Cap. 4 - Perform Ante Tehnologice

CAPITOLUL. TEHNOLOGICE

4.

–

PROCEDEE

DE

ARMARE.

PERFORMANŢE

4.1. PROCEDEE DE ARMARE CU GRILE POLIMERICE TIP RG Concepţia de armare cu grile polimerice diferă esenţial de cea cunoscută cu bare metalice. Grilele polimerice se fixează în mortar prin ancorare în nodurile lor. Mecanismul de transfer al eforturilor de la mortar la armătură are loc numai în nodurile rigide prin eforturi normale σ, fără nici o contribuţie a eforturilor tangenţiale . Numai eforturile de întindere sunt transferate de la mortar la grile. La armarea mortarului de ciment cu armătură metalică, conlucrarea dintre cele două componente se face prin efectul de menghină, iar eforturile dezvoltate sunt de tip tangenţial . Faţă de metodele tradiţionale de armare şi consolidare cu armătură metalică, procedeul de armare cu armătură din grile polimerice foloseşte mortarul de var sau varciment, care este ductil. Mortarul reprezintă doar o matrice şi nu trebuie să fie rezistent. Rezistenţa necesară zidăriei se obţine de la grile. Într-adevăr, rezistenţa nervurilor este mai mare decât cea a oţelului, ajungând până la 390 MPa. Originalitatea proiectului constă în restabilirea calităţilor elasto-plastice ale zidăriei, utilizată în construcţii timp de câteva milenii, prin armarea şi confinarea cu grile polimerice de tip Tensar. Metoda este recunoscută pe plan naţional prin brevetul de invenţie OSIM nr.112373 B1 şi prin proiectele finanţate de Comisia europeană PECO, INCO Copernicus şi Ecoleader. Ideea fundamentală constă în redarea capacităţii de autoapărare a zidăriei prin deformaţii plastice. Acestea se datoresc atât ductilităţii mortarului de var, cât şi armăturii polimerice. În plus, armătura sintetică conferă zidăriei rezistenţa necesară preluării atât a acţiunilor verticale gravitaţionale, cât şi a celor orizontale din cutremure sau explozii industriale. Metoda este fundamentată prin concepţia matematică a lui Ludwig Prandtl din 1923, dezvoltată ulterior în Teoria plasticităţii. Până în prezent, metoda a fost expusă la conferinţele internaţionale de inginerie seismică de la Paris – 1998, Auckland, Noua Zeelandă – 2000 şi Londra – 2002, fiind apreciată de specialişti. RichterGard este un acronim şi înseamnă apărare contra cutremurelor măsurabile, iar procedeul de protecţie antiseismică a zidăriei împreună cu toate serviciile de fabricaţie a grilelor, inspecţie şi evaluare a nivelului de siguranţă, proiectare şi instalare a grilelor, a devenit în anul 2001 un sistem unitar bine definit. Sistemul RG este în deplină concordanţă cu legile fundamentale care guvernează construcţiile şi respectă prevederile legislaţiei internaţionale care Ie reglementează. Aşa cum s-a detaliat în capitolele anterioare, în prezent există trei tipuri de grile polimerice care satisfac exigenţele armării zidăriei: Tensar RG20, Tensar RG30, Tensar RG40. Numerele ce însoţesc indicativele reprezintă rezistenţele lor de control în kN/m. Prin inserţia grilelor în straturile de mortar se previne expulsia acestuia. Deoarece grilele au rezistenţele mult mai mari decât eforturile transmise de cărămizi practic nu este necesar să se armeze la fiecare rând ci este suficient să se introducă armătura la fiecare 5 rânduri. Cărămizile pot fi pline sau cu goluri (în acest caz este bine ca golurile să fie verticale), mortarul poate fi din var sau var-ciment şi ca matrice, mortarul face legătura dintre cărămizi şi grile.

45

Există trei procedee de armare cu grile polimerice şi anume: 1). Inserţia de grile în rosturile orizontale (fig. 4.1). Sub presiunea cărămizilor, pe anumite lungimi bine delimitate, mortarul se plastifică şi este expulzat. Soluţia este să se armeze mortarul din rosturi cu grile polimerice. Acest procedeu este destinat construcţiilor noi şi se aplică foarte uşor, nefiind necesare dispozitive speciale de lucru sau de prindere. Grilele se vor tăia cu 20-30 mm mai late ca grosimea peretelui, astfel încât să includă şi grosimea tencuielii, sau cu 20 mm mai înguste în cazul pereţilor cu zidărie aparentă. Îmbinarea grilelor se face prin simpla suprapunere. Această metodă necesită folosirea a numai 200-300 g de grile polimerice pe metru cub de zidărie, căreia îi corespunde un cost suplimentar de numai 0,4-0,6%. Deoarece grilele au rezistenţele mult mai mari decât eforturile transmise de cărămizi practic nu este necesar să se armeze la fiecare rând ci este suficient să se introducă armătura la fiecare 5 rânduri.

Fig. 4.1 Armarea în rosturi orizontale 2). Armarea mortarului pe suprafeţele exterioare ale zidăriei (confinarea), procedeul putând fi aplicat la construcţiile existente sau la cele noi. Prin acest procedeu se măreşte rezistenţa la forfecare. Confinarea (cămăşuirea) componentelor structurale cu grile polimerice, are scopul obţinerii unui efect tridimensional de confinare. Confinarea poate fi pasivă când grilele rămân plane, netensionate, sau activă – când grilele sunt puţin pre-tensionate. Prin acest procedeu de armare se sporeşte capacitatea portantă a zidăriei. Acest procedeu de armare se poate aplica cu sau fără armarea în rosturile orizontale şi este eficient numai dacă tencuiala armată aderă bine la suprafaţa zidăriei. 3). Armarea şi cămăşuirea zidăriei. Prinderea grilelor pe pereţii de zidărie se face cu ajutorul unor agrafe din cuie de oţel inoxidabil prevăzute cu rozete din polietilenă de fixare. Rolul acestor dispozitive de prindere încetează odată cu întărirea mortarului şi nu participă la transferul de eforturi de la mortar la grilele polimerice. Consumul de grile şi manopera celor două ultime procedee măreşte costul zidăriei cu până la 6%. Capacitatea portantă şi ductilitatea cresc mai mult, iar răspunsul zidăriei la acţiunile seismice se îmbunătăţesc substanţial. Cămăşuielile descrise mai sus sunt total integrate zidăriei şi în nici un caz nu se prezintă ca şi componente structurale adiţionale care ar dedubla stâlpii sau pereţii din zidărie.

46

Cămăşuiala se aplică numai pe suprafeţe exterioare ale zidăriei şi trebuie să fie perfect închisă. În dreptul golurilor pentru ferestre şi uşi se execută bordaje cu petrecerea armăturii sintetice peste grosimea pereţilor spre interior, în toate direcţiile, cu minimum 40 cm. În vederea cămăşuirii, prima operaţie pregătitoare, extrem de importantă pentru eficienţa lucrării, constă în adâncirea rosturilor orizontale şi verticale dintre cărămizi. Rosturile trebuie adâncite uniform în lungul lor până la 10-15 mm. Operaţia se execută cu multa grija pentru evitarea producerii de fisuri sau avarii locale, manual sau cu dalta şi ciocanul uşor sau mecanic cu freza. Rosturile astfel adâncite se curăţă bine cu peria de sârmă şi prin suflare cu aer comprimat. La zidăriile cu cărămizi cu goluri rosturile orizontale se execută cu grosimi de sub 10 mm, iar cele verticale mai mici de 5 mm. La zidăriile cu cărămizi pline, numărul rosturilor este aproape de trei ori mai mare, iar grosimile lor, mai ales pe orizontală, sunt totdeauna peste 10 mm. În aceste condiţii, aderenţa cămăşuielilor la zidăriile din cărămizi pline este mult mai bună şi deci mai eficientă decât la zidăriile cu cărămizi cu goluri. A doua operaţie pregătitoare constă în practicarea găurilor pentru piesele de distanţare ca purici şi de prindere a grilelor polimerice pe durata aplicării manuale sau mecanizate a mortarului. Odată cu întărirea mortarului, funcţiile acestor piese încetează şi nu participă la transferul de eforturi de la mortar la grilele polimerice. Găurile de 50-60 mm adâncime trebuie să fie echidistante (de regula ele se execută cu un burghiu electric la intervale egale, cuprinse între 30 şi 40 cm, dar numai în mortarul din rosturile orizontale sau verticale şi niciodată în cărămizi). În aceste găuri se introduc prin batere cu un ciocan uşor piese din plastic în care se vor fixa cuiele din oţel inoxidabil protejat contra ruginirii (fig. 4.2).

Fig. 4.2 Prinderea grilelor cu dispozitivele de fixare Pe suprafeţele de zidărie astfel pregătite se aplică manual grilele polimerice (ele trebuie să fie bine întinse şi să nu prezinte ondulări). Este important ca grilele să nu fie in contact direct cu zidăria, acoperirea necesară a armăturii sintetice pe fiecare faţă, la interior şi la exterior, să fie de minimum 6 mm. Îmbinarea grilelor se face prin suprapunerea pe lungimi între 20 şi 40 cm. Grilele se fixează cu piesele prevăzute cu rondele ca în fig. 4.2. Mortarul pentru cămăşuieli armate cu grile polimerice poate fi din var fără ciment sau var-ciment. Nu este necesar mult ciment deoarece în acest compozit mortarul are numai un rol de matrice care participă la transferul eforturilor unitare de la zidărie la armătură (numai armătura sintetică este responsabilă de rezistenţa cămăşuielii). Grosimea minimă a mortarului este de 18-20 mm şi poate ajunge în condiţii normale la 30 mm. Tencuielile mai groase, pe lângă faptul ca încarcă construcţia şi scumpesc lucrarea, reduc conlucrarea dintre zidărie şi cămăşuieli.

47

În dreptul golurilor pentru ferestre şi uşi se execută bordaje cu petrecerea armăturii sintetice peste grosimea pereţilor spre interior, în toate direcţiile, cu minimum 40 cm. [15]

Fig. 4.3. – Fixarea grilelor polimerice la golurile pentru ferestre

Fig. 4.4. – Confinarea manuală a peretelui Sistemul RichterGard se foloseşte la următoarele activităţi: 1) Refacerea zidăriei avariate; 2) Consolidarea pereţilor şi stâlpilor; 3) Remodelarea şi reconformarea (modificarea geometriei); 4) Reabilitarea; 5) Restaurarea monumentelor istorice şi culturale; 6) Recondiţionarea zidăriei afectate de umiditate etc. Semnificaţia fiecărei activităţi este explicată în Glosarul de termeni anexat în teză.

48

Sistemul RG se aplică în următoarele condiţii structurale: 1) Clădiri de locuit, sociale, culturale şi de patrimoniu; 2) Biserici şi clădiri de cult; 3) Castele şi cetăţi; 4) Ziduri de protecţie şi de apărare; 5) Turnuri şi minarete; 6) Componentele structurale şi de compartimentare din zidărie de cărămidă în clădirile mixte din paiantă, cadre metalice sau cadre din beton armat. De asemenea, sistemul RG se aplică în următoarele condiţii privind materialele de construcţie: a. Cărămida să fie plină poroasă, plină presată, plină ceramică sau ceramică cu goluri verticale; b. În cazul zidăriei de piatră naturală, piatra să fie fasonată, cu feţe orizontale şi verticale, din roci eruptive, sedimentare sau metamorfice şi înălţimi constante; c. Mortarul să fie din var, argilă, var-ciment, dar niciodată ciment-var sau ciment. Sistemul RG nu se aplică la: 1) Componente structurale sau funcţionale din materiale fără rezistenţă ca pământ, bea, xilolit sau regips; 2) Zidării din cărămidă sau/şi piatră cu mortar de ciment fără var; 3) Zidărie din cărămidă ceramică cu goluri orizontale; 4) Zidărie cu pereţi din panouri multiple, constând în combinaţii de panouri sau pereţi cu goluri şi cavităţi, în aşa numitul „stil american” sau „zidărie americană”. 5) Beton simplu şi armat în componente structurale turnate pe loc sau prefabricate. Datorită concentraţiei de var în mortar, sistemul nu poate fi folosit în zonele expuse la agenţi agresivi la componentele calciului şi acolo unde măsurile de protecţie nu sunt eficiente sau sunt prea scumpe.

4.2. DETALII CONSTRUCTIVE În Eurocodul 6, paragraful 3.6.1(1) se menţionează că zidăria în sine are „proprietăţi mecanice intrinseci”, şi că elementele de structură ale zidăriei au proprietăţi diferite funcţie de geometria lor sau funcţie de interacţiunea dintre părţile adiacente dar care depind de proprietăţile mecanice intrinseci. În toate dicţionarele adjectivul „intrinsec” se explică prin esenţial, original sau real ceea ce în general pentru zidărie poate fi acceptat dar fără alăturare termenului „în sine”. În matematică „intrinsec” înseamnă absolut sau de sine stătător, nu relativ sau măsurat în comparaţie cu alte lucruri şi independent de orice alte referinţe. Sau, este bine cunoscut că zidăria este construită cu ajutorul forţei gravitaţionale şi rămâne sub acţiunea ei. Zidăria are straturi orizontale de legătură şi este permanent controlată cu firul cu plumb. Chiar şi specimenele standard pentru testări sunt raportate la verticala dată de forţa gravitaţională. Relaţia dintre zidărie şi gravitaţie poate fi observată şi din forma elementelor sale; toate cărămizile sunt paralelipipedice şi niciodată sub formă cubică sau romb. Dimensiunile cărămizilor au fost stabilite în conformitate cu regulile ergonomice şi au rămas neschimbate pentru mii de ani. Pentru zidărie, cărămizile sunt ca şi moleculele pentru oţel. Este doar o problemă de scară. De aceea rezistenţele măsurate pentru specimene de zidărie sunt

49

convenţionale şi ele nu reflectă cu mare acurateţe rezistenţele reale ale componentelor structurale de zidărie. În figurile următoare sunt prezentate detalii constructive pentru 4 puncte şi anume: A. Zidărie armată cu GRILE polimerice tip RG B. Zidărie confinată cu GRILE polimerice tip RG C. Zidărie armată şi confinată cu GRILE polimerice tip RG D. Detalii constructive de aşezare a grilelor

4.2.1. ZIDĂRIE ARMATĂ CU GRILE POLIMERICE TIP RG

Fig. 4.5. Coloana din zidărie de cărămidă armată între rânduri a) armare în fiecare rând, cu tencuială b) armare la două rânduri fără tencuială

50

Fig. 4.6 Perete din zidărie de cărămidă armată la două rânduri

Fig. 4.7 Colţ din zidărie de cărămidă armată la două rânduri –cu tencuială

51

Fig. 4.8. Ramificaţie din zidărie din cărămizi cu goluri armată la două rânduri –cu tencuială

Fig. 4.9. Intersecţie din zidărie de cărămidă armată la două rânduri –fără tencuială

52

4.2.2. ZIDARIE CONFINATA CU GRILE POLIMERICE TIP RG

Fig. 4. 10. Zidărie de cărămidă, confinată a) Coloană b) Perete

Fig. 4.11. Colţ de zidărie confinată din cărămidă

53

Fig. 4.12. Ramificaţie de zidărie confinată din cărămidă

Fig. 4.13. Intersecţie de zidărie confinată din cărămidă

54

4.2.3. ZIDARIE ARMATA SI CONFINATA CU GRILE POLIMERICE TIP RG

Fig. 4.14. Zidărie din cărămizi armată şi confinată a) Coloană b) Perete

Fig. 4.15. Colţ din zidărie din cărămizi armată şi confinată

55

Fig. 4.16. Ramificaţie din zidărie din cărămizi armată şi confinată

Fig. 4.17. Intersecţie din zidărie din cărămizi armată şi confinată

56

4.2.4. DETALII CONSTRUCTIVE DE AŞEZARE A GRILELOR

Fig. 4.18. Metoda de aşezare a grilei între rosturi

Fig. 4.19. Metoda de aşezare a grilei între rosturi la colţuri

Fig. 4.20. Metoda de aşezare a grilei la o ramificaţie de zidărie

Fig. 4.21. Armarea unui perete cu deschidere pentru fereastră

57

Fig. 4.22. Adâncirea rosturilor dintre cărămizi

Fig. 4.23. Armarea tencuielii

Fig. 4.24. Lungimea armaturii în rosturi

58

4.3. APLICAȚII PRACTICE ALE SISTEMULUI RICHTERGARD Începând cu anul 1999 procedeul de protecţie antiseismică a structurilor de zidărie existente a fost aplicat la mai multe clădiri vechi care în decursul serviciului lor de mai multe decenii au suportat cutremure severe de pământ, în acelaşi an procedeul a fost agrementat de MLPAT cu nr. 008-01/017-1999, iar din 2003 a fost inclus în Eurocodul 8 prin clauzele C.5.1.1 (3), C.5.1.1 (4), C.5.1.1 (5) şi C.5.1.8. Procedeul de protecţie antiseismică RichterGard a fost aplicat la mai multe clădiri vechi care în decursul serviciului lor de mai multe decenii au suportat cutremure severe de pământ 1. Clădire din zidărie veche (1929 - Nuci Judeţul Ilfov)

Figura 4.25 Înainte de restaurare

59

Figura 4.26 În timpul restaurării folosind RG30 2. Clădire cu două nivele din zidărie veche (1934 – Bucureşti)

Figura 4.27 Pregătirea suprafeţelor pentru aplicarea grilelor

Figura 4.28 Clădirea după aplicarea grilelor

60

3. Clădire din zidărie nouă, pe două nivele (2003 – Bucureşti)

Figura 4.29 Confinarea unui perete la primul nivel

Figura 4.30 Fixarea grilelor cu ajutorul dispozitivelor de fixare

Figura 4.31 Vedere generală a clădirii confinate cu grile

4.4. CONCLUZIE Aplicarea grilelor se face uşor, nu necesită mână de lucru calificată sau pregătire specială prealabilă şi nici dispozitive speciale, ceea ce reprezintă o performanţă tehnologică în raport cu alte metode de consolidare cunoscute şi aplicate până în prezent.

61