Construcţii de Beton ArmatPartea I - Curs 1

INTRODUCERE

Şef lucrări ing. Gheorghe Petrovay

Bibliografie

➢M. Mihailescu – Construcţii de beton armat➢C. Mircea, A. Ionescu – Manual pentru proiectarea plăcilor plane dreptunghiulare din beton armat➢STAS 10107/0-90➢SREN 1992-1-1 (Eurocode 2)➢Z. Kiss – Proiectarea structurilor de beton după SREN 1992-1

Cunoştinţe necesare

● Mecanica construcţiilor● Rezistenţa materialelor● Statică● Beton armat şi precomprimat

Cunoştinţe dobândite

● Elemente de construcţii de beton armat● Sisteme structurale de beton armat● Proiectarea structurilor de beton armat● Mecanica construcţiilor de beton armat● Normative ale construcţiilor de beton armat

Introducere● La ce procent din construcţiile actuale se

foloseşte betonul şi/sau betonul armat ca şi material component?

Introducere● La ce procent din construcţiile actuale se

foloseşte betonul şi/sau betonul armat ca şi material component?

99.9%

Avantaje ale utilizării betonului armat

● Rezistenţa la foc– Beton: la 900°C – 3÷4 h– Oţel: la 600°C – Rezistenţa scade la 40%

la 900°C – Rezistenţa scade la 0● Durabilitate

– Rezistenţa betonului creşte în timp– Oţelul are nevoie de protecţie şi întreţinere

permanentă (ex. Golden Gate)

Avantaje ale utilizării betonului armat

● Versatilitatea structurilor de beton armat– se pot realiza elemente lineare, de suprafaţă,

de volum– nu există limite referitor la forme şi dimensiuni

● Elementele componente ale betonului sunt abundente şi se găsesc pe plan local

● Costuri de producţie mai mici decât la structurile metalice

● Se poate folosi la infrastructuri şi construcţii hidrotehnice

Dezavantaje ale utilizării betonului armat

● Greutate proprie semnificativă (bet. uşoare)● Izolare fonică şi termică slabă (mat.

suplimentare)● Permeabilitate (se poate îmbunătăţi)● Necesitatea de lucrări adiţionale: cofraje,

sprijiniri, vibrare● Execuţia dependentă de temperatura

exterioară● Dificil de modificat (monolit vs. prefabricat)

Comparaţie rapoarte rezistenţă - greutate

● Oţel

● C16/20

● C40/50

● C90/100

● Lemn

f y

= 300MPa7850kg /m3⋅100=3.8

f ck

= 20MPa2500kg /m3⋅100=0.8

f ck

= 50MPa2500kg /m3⋅100=2.0

f ck

= 100MPa2500kg /m3⋅100=4.0

f ck

= 10MPa500kg /m3⋅100=2.0

Tipuri de structuri de beton armat● Clădiri rezidenţiale şi de birouri

Tipuri de structuri de beton armat● Clădiri cu funcţiune sportivă

Allianz Arena

Structuri industriale● Clădiri industriale

Structuri industriale● Silozuri

Structuri industriale● Coşuri şi turnuri de răcire

Structuri industriale● Estacade pentru conducte, benzi

transportoare, etc.

Structuri industriale● Structuri pentru stocarea şi tratarea apei

Structuri industriale● Conducte

Infrastructură de transport● Drumuri

Infrastructură de transport● Infrastructură aviaţie

Infrastructură de transport● Poduri

Infrastructură de transport● Tuneluri

Infrastructură de transport● Ziduri de sprijin

Structuri hidrotehnice● Baraje

Structuri hidrotehnice● Ecluze

Fundaţii şi infrastructuri

Utilizări neconvenţionale

Alte utilizări ale betonului● Protecţie împotriva radiaţiilor● Buncăre● Structuri militare● Stâlpi pentru cabluri● Traverse de cale ferată

Tendinţe în utilizarea betonului armat

● Industrializare (beton prefabricat, precomprimat)

● Creşterea performanţei materialelor => betoane de înaltă rezistenţă

● Reciclare– materiale– elemente

Optimizarea structurilor de beton armat

● Folosirea materialelor de calitate (beton, oţel)

● Folosirea cofrajelor de calitate● Utilizarea elementelor prefabricate● Utilizarea elementelor precomprimate (din

1886)

Principii de proiectare ale structurilor de beton armat

● Criterii de proiectare– minimizarea costurilor– maximizarea spaţiilor– utilizarea eficientă a materialelor

Etape de proiectare● Alegerea formei structurii (arhitectură,

necesităţi funcţionale)● Alegerea materialelor● Alegerea metodei de execuţie● PROIECTARE PROPRIU-ZISĂ● Acţiuni necesare pentru protecţie şi

întreţinere● Acţiuni de control

Scopurile procesului de proiectare

● Se determină– eforturi– deformaţii– analiza stabilităţii

Modele de calcul● Modele matematice

– modele diferenţiale vs. variaţionale– metode analitice vs. numerice

● Modele fizice – pentru structuri complexe– modele similare (la scară scale) vs. modele

analoage

Particularităţi de calcul pentru betonul armat

● Nu se pot folosi modele exacte● beton armat = beton + oţel

– neomogen– comportare inelastică– curgere lentă şi contracţie– reazemele au dimensiuni geometrice care

trebuie luate în considerare– erori de execuţie

Cerinţe conform EC2● Cerinţe care trebuie avute în vedere din

faza de proiectare– rezistenţă şi stabilitate– funcţionalitate– durabilitate– rezistenţă la foc– redundanţă

Cerinţe conform EC2● Consideraţii privind cedarea structurilor

– Eliminarea încărcărilor accidentale– Structuri puţin vulnerabile la încărcări

accidentale– Cedare ductilă

● Controlul comportării şi evitarea cedării– alegerea materialelor adecvate– proiectare şi detaliere adecvată– specificarea procedurilor de control (în

proiectare şi execuţie)

Durabilitate● Cerinţă referitoare la durabilitate

– deteriorarea structurii nu trebuie să-i afecteze performanţa structurală

● Cauze de degradare– factori externi – trebuie luaţi în considerare

din faza de proiectare

Proiectarea la stări limită● SLU (Stări Limite Ultime)

– stările care sunt periculoase pentru viaţa ocupanţilor structurii

– stările care sunt periculoase pentru obiecte de valoare

● Exemple de SLU– pierderea echilibrului unei părţi din

structură sau a structurii în ansamblu– transformarea unor părţi ale structurii în

mecanisme

Proiectarea la stări limită● SLS (Stări Limită de Serviciu)

– iau în considerare confortul ocupanţilor clădirii şi utlizarea acesteia în condiţii normale

– limitarea deformaţiilor şi vibraţiilor

Realizări● Burj Khalifa (2009)

Realizări● Burj Khalifa (2009)

Realizări● CN tower (1972 – 1816 m)

Realizări● Podul Akashi (1991)