Efecte produse de montarea unei noi termoizolatii externe asupra cladirilor cu pereti din zidarie de caramida plina presata

In ultimul timp se foloseste foarte des aplicarea unei termozolatii exterioare perimetrale la cladirile existente, indiferent de tipul peretilor exteriori. Acest articol se refera, deocamdata, numai la cladirile cu pereti exteriori din zidarie. Ideea a pornit de la discutii secventiale cu domnul profesor Horia ASANACHE. Din nefericire LA ACEA VREME nu stiam cum sa facem iar domnul profesor a trecut intre timp la cele vesnice… Acum stim, dar munca e infinit mai grea fara dansul…

Ipoteze de calcul

Avand in vedere „anveloparea” tuturor cladirilor existente, care se executa in acest moment in toata tara si, probabil, in toata lumea, in scopul asigurarii unui confort termo-higro-energetic cat mai convenabil, se pune problema raspunsurilor structurale care apar mai intai asupra elementelor de inchidere si apoi, asupra intregii structuri, in urma utilizarii masinilor de gaurit cu percutie.

Deseori, la peretii de inchidere executati din panouri mari prefabricate, tristrat, gaurile intalnesc orizonturi de armatura si sunt, din acest motiv, repetate. Pe un panou de perete de circa 3,60 m lungime si 2,80 m inaltime se poate ajunge la peste 150 de gauri.

Sistemele mecanice de ancorare a stratului termoizolant la stratul suport poarta denumirea generica de dibluri. Acestea sunt confectionate din materiale plastice rezistente (pentru evitarea aparitiei puntilor termice) si se fixeaza in stratul suport prin expansiunea portiunii terminale a tijei. Expansiunea zonei de ancorare se obtine prin baterea unui cui din material plastic sau din metal sau prin infiletarea unui surub.

Talerul diblului este dimensionat astfel incat sa asigure o presiune asupra materialului termoizolant, in limita de rezistenta a acestuia.

In cazul placilor termoizolante de vata minerala (MW), deoarece acestea prezinta o rezistenta mecanica mai redusa decat cele din polistiren expandat (EPS), suprafata talerului se mareste cu ajutorul unei rozete rigide de dimensiuni convenabile, de obicei de minimum 140 mm in diametru.

Totodata, diblurile de ancorare au rolul de a prelua incarcarea ce apare in stratul termoizolant, incarcare datorata fenomenului de suctiune generat de actiunea vantului, in special in zona colturilor cladirilor. Ca urmare a circulatiei curentilor de aer care se creeaza in aceste zone de colt, sistemul opac de termiozolare este supus local la o presiune negativa (suctiune), care „trage” spre exterior stratul termoizolant, tinzand sa il indeparteze de startul suport. In aceste conditii, atat alegerea corespunzatoare a tipului de diblu, a numarului de dibluri de ancorare pe unitatea de suprafata si a dispunerii acestora, dar mai ales executarea cu atentie a montajului diblurilor, au o importanta deosebita asupra durabilitatii, in timp, a montajului sistemului de termoizolare in ansamblul sau.

Numarul de dibluri pe unitatea de suprafata (buc./m2) este determinat de expunerea la vant a cladirii respective (cladire izolata, cladiri risipite si H < 10 m sau cladiri in aglomerari urbane) si de viteza vantului in zona geo­gra­fica (terenul) pe care este amplasata cladirea.

Ca regula generala, numarul minim de dibluri pentru ancorarea termoizolatiei in camp curent este de 6 buc./m2 pana la inaltimea de 50 m a cladirii. Pentru zonele de colt ale cladirii proiectantul lucrarii va determina numarul acestora in functie de viteza vantului, de expunerea tere­nului si de inaltimea cladirii.

Tipul diblurilor se alege in functie de alcatuirea constructiva a stratului suport si de grosimea stratului termoizolant, respectiv:

• pentru strat suport din beton monolit, din caramida plina sau din caramida cu goluri dispuse vertical si grosimea izolatiei mai mica de 10 cm, pot fi folosite dibluri de expansiune prin batere cu cui din polimeri sau din metal sau dibluri de expansiune prin infiletare cu surub metalic;
• pentru strat suport din beton monolit, din caramida plina sau din caramida cu goluri dispuse vertical si grosimea izolatiei mai mare de 10 cm, pot fi folosite doar dibluri de expansiune prin batere cu cui din metal sau dibluri de expansiune prin infiletare cu surub metalic;
• pentru strat suport din beton usor, poros sau din beton celular autoclavizat (BCA), indife­rent de grosimea izolatiei, pot fi folosite doar dibluri de expansiune prin infiletare cu surub metalic.

Trebuie mentionat ca diblurile sunt agrementate tehnic doar pentru o anumita categorie de materiale din alcatuirea constructiva a stratului suport. In consecinta, se interzice utilizarea diblurilor fara un agrement tehnic valabil sau pentru o alta categorie de material a stratului suport, decat cea pentru care a fost eliberat agrementul tehnic.

Datorita faptului ca placile rigide de material termoizolant (polistiren expandat si vata minerala) sunt produse la dimensiuni standardizate (1,0 m x 0,5 m de exemplu), in timp s-au impus doua tipuri distincte de amplasare a diblurilor in campul stratului termoizolant, respectiv in T si in W. Proiectantul lucrarii are obligatia de a indica modul de dispunere a diblurilor (in T sau in W).

In cazul in care stratul de termoizolare se executa din fasii de vata minerala, schema de dispunere a diblurilor tine cont de modul de intretesere a fasiilor de vata minerala.

In orice situatie se va respecta regula generala de amplasare a mi­nimum 6 dibluri pe fiecare metru patrat de suprafata a stratului termoizolant.

In cazul in care, din calculele de dimensionare, rezulta un numar mai mare de dibluri pe metru patrat (in zona colturilor cladirii, de exemplu), proiectantul lucrarii poate indica si o alta schema de amplasare a diblurilor.

Aspecte privind modelarea actiunilor

Avand in vedere masinile de gaurit cu percutie de pe piata, am ajuns la urmatoarele aprecieri:

• Forta de percutie:

– 6 kgf – in cazul peretilor din zidarie;

– 10 kgf – in cazul peretilor din b.a.

• Incarcarea propriu-zisa – 1,50 x forta de percutie:

– 10 kgf – in cazul peretilor din zidarie;

– 15 kgf – in cazul peretilor din b.a.

Am ajuns la concluzia ca executia unei gauri pentru montarea diblului si tijei dureaza circa 5 secunde iar pasul de trecere de la o gaura, dintr-o pozitie la alta, este cam de 5 secunde.

Distantele alese intre gauri / puncte de percutie, pentru studiile de caz folosite, au fost de circa 30 cm. S-a preferat, dintre multiplele posibi­litati, alegerea unei functii de percutie modelata ca in figura 6, avand in vedere observatiile in situ. Pano­urile alese au fost de 360 cm x 300 cm.

Programul de calcul utilizat a fost ETABS 2015.

Punctele de aplicare ale acestor percutii au fost gandite conform schemei din figura 7.

Aceste puncte, in pasi de incarcare, sunt in numar maxim de 121, pentru cazul panoului de perete plin. Sigur ca, in cazul panoului cu gol de fereastra sau al panoului cu gol cuplat de usa si fereastra, sunt mai reduse ca numar.

In ETABS s-au descris 3 modele de calcul structural, cate unul pentru fiecare tip de perete analizat, si s-au declarat pasii de incarcare.

De asemenea, s-a declarat o actiune de tip Time History ca o „insumare” a tuturor ipotezelor de pasi de incarcare, avand in vedere timpul de inceput si de sfarsit al fiecareia, in conformitate cu functia de percutie descrisa anterior.

Pentru fiecare studiu de caz au fost selectate un numar maxim de 9 puncte pe panou (8 pentru cele cu goluri si 9 pentru panoul plin) in care s-au colectat raspusuri structurale de tip:

• Spectre de raspuns:

– in acceleratii;

– in deplasari.

• Time History de:

– acceleratii;

– deplasari.

Se prezinta numai datele cu privire la panoul cu gol de fereastra.

Pentru fiecare punct de gaurire / percutii s-au colectat informatii refe­ritoare la:

• Deformatii;
• Energie disipata;
• Energie de distorsiune de tip Von Mises.

Concluzii

In urma tuturor investigatiilor numerice efectuate au rezultat concluziile de mai jos:

• Media deformatiilor perpendiculare pe planul peretilor studiati, in urma analizarii curbelor de tip Time History de deplasari, in cele 8 – 9 puncte stabilite initial, este de cca 1,25 x 10-3 mm (adica 0,00125 mm) – asadar nesemnificativa.
• Media acceleratiilor perpendiculare pe planul peretilor studiati, in urma analizarii curbelor de tip Time History de acceleratii, in cele 8 – 9 puncte stabilite initial, este de cca 1,20 x 10-3 mm/sec2 (adica 0,0012 mm/sec2) – asadar nesemnificativa.

OBSERVATIE: Trebuie determinata, cu mai mare acuratete, forta cu care se executa percutia. Negasind nicaieri date in acest sens pentru cazurile studiate, aceasta a fost considerata practic de 10 kgf.

• Din diagramele de energie, atat disipata cat si de distorsiune, se poate observa ca orice ciclu de percutie, situat la mai putin de 60 – 70 cm de marginile panoului produce atat degradari locale (de obicei superioare ca dimensiuni gaurii necesare propriu zise) cat si asupra legaturilor de pe contur.

Pentru viitor ne propunem conti­nuarea studiului, cel putin pe modele similare cu alte scheme de rezemare pe contur si cu alte valori ale fortelor de percutie. De asemenea, pentru panouri mari de tip tristrat.

Probabil ca metoda pas cu pas va fi imbunatatita iar raspunsurile structurale obtinute vor putea conduce la sugestii pertinente cu privire la operatiunile de montare a termoizolatiei exterioare la cladiri existente.

Bibliografie

[1] ETABS 2015 – Manual si exemple de utilizare;
[2] Discutiile purtate intre domnii profesori Horia Asanache, Daniel Stoica si Ion Mierlus Mazilu.

Autori:
conf. univ. dr. ing. Nicolae Daniel Stoica,
conf. univ. dr. mat. – Ion Mierlus Mazilu – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Constructii Civile, Industriale si Agricole 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 121 – decembrie 2015, pag. 44