CISC: Comportarea in situ si consolidarea unui planseu din beton armat la o constructie civila

Specialistii in domeniu au considerat si considera ca interventiile asupra constructiilor vechi ridica tot felul de probleme atunci cand se urmareste reconsiderarea acestora potrivit solutiilor moderne de integrare in conditiile urbanistice ale perioadei actuale. Este si cazul imobilului la care ne referim in continuare. 

Descrierea constructiei inainte de interventie

Cladirea, construita la inceputul secolului XX, se afla in Targu Mures, pe str. Gh. Marinescu nr. 38. Interventiile la constructie s-au facut ca urmare a soli­citarii beneficiarului de schimbare a destinatiei, din locuinte si spatii de invatamant, in biblioteca. Cladirea era cu S + P + 2 E si pod, avand dimensiuni in plan de 33,90 m x 13,02 m si inaltimi pe nivel de 3,00 m; 3,90 m; 3,90 m si 3,80 m.

Infrastructura este alcatuita din fundatii, peretii subsolului si planseul de deasupra. Fundatiile si peretii sunt din beton simplu. Planseul peste subsol este o bolta din zidarie de caramida plina, format 290 mm x 150 mm x 88 mm, cu mortar de var. Pardoseala este din parchet prins pe dusumea „oarba“ si grinzisoare din lemn, fixate in strat de nisip, iar in zonele umede este din mozaic turnat pe sapa. Ca strat de umplutura si aducere la cota peste bolta s-a folosit balast si nisip.

Suprastructura de la parter, etajul 1 si etajul 2 este formata din pereti si plansee din beton armat. Peretii sunt dispusi dupa cele doua directii principale ale cladirii, fiind alcatuiti din zidarie de caramida plina, format 290 mm x 150 mm x 88 mm, cu mortar de var si au grosimea de 30 cm, 45 cm si 60 cm. Grosimea peretilor este mai mica la nivelul de sus fata de cel inferior, zidaria execu­tandu-se prin retrageri.

Planseele sunt din beton armat turnat monolit fiind alcatuite din placi si grinzi. Pardoseala de la etajele 1 si 2 a fost din parchet prins pe dusumea „oarba“ si grinzisoare din lemn, fixate in pat de nisip, ori din mozaic turnat monolit pe stratul de sapa. Peste planseul de la etajul 2, spre pod, a existat un strat de nisip de 8 cm grosime si o pardoseala din caramida plina, cu grosimea de 2 cm.

Sarpanta podului este din lemn de brad ecarisat, iar invelitoarea din tigle ceramice tip solzi.

La o examinare vizuala a elementelor structurale, nu s-au obse­r­vat fisuri ori crapaturi ca urmare a incarcarilor gravitationale si orizontale la care au fost supuse. Nu a fost identificat niciun element cu capacitatea portanta depasita.

La exami­narea vizuala a peretilor de la subsol nu au fost constatate semne care sa indice o cedare locala a terenului de sub fundatie. Aceeasi stare a fost constatata si la examinarea, tot vizuala, a pardoselii subsolului din lungul peretilor, ori a trotuarului din jurul constructiei.

La examinarea tavanelor placilor din beton armat de la parter si etajele 1 si 2 nu s-au observat fisuri in tencuiala care sa indice o deformare a lor peste sageata admisa.

Pardoseala de la parter si etajele 1 si 2 a prezentat planeitate, iar pe timpul exploatarii constructiei nu a fost semnalata o comportare neco­respunzatoare la sarcinile de zi cu zi, care sa indice o rigiditate insuficienta a planseului.

Date referitoare la incarcarile pe placi

1. a) Prin schimbarea destinatiei incaperilor de la parter, din spatiu de locuit in depozit de carte, la planseul de peste subsol incarcarea utila necesara creste de la 150 daN/mp la 1.300 daN/mp, data de beneficiar. Din calcule a rezultat ca nu se depa­seste capacitatea portanta a boltilor existente pentru noua destinatie.
2. b) La planseele de la etajele 1 si 2, destinatia noua fiind de sali de biblioteca, incarcarea utila necesara de 200 daN/mp, din punct de vedere gravitational, a fost deja confirmata de comportarea lor in situ de pana acum, fiind aceeasi ca si pentru spatiul de invatamant.
3. c) La planseul de peste etajul 2, incarcarea necesara este de 425 daN/mp in gruparea fundamentala si de 250 daN/mp in gruparea speciala pentru ca podul sa poata fi mansardat; aceasta se obtine ca diferenta intre cea a straturilor existente de nisip si caramida care se indeparteaza si cea a straturilor noi, de parchet si strat suport care se pun. Greutatea straturilor noi, care se pun peste placa de beton, este mai mica decat a celor indepartate.

Constatari la planseele din beton armat pe timpul executiei

La executia lucrarilor, dupa indepartarea straturilor de parchet, a dusumelii „oarbe“ si a nisipului, la placile din beton armat s-au constatat urmatoarele:

1. a) La un numar semnificativ de placi, doar la partea de sus, la colturi intre pereti, s-au gasit fisuri verticale, dar care nu se regasesc si la intrados (foto 1, 2).
2. b) Planseul din beton armat de peste parter si etajul 1, la acelasi nivel, nu are continuitate de la o camera la alta, pe grosimea pere­tilor, decat in dreptul golurilor de usi. Placile au fost turnate, aferent golurilor camerelor, rezemand doar pe marginile peretilor de mai jos, care sunt de grosime mai mare decat la nivelul urmator. In aceasta situatie, placile lucreaza, dupa doua sau dupa o singura directie, pe schema statica de rezemare simpla. Planseul fiind turnat, asa cum s-a spus mai sus, constructia nu are centuri din beton armat in grosimea peretilor la nivelul planseelor (Foto 2).
3. c) In campul unei camere din zona centrala a cladirii, s-a gasit o fisura in placa, fisura situata deasupra grinzii din beton armat si dezvoltata in lungul ei. La marginea grinzii, fisura se bifurca, cu o ramura oblica identica cu cea de la celelalte placi. Grinda face parte din planseu, fiind turnata odata cu placa (Foto 3).
4. d) In zona centrala a placilor, sageata remanenta dupa indepartarea parchetului, dusumelei, grinzisoarelor si a stratului de nisip a ramas diferita de la o camera la alta, de la 2 cm la cca 5 cm (Foto 4 si 5).
5. e) Prima masura a fost aceea de a face sondaje in placa, ocazie cu care s-au constatat urmatoarele:

• Placile au armatura numai la partea de jos, dispusa dupa cele doua directii, dar la distante diferite, fara respectarea unei reguli.
• Intr-un sondaj (Foto 6), am gasit 3 randuri de armatura la partea de jos, dar noi l-am considerat un caz izolat.
• Toata armatura gasita este numai cu suprafata neteda.
• In zonele unde betonul este de calitate mai slaba, pe armatura sunt pete de rugina locale.
• In sondajele unde betonul din placa este sanatos, de o calitate mai buna, pe armatura nu am gasit pete de rugina, ceea ce inseamna ca i-a fost asigurata protectia necesara.
• La realizarea betonului au fost folosite agregate cu dimensiuni mai mari decat cele utilizate astazi (Foto 6, 7 si 8).

Prezentarea succinta a fenomenelor constatate

a) Fisurarea unor placi la colturi, la partea de sus (Foto 1, 2), este explicata de lipsa armaturii, care trebuia dispusa dupa cele doua directii principale, pentru a prelua momen­tele incovoietoare rezultate ca urmare a impiedicarii ridicarii colturilor. Deformata de ansamblu a placilor izolate rezemate pe contur, lucrand dupa cele 2 directii din incarcarile gravitationale, impune ridicarea colturilor lor. Impiedicarea ridicarii colturilor s-a datorat contactului intim al fetelor laterale ale placilor cu zidaria peretelui, contact care a fost realizat la turnarea betonului.

Sub aspectul capacitatii portante din incarcari gravitationale la starea limita ultima, aceste fisuri nu sunt un pericol pentru rezistenta si stabilitatea placii. In cazul de fata, placile de beton armat pot asigura, in continuare, chiar cu aceste degradari, o comportare buna in situ la incarcarile gravitationale, stare care, de fapt, a fost deja confirmata. Comportarea in situ a placilor descrisa mai sus confirma, din punct de vedere fizic, teoria fenomenului.

b) La examinarea fisurii longitudinale de deasupra grinzii s-a constatat lipsa calaretilor de pe reazem, aceasta explicand, de fapt, aparitia ei.

Fisura pe directia oblica de la margine este o consecinta a armaturii de la partea de sus, despre care s-a vorbit mai inainte (lit. a). Dupa formarea fisurii, placa pe grinda nu a mai lucrat pe schema statica de continuitate ci pe cea de simpla rezemare. Capacitatea portanta a celor doua placi adiacente grinzii a fost confirmata pe aceasta schema sta­tica de comportarea lor la incarcarile gravitationale la care au fost supuse. S-a facut o redistribuire a starii de eforturi interioare, momentul de pe reazem a migrat in campurile adiacente, proportional cu rigiditatea placilor. Placile au avut, in camp, suficienta armatura la partea de jos si au putut prelua surplusul de soli­citare din momentul incovoietor. Este adevarat ca rigiditatea placilor adiacente grinzii, pe sche­ma statica de simpla rezemare, este mai mica decat cea cu continuitate.

Cele de mai sus arata ca si dupa aparitia fisurii pe reazem in zona intinsa, din cauza lipsei calaretilor, planseul de beton armat a continuat sa lucreze in situ, asigurand capacitatea portanta necesara de ansamblu, datorita rezervelor pe care le are.

Conditia necesara ca armatura din camp sa fie suficienta pentru ca, impreuna cu betonul, sa aiba capa­citate portanta pentru a prelua si momentul incovoietor suplimentar rezultat din redistributia celui de pe reazem, este indeplinita. Conditia de mai sus nu este, insa, si suficienta, deoarece odata ce creste momentul incovoietor din camp in urma redistributiei, la partea de jos, el migreaza spre reazemul simplu. In aceste conditii, intradosul placii devine intins pe lungime mai mare decat in masura in care este asigurata o ancorare suficienta, de bara intinsa, pe reazem. Acest lucru arata cat este de important, pentru comportarea in situ a unei constructii, ca din proiectare, ancorarea armaturilor de la partea de jos a placii sa fie asigurata de la marginea reazemului, nu pe schema statica de calcul ci pe una mai dezavantajoasa, care poate sa apara in exploatare si care poate sa fie salvatoare.

c) Dupa indepartarea incarcarii din straturile de pardoseala, placile au ramas solicitate numai din greutatea proprie si din tencuiala tavanului. In aceasta situatie, incarcarea gravitationala fiind mai mica, sagea­ta s-a micsorat, placile s-au ridicat gasindu-si o noua pozitie de echilibru.

Cu toate ca rigiditatea placilor este cea de dinainte, cu placile descarcate, la circulatie se simtea un disconfort din cauza deplasarii pe verticala, situatie care nu a fost pusa in evidenta inainte. Aceasta se explica prin faptul ca, in noua situatie, in sageata totala ponderea provenita din incarcarea persoa­nelor ca sarcina temporara era cu mult mai mare decat inainte, atunci cand era incarcata si cu cea din straturile de pardoseala. Acest lucru s-a simtit la o circulatie normala pe placa. Fara greutatea straturilor de pardoseala, miscarea pe verticala a placii in jurul pozitiei de echilibru din greutatea proprie a tavanului si din cea a persoanelor, porneste de la o deformata mai mica. Placile plan­seu de dinainte, avand o greutate permanenta mai mare pe metru patrat, au dat o siguranta, un confort bun in exploatare sub aspectul perceptiei rigiditatii lor la incarcari verticale, temporare, din exploatare.

Descrierea solutiei de consolidare a planseelor

In baza celor de mai sus, s-a constatat a fi necesara consolidarea planseelor de la parter si etajul 1, cu scopul de a crea centuri in lungul peretilor si de a mari rigiditatea placilor la incarcari verticale.

Solutia de consolidare a constat in realizarea, pe conturul placilor in lungul peretilor, deasupra lor in plan orizontal, a unor cadre inchise din beton armat, dar care sa fie legate intre ele in lungul peretilor, pentru a se crea si centuri (Foto 9, 10, 11, 12).

Pentru a avea rigiditate mai mare la colturi s-a propus a fi cu vute, iar pentru marirea rigiditatii placilor trebuia sa se asigure o conlucrare intre aceste cadre si placi. Centurile de pe o parte si alta a peretilor interiori sunt legate intre ele in dreptul golurilor de usi, dar si prin goluri suplimentare, anume date in pereti, acolo unde distantele intre golurile de usi sunt mai mari.

In vederea realizarii centurilor, s-au dat la po­zitie goluri transversale in pereti, prin care s-a asigurat continuitatea armaturii si apoi s-a betonat. Armarea acestor centuri-cadre inchise este facuta cu bare longitudinale si etrieri.

Legatura si conlucrarea dintre placile existente si centurile – cadru propuse se realizeaza prin:

• ancore chimice cu bare f10 mm din PC 52 fasonate conform detaliilor;
• curatirea si spituirea suprafetei vechi de beton in vederea aderarii unui beton monolit; in placile din beton armat se executa gauri f14 mm cu adancime de 10 cm.

Pe inaltimea centurilor din beton armat de pe pereti se indeparteaza tencuiala pana la zidaria cruda.

Pentru ancorele chimice se folo­sesc bare din PC 52 f10, care se ancoreaza in centurile de beton armat de pe contur.

Materiale folosite: beton clasa C 12/15 si otel-beton OB 37 si PC 52.

Dupa executarea centurilor, golu­rile ramase in pereti s-au completat cu beton simplu clasa C 4/5, prin procedeul de subzidire.

Faze tehnologice:

1. practicarea de gauri in pereti;
2. indepartarea de pe pereti a tencuielii, pe inaltimea centurilor;
3. spituirea si curatarea suprafe­tei de beton vechi care urmeaza a veni in contact cu cel nou;
4. trasarea gaurilor din placi si pereti;
5. practicarea gaurilor in placile din beton si pereti;
6. realizarea ancorelor chimice cu bare PC f10;
7. armarea centurilor si a placilor din beton armat;
8. cofrarea centurilor;
9. betonarea centurilor;
10. umplerea golurilor din pereti de peste centuri cu beton, prin procedeul de sub-betonare;
11. decofrarea centurilor.

Pentru aducerea la cota, in interiorul contururilor inchise s-a turnat un beton usor realizat cu granule din polistiren.

Ulterior s-a constatat o marire semnificativa a rigiditatii placilor la incarcarile verticale.

In momentul de fata interiorul cladirii arata ca in Foto 13 si 14.

Autor:
ing. Petre Pintea – SC PROEXCON IMPEX SRL Targu Mures 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 120 – noiembrie 2015, pag. 56