012, pag. 48

Autor:
Florin Catalin Miron – Universitatea „Politehnica“ Timisoara, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii Terestre, Fundatii si Cadastru