Reglementări din 21 septembrie 2006

1. PREVEDERI GENERALE
1.1 Obiect și domeniul de aplicare
1.1 Învelitorile subțiri de beton armat și precomprimat sunt utilizate în aproape toate ramurile de specialitate din sectorul construcții, după cum urmează:
- în domeniul construcțiilor civile, s-au aplicat cu precădere la acoperirea sălilor de întrunire și sport, sălilor de spectacole, cinematografe, teatre, expoziții și chiar la locuințe parter simplu sau duplex;
- în aria industrială s-au aplicat la acoperirea halelor de fabricație, a spațiilor de depozitare și la o serie de obiective tehnologice ca turnuri de răcire, silozuri, containere pentru diferite lichide etc.;
- în sectorul hidrotehnic și-au găsit aplicație la barajele ușoare fixate pe contur în terenul înconjurător, castele de apă și rezervoare.
1.2 Prevederile prezentului normativ sunt obligatorii pentru proiectarea, execuția și exploatarea structurilor de învelitori subțiri de beton armat și precomprimat, în vederea satisfacerii exigentelor de siguranță prevăzute de legislația tehnică în vigoare.
1.3 Normativul se adresează inginerilor proiectanți, inginerilor din execuție, arhitecților și altor specialiști implicați în concepția, proiectarea, planificarea lucrărilor, execuția și mentenanța construcțiilor cu structuri de tip învelitori subțiri de beton armat și precomprimat.
1.4 Prezentul normativ se utilizează împreună cu actele normative în vigoare care reglementează cadrul global și activitățile de proiectare și execuție a structurilor de beton armat și precomprimat, a subansamblelor de construcții specifice, precum și activitatea de întreținere, reparații și urmărire în timp.
1.5 Toate referințele complementare acestui normativ sunt cele aflate în valabilitate la data proiectării și execuției, respectiv a implementării programului de urmărire în timp. Pe măsura armonizării reglementărilor românești cu cele europene, referirile incluse în prezentul normativ vor fi înlocuite de reglementările europene armonizate.
2 ELEMENTE DEFINITORII
2.1 Elemente caracteristice
2.1 În morfologia structurală, învelitorile subțiri constituie clasa de corpuri lamelare care, similar unor modele din natură, sunt astfel curbate încât să asigure rigiditatea formei. Din punct de vedere conceptual învelitorile subțiri de beton armat și precomprimat sunt matematic în formă de suprafețe curbe continui, construite fizic dintr-un material rigid, omogen și izotrop.
2.2 Referitor la comportarea mecanică, conceptul de învelitoare subțire implică realizarea coincidenței dintre suprafața ei mediană și suprafața de presiune determinată în cadrul teoriei de membrană, luând în considerare parametrii de formă, acțiunile mecanice și elementele de contur (arce, nervuri) în condițiile de rezemare date.
2.3 În cazul învelitorilor subțiri de beton armat, eforturile, cu mici excepții, sunt preponderent axiale de compresiune. În consecință, energia de deformație acumulată este minimă, de unde rezultă economia esențială de materiale structurale și însăși rațiunea de a fi a învelitorilor subțiri. Cele două fețe ale învelitorilor subțiri de la intrados și extrados, după caz, pot fi netede, nervurate sau mai pot avea o alcătuire chesonată sau din straturi suprapuse.
2.4 Datorită proprietății betonului armat și precomprimat de a se putea mula în variate forme solide continui, învelitorile subțiri confecționate din aceste materiale permit realizarea de entități structurale integrate, asigurând simultan condițiile funcționale și de închidere cerute de beneficiari precum și cele de comportare mecanică prevăzute de normativele în vigoare.
2.5 Față de exigența societății contemporane de a evita banalitatea, exprimând necesitatea implementării frumosului în spațiul urban și rural învelitorile subțiri oferă o varietate inepuizabilă de soluții inedite, promovate deseori și pe considerentul calității expresiei plastice.
2.6 Forma lamelară a învelitorilor subțiri permite evidențierea unei suprafețe mediane curbe continui, locul punctelor situate la jumătatea distantelor celor mai scurte dintre fețele netede exterioară și interioară. În cazul învelitorilor nervurate, suprafața mediană cuprinde centrele de greutate ale secțiunilor normale la suprafața mediană.
Fig. 2.1 Elementele geometrice ale învelitorilor subțiri
2.7 Din punct de vedere constructiv, pentru învelitorile de beton armat se recomandă înscrierea în următorii parametri geometrici limită (figura 2.1):
1
f
1
── ≤ ───── ≤ ───
8
L(1,2)
4
1
h
1
──── ≤ ─────
≤ ────
(2.1)
300
L(1,2)
100
1
h
1
──── ≤ ────── ≤ ────
200
R(1,2)
20
unde
f - săgeata maximă a suprafeței mediane față de planul de bază trecând prin punctele de reazem ale învelitorii;
L(1), L(2) - distanțele maxime și minime dintre punctele de reazem ale învelitorii;
R(1), R(2) - razele principale de curbură ale suprafeței mediane;
h - grosimea (constantă sau variabilă) sau echivalentă în cazul învelitorii nervurate.
2.8 Zvelteți mai reduse decât cele definite prin inegalitățile (2.1) se pot justifica de către proiectant doar în baza unor teste experimentale efectuate pe modele fizice.
2.9 Învelitorile subțiri se numesc închise (coaja de ou) dacă corpul acesteia este mărginit numai de fețele exterioară și interioară. În cele mai multe situații însă, învelitorile subțiri sunt deschise, fiind delimitate de un contur care se rigidizează pentru împiedicarea producerii unor deformări locale mari (chiar de voalare), prin elemente speciale de margine: arce, nervuri, grinzi.
2.10 Prin intermediul elementelor de margine se asigură rezemarea învelitorilor pe elementele de susținere. Asocierea învelitorilor cu elementele de margine poate fi concepută în două moduri:
- prevăzând o învelitoare puțin zveltă ca 1/80 ≤ h/ L(1,2) ≤ 1/150, la care elementele de margine care conlucrează cu învelitoarea pot fi mai flexibile, reprezentând numai o festonare locală a structurii;
- proiectând o învelitoare mai zveltă înscrisă în parametrii l/150 ≤ h/L(1,2) ≤ 1/300, situație în care eforturile învelitorii determinate pe contur trebuie descărcate integral pe elementele de margine, relativ rigide, preluând independent toate încărcările ce le revin.
2.11 Învelitorile subțiri pot fi înalte când f/L(1,2) > 1/4 sau pleoștite în cazul f/L(1,2) ≤ 1/4. În ultimul caz, aria suprafeței mediane se aproximează a fi egală cu cea proiectată pe planul de bază trasat la nivelul reazemelor învelitorii.
2.12 Complementar învelitorii subțiri propriu-zise, există și o serie de elemente auxiliare care intervin în mod fundamental în definirea comportării lor mecanice. Acestea sunt elemente distribuite atât pe conturul învelitorilor cât și pe suprafața lor, având rol de rigidizare și distribuire a eforturilor printr-o conlucrare mecanică cu învelitoarea. Ele se clasifică în următoarele categorii:
- elemente de reazem: grinzi, arce, diafragme, cabluri hobanate, etc., distribuite după muchiile suprafeței învelitorii subțiri, care au rol atât de rezemare cât și rigidizare;
- elemente de contur: grinzi, arce, ferme etc. distribuite perimetral învelitorii care nu fac parte din structura principală de rezemare și au rolul de rigidizare și de conlucrare mecanică cu învelitoarea pentru transmiterea eforturilor la elementele de reazem;
- elemente de rigidizare: sunt nervuri care au doar rol de rigidizare și control al deformațiilor învelitorii.
2.2 Clasificarea învelitorilor subțiri
2.13 Geometria învelitorii subțiri este esențială pentru obținerea stării de eforturi de membrană. În practică se întâlnesc două categorii distincte de forme: forme analitice și forme libere.
2.14 Suprafețele definibile analitic se raportează punctelor de pe suprafață, care după forma indicatoarei lui Dupin (figura 2.2) se clasifică în 3 categorii, în funcție de valoarea discriminantului:
D = S^2-RT
(2.2)
unde
S =δ^2z/δxδy, R = δ^2z/δx^2, T = δ^2z/δy^2, iar z = z(x,y)
este ecuația explicită a suprafeței mediane în raport cu un sistem de
coordonate carteziene.
Fig. 2.2 Semnificația geometrică a indicatoarei lui Dupin
2.15 Puncte eliptice când D < 0 și indicatoarea este o elipsă. Suprafața se găsește în totalitate de o singură parte a planului tangent, este nedesfășurabilă, și curbura lui Gauss (K = 1/R1R2) este pozitivă. Această clasă cuprinde:
- cupolele eliptice sau parabolice cu orice tip de curbă generatoare având centrul situat de aceeași parte a centrelor cercurilor sau elipsei directoare.
- suprafețele de translație în care centrele de curbură ale directoarelor și generatoarei se situează de aceiași parte a planului tangent.
2.16 Puncte hiperbolice, când D > 0 și indicatoarea lui Dupin constă din patru hiperbole. Prin punctul respectiv al suprafeței trec două generatoare rectilinii. Suprafața intersectează planul tangent, este nedesfașurabilă, iar curbura lui Gauss K este negativă. Această clasă suprafețe cu două directoare și plan director: conoizii, paraboloizii hiperbolici și cei generați de două familii de generatoare care se intersectează rectangular sau oblic.
2.17 Puncte parabolice, când D = 0. Suprafețele sunt desfășurabile, de tip cilindrice sau conice, iar indicatoarea este reprezentată de două drepte. În acest caz curbura lui Gauss K este egală cu zero.
2.18 Suprafețele având toate punctele de același tip sunt:
- eliptice (figura 2.3.a);
- parabolice (figura 2.3.b);
- hiperbolice (figura 2.3.c).
Fig. 2.3 Tipuri de suprafețe
2.19 Formele libere nu se pot defini analitic ci doar discret (sub forma unei rețele de coordonate), prin calcul funcțional specific procedurilor de optimizare condiționate structural.
2.20 Identificarea formelor libere se poate efectua prin încercări experimentale sau simularea lor pe calculator. În cazul optimizării structurale, problema se raportează la o funcție obiectiv (f) și la constrângeri materializate sub forma unor funcții logice (g și h), toate acestea având o variație neliniară în raport cu variabila de optimizare Ω. În cazul învelitorilor subțiri, parametri curenți de optimizare (Ω) și funcțiile asociate (f, g și h) sunt prezentate în tabelul 2.1.
Tab. 2.1 Criterii tipice de optimizare
3 CALCULUL ȘI PROIECTAREA ÎNVELITORILOR SUBȚIRI
3.1 Analiza generală a stării de eforturi în teoria de membrană și teoria de încovoiere
3.1 Determinarea eforturilor și deplasărilor învelitorilor subțiri se acceptă a se efectua prin calcule statice și dinamice liniare atât în condițiile Stărilor Limită ale Exploatării Normale cât și ale Stărilor Limită Ultime, bazate pe următoarele ipoteze simplificatoare:
- toate sarcinile se consideră a acționa pe suprafața mediană a învelitorii;
- betonul armat este considerat un material continuu, omogen și izotropic;
- punctele situate pe normala la suprafața mediană nedeformată rămân pe aceeași normală la suprafața mediană deformată;
- eforturile perpendiculare pe suprafața mediană sunt neglijabile;
- grosimea învelitorii rămâne constantă după deformare;
- deplasările și deformațiile sunt mici.
3.2 Ecuațiile generale de echilibru (figura 3.1) în teoria de membrană se obțin prin neglijarea influenței momentelor interioare și a forfecării transversale, problema fiind static determinată. Raportând sarcina exterioară p la sistemul local de coordonate carteziene (x,y,z), componentele acesteia sunt [p(x),p(Y),p(z)], iar ecuațiile de echilibru sunt:
Fig. 3.1 Starea generală de eforturi a elementului infinitezimal de învelitoare subțire
3.3 Forma generală a ecuațiilor de echilibru în teoria de membrană și încovoiere este:
și deoarece problema este static nedeterminată(8 necunoscute și doar 5 ecuații independente) soluționarea se poate face doar prin introducerea ecuațiilor de compatibilitate a deformațiilor.
3.2 Instabilitatea învelitorilor subțiri
3.4 Învelitorile subțiri de beton armat, lucrând de regulă la compresiune, în mod evident, sunt supuse la fenomene de pierderea formei(voalare, efect Brazier) și chiar de rupere prin producerea unui flambaj local sau general. În complexitatea cauzelor care determină aceste fenomene, intră cu prioritate următorii factori:
- forma geometrică a suprafeței mediane a învelitorii; suprafețele desfășurabile de tip parabolic (cilindrice și conice) sunt mai puternic afectate de apariția unor deplasări mari de factură normală sau fortuită, decât suprafețele nedesfășurabile eliptice și hiperbolice;
- raportul dintre rigiditățile învelitorii propriu-zise și aceea a elementelor de margine care o susțin;
- abaterile de omogenitate ale caracteristicilor mecanice ale betonului armat față de cele prescrise în proiect;
- apariția unor fenomene secundare de contracție, curgere lentă, sau chiar accidentale, neprevăzute în proiect la scara producerii lor în realitate.
3.5 Studiile teoretice efectuate pană în prezent asupra fenomenelor de instabilitate provocate de cauzele enumerate mai sus sunt fie prea generale, fie prea particularizate la cazuri specifice. De aceea, în alte situații decât cele specifice, în proiectare asigurarea împotriva producerii unor fenomene de mari deformări (voalare, efect Brazier) sau de rupere prin flambaj trebuie realizată prin încercări pe modele, reflectând problematica particulară aferentă:
- voalarea: este un fenomen de vălurire sensibilă a formei învelitorii apărută ca urmare a adaptării acesteia la solicitări puternice, fără a conduce la rupere;
- efectul Brazier: este caracterizat de deplasarea laterală a marginilor rectilinii ale învelitorilor cilindrice în cazul marginilor supuse la compresiune;
- flambajul învelitorilor: este caracterizat de cedarea betonului pe zone largi, cauzată de producerea unor excentricități mari datorate unor deplasări mari; flambajul poate avea și un caracter local sub impactul izolat al unor forte exterioare mari.
3.6 Situația de instabilitate presupune adăugarea în fiecare punct de pe suprafața mediană, a unui vector de deplasare u. Ca urmare, energia de deformație suferă creșterea incrementală dW(di), incrementele asociate ale eforturilor de membrană fiind dN(x), dN(y) și dN(xy), la care se adaugă apariția unor momente de ordinul II dM(x), dM(y) și dM(xy). Creșterile asociate ale deformațiilor sunt df2 Ș(x), dE(y) și dă(xy), iar rotirile incrementale datorate apariției momentelor încovoietoare și de torsiune sunt d alef(x), d alef(y), și d alef(xy). Notând dW(de) creșterea incrementală a energiei exterioare indusă de vectorul deplasărilor u, principiul lucrului mecanic virtual în cadrul teoriei de ordinul I conduce la următoarea ecuație,
caz în care creșterile energiilor interioară și exterioară datorate efectelor
de ordinul II au o valoare pozitivă, adică:
3.7 Atunci când inegalitatea (3.4) devine egală cu zero, apare starea de instabilitate a învelitorii, iar criteriul de instabilitate devine:
unde E este modulul de elasticitate al materialului, iar h grosimea învelitorii.
3.3 Calculul învelitorilor subțiri prin Metoda Elementului Finit
3.8 Calculul liniar-elastic prin Metoda Elementului Finit presupune parcurgerea următoarelor etape:
- idealizarea suprafeței continue prin asamblarea unor elemente discrete;
- evaluarea proprietăților de rigiditate ale fiecărui element (calculul la nivelul elementului);
- evaluarea proprietăților de rigiditate ale întregii structuri în termenii unui sistem global de coordonate (calculul structurii);
- rezolvarea sistemului de ecuații liniare, ce raportează forțele nodale la deplasările nodale necunoscute, cu luarea în considerare a condițiilor de contur și de continuitate între elemente;
- calculul eforturilor interioare cu ajutorul deplasărilor nodale calculate anterior.
3.9 Divizarea suprafeței unei învelitori în elemente finite conduce în general la obținerea unor elemente curbe. Se admite totuși aproximarea geometriei unei învelitori prin asamblarea unor elemente finite plane.
3.10 La asamblarea unui model în element finit de învelitoare, aplicarea principiului discretizării naturale este obligatoriu (figura 3.2).
Fig. 3.2 Subdivizarea (discretizarea) naturală
3.11 Considerând deplasările relative ale unui element de învelitoare mici, eforturile de membrană și eforturile de încovoiere sunt independente (figura 3.3) în interiorul elementului. În consecință, se admite ca matricea de rigiditate a elementului de învelitoare să fie obținută prin suprapunerea a două matrici de rigiditate independente: matricea de rigiditate a elementului finit de șaibă (pentru starea de tensiune plană corespunzătoare acțiunii de membrană) și matricea de rigiditate a elementului finit de placă (acțiunea de încovoiere).
Fig. 3.3 Suprapunerea acțiunilor de membrană și încovoiere
3.12 În termenii gradelor de libertate ale punctelor nodale, calitatea minimă necesară pentru un element finit de învelitoare corespunde unui punct nodal cu 5 grade de libertate: 3 translații și 2 rotiri (figura 3.4).
Fig. 3.4 Calitatea minimă a unui element finit de învelitoare
3.13 Calculul neliniar fizic și/sau geometric se rezolvă prin abordări incrementale având ca bază elementul finit multistrat și/sau rezolvarea ecuațiilor de echilibru pe starea deformată.
Fig. 3.5 Element finit plan multistrat
3.14 Acuratețea rezultatelor obținute prin Metoda Elementului Finit se raportează rafinamentul rețelei (densitatea modelului) și elementelor finite (gradul funcțiilor de formă sau interpolare), factorului de aspect al elementelor finite și abaterilor obiective (datorate idealizării, discretizării, rotunjirilor și erorilor numerice), iar răspunderea privind calitatea rezultatelor obținute și interpretarea acestora, ca bază de proiectare aparține proiectantului.
3.4 Stări de eforturi inițiale
3.15 Pentru învelitorile cu deschideri de până la 25-30 m, precomprimarea este potrivită pentru elementele de contur în vederea evitării deplasărilor excesive pe contur, crescând astfel rigiditatea de ansamblu a structurii. Figura 3.6 prezintă modalitățile frecvente de post-tensionare a conturului la cele 3 tipuri intrinseci de învelitori:
- la învelitorile eliptice, cupole și/sau învelitori velaroidale, componentele orizontale ale eforturilor normale transmise de învelitoare sunt compensate prin post-comprimarea conturului;
- pentru învelitorile hiperbolice delimitate de generatoare, starea de eforturi inițiale se induce elementelor perimetrale care sunt tensionate de eforturile de forfecare induse de învelitoare;
- în cazul învelitorilor parabolice, cablurile pretensionate înlocuiesc favorabil armătura pasivă a grinzilor pereți, care la cilindrii cu profil deschis se formează de-a lungul generatoarelor de margine;
- în cazul castelelor de apă și a rezervoarelor cu înălțimi de 4-5 m precomprimarea perimetrală cu tendoane post-tensionate a inelelor de la extremități s-a dovedit a fi o soluție larg utilizată.
Fig. 3.6 Precomprimarea învelitorilor relativ mici
3.16 Învelitorile cu deschideri între 30-60 m, sunt convenabil a fi executate din beton doar dacă greutatea lor nu depășește 4 kN/mp. Acest motiv impune adoptarea nervurilor și/sau a secțiunilor transversale cutie. Eventual, asamblarea învelitorii poate fi concepută din elemente prefabricate, asigurând tehnologii economice de construcție. La aceste soluții este necesară precomprimarea masei învelitorii și deci, a întregului ansamblu de unități prefabricate, fiind evitate zonele de beton solicitat la întindere și îmbunătățind stabilitatea locală și respectiv generală a învelitorii. Ultimele două trăsături sunt valabile și pentru învelitorile turnate "în situ" pe cofraje speciale. Așa cum figura 3.7 pune în evidență, avem:
- pentru suprafețele eliptice, cablurile pretensionate înlocuiesc armătura pasivă și au trasee radiale;
- în cazul învelitorilor hiperbolice, amplasarea cablurilor este indicat a se face în lungul curbelor generatoare, generând forțe dispuse pe contururi inelare și orientate normal pe suprafața mediană a învelitorii;
- la formele parabolice, în principal există două modalități de a aplica eficient precomprimarea: în cazul profilelor închise, cu tendoane care urmăresc traseul liniilor directoare (cazul structurilor de recipiente și containere), iar în cazul formelor cilindrice deschise, cu tendoane dispuse pe direcția generatoarelor, aplicând și conceptul de grindă.
Fig. 3.7 Precomprimarea învelitorilor cu dimensiuni medii
3.17 La învelitorile cu deschideri de peste 60 m, considerația privitoare la limitarea greutății masei învelitorii prin nervurare sau secțiuni cutie rămâne valabilă. În astfel de situații, comprimarea conturului și/sau a masei învelitorii nu mai aduc o contribuție substanțială la asigurarea rigidității de ansamblu. Astfel, plasarea unui sistem de cabluri postîntinse în exteriorul masei învelitorii crește substanțial rigiditatea structurii, evitând totodată și pierderea locală a stabilității. Ideea este de a dispune cablurile într-o rețea bidimensională, obținând o membrană tensionată care la rândul ei este conectată la învelitoarea din beton prin elemente întinse sau comprimate axial. Capetele tendoanelor pot fi ancorate în elementele de contur ale învelitorii sau în elemente de rezemare independente de aceasta. Conform figurii 3.8, soluțiile uzuale sunt:
Fig. 3.8 Precomprimarea învelitorilor cu deschideri mari
- la învelitorile eliptice, membrana formată de cabluri poate fi amplasată pe partea convexă a curburii; în acest caz, compresiunea indusă în învelitoare conduce la componente normale, orientate spre extrados, mai mari decât cele create de cablurile tensionate, orientate spre intrados;
- la învelitorile de tip hiperbolic, membrana interioară de cabluri poale fi parțial orientată pe direcția generatoarelor învelitorii, având curburi opuse acțiunii gravitației;
- la învelitorile cilindrice, ilustrare a suprafețelor parabolice, membrana de cabluri trebuie poziționată paralel atât cu liniile generatoare cât și cu liniile directoare; cablurile de pe direcția generatoarelor trebuie să aibă raze de curbură opuse acțiunii gravitaționale, iar cele de pe direcția generatoarelor aceeași curbură cu directoarele învelitorii; în acest caz, componentele normale create de cablurile post-tensionate sunt mai reduse decât cele produse de compresiunea din masa învelitorii.
3.18 În scopul controlului deformațiilor, învelitorile cu deschideri medii și mari pot fi suspendate cu ajutorul cablurilor hobanate pretensionate. Acestea se vor ancora la o extremitate în zone rigide ale învelitorii, care să permită preluarea eforturilor locale, iar la cealaltă extremitate vor fi prinse de elemente perimetrale rigide, independente de sistemul învelitorii propriu-zise.
Fig. 3.9 Rigidizarea locală a învelitorii în zona de ancorare a cablurilor hobanate
3.5 Condiții de proiectare
3.19 Învelitorile subțiri concepute compatibil cu teoria de membrană, sunt cu precădere solicitate la eforturi axiale acționând în plane tangente la punctele suprafeței mediane. Numai în vecinătatea unor discontinuități geometrice (margini, goluri) sau ale unor acțiuni mecanice locale apar suplimentar solicitări de încovoiere (care pot fi evaluate prin teoria de încovoiere). Eforturile axiale secționale acționează sub forma a două rezultante principale, variabile ca mărime și direcție de la punct la punct, pe suprafața mediană.
3.20 Alegerea secțiunii învelitorilor subțiri de beton (placa propriu zisă și elementele de contur) trebuie să respecte trei tipuri de exigențe:
- satisfacerea condițiilor mecanice de rezistență și stabilitate:
- asigurarea fiabilității betonului și protecția armăturii:
- garantarea unei execuții riguroase, sigure și economice, care să ia în considerare și elementele adiacente: izolările hidrofugă și termo-acustică, precum și eventualele sarcini locale (grinzi rulante, antene etc.);
3.21 Proiectarea învelitorilor subțiri de beton armat și/sau precomprimat se face prin Metoda Stărilor Limită, verificările la Stările Limită ale Exploatării Normale și Stările Limită Ultime fiind obligatorii.
3.22 Efectul nefavorabil al imperfecțiunilor geometrice ale suprafeței mediane și al deviațiilor poziției acțiunilor se va lua în considerare doar la calculele efectuate în condițiile Stărilor Limită Ultime, atât sub gruparea fundamentală cât și specială.
3.23 Calculele inelastice (neliniare atât geometric cât și fizic) se pot efectua doar prin acele proceduri care s-au dovedit că asigură o bază de proiectare sigură, implicând asumarea răspunderii exclusive a proiectantului.
3.24 Testele experimentale și/sau simulările lor numerice pot fi utilizate ca bază a proiectării numai pentru cazuri specifice. Testele se pot efectua pe modele de învelitori reduse la scară sau ale unor anumite zone ale lor, considerate relevante pentru estimarea comportării prototipului structural.
3.25 Efectuarea testelor experimentale pe modele este obligatorie la învelitorile cu forme neobișnuite, forme libere și în general învelitori cu deschideri de peste 40 m.
3.26 Elementele auxiliare ale învelitorilor se recomandă a se proiecta cu respectarea prevederilor STAS 10107/0-90(după intrarea în vigoare a Eurocode 2 și a altor norme de proiectare europene care la ora redactării prezentului normativ au un caracter provizoriu, se vor aplica prevederile acestora).
3.27 Echivalarea grosimii învelitorii ortotrope în teoria de membrană și respectiv de încovoiere se face cu relațiile:
- grosimea echivalentă în teoria de membrană:
A(n)
h(N) = h + ─────
a(n)
(3.6)
- grosimea echivalentă în teoria de încovoiere
12I(n)
h(M) = radical de ordinul 3 din [ h^3 + ─────── ]
(3.7)
a(n)
unde A(n) și I(n) sunt aria și momentul de inerție al nervurii efective (fără conlucrare cu placa), iar a(n) este distanța interax între nervuri.
3.28 În condițiile Stărilor Limită Ultime, sub gruparea specială de încărcări, se va asigura un răspuns în domeniul elastic atât pentru învelitoarea propriu-zisă cât și pentru elementele auxiliare acesteia.
3.6 Dimensionarea și prevederi constructive
3.29 Dimensionarea secțiunilor de beton trebuie să țină seama de tipul învelitorii (eliptic, hiperbolic sau parabolic) și de concepția de proiectare, care poate aborda două cazuri:
- placă subțire fixată de reazeme puternice, care preiau fără conlucrare toate încărcările ce-i revin;
- placă relativ groasă conlucrând cu elementele de margine mai puțin rigide.
3.30 Grosimile recomandate pentru placa învelitorii în prima situație sunt:
- la învelitori eliptice h/L(min) ≥ 300;
- la învelitori hiperbolice h/L(min) ≥ 1/250;
- la învelitori parabolice h/L(min) ≥ 1/200.
3.31 În cazul plăcii conlucrând cu elementele de margini, grosimile recomandate pentru placa învelitorii sunt:
- la învelitori eliptice h/L(min) ≥ 1/200;
- la învelitori hiperbolice h/L(min) ≥ 1/150;
- la învelitori parabolice h/L(min) ≥ 1/120.
3.32 La învelitorile nervurate în inegalitățile de mai sus se va considera grosimea echivalentă de învelitoare corespunzătoare teoriei de încovoiere h(M).
3.33 Din motive de calitate și durabilitate, grosimea minimă a învelitorilor monolite de beton armat turnate într-un singur strat este de 6 cm. Aceeași grosime trebuie respectată pentru fiecare strat și în cazul învelitorilor chesonate turnate monolit.
3.34 La învelitorile realizate din elemente prefabricate, grosimea minimă a plăcii în panouri este de 4 cm.
3.35 Stratul de acoperire cu beton a armăturii pasive și active se va considera ca în cazul plăcilor de beton armat.
3.36 Coeficientul condițiilor de lucru aplicat rezistenței de calcul a betonului se va considera cu o valoare de maxim 0.8.
3.37 Rigiditatea elementelor de contur se stabilește în funcție de distanțele dintre reazeme (stâlpi, piloni, contrafort existenți pe contur) în prima situație, fără a considera o posibilă conlucrare cu placa, iar în a doua situație acceptând conlucrarea cu placa în ce privește rigiditatea și rezistența lor.
3.38 Clasele de beton utilizate trebuie să fie de cel puțin C 25/30 (Bc 30), îndeplinind concomitent condiții de compactitate, impermeabilitate cât și o bună ductilitate, f2 Ș(lim) ≥ 2.5 la mie.
3.39 Rezistența de curgere a armăturii pasive F(ak) trebuie să fie de cel mult 400 N/mmp.
3.40 Dacă în condițiile Stărilor Limită ale Exploatării Normale, sub acțiunea sarcinilor normate mărimea eforturilor unitare principale de întindere depășește rezistența de calcul, atunci se vor lua măsuri pentru ca deschiderea maximă a fisurilor să fie de 0.1 mm. Pe direcția normală acesteia, la dimensionarea efectuata în condițiile Stărilor Limită Ultime se va lua în considerare o rezistentă de calcul a betonului comprimat egală cu 0.4Fc (Fc - rezistența de calcul la compresiune a clasei de beton prescris). Aceeași reducere a rezistenței de calcul a betonului comprimat se va considera și dacă numai în condițiile Stărilor Limită Ultime pe direcția normală eforturilor de compresiune pot apare eforturi de întindere.
3.7. Prevederi de armare
3.41 Armătura activă și/sau pasivă se va dimensiona astfel încât să preia în totalitate eforturilor unitare de întindere calculate în atât în teoria de membrană cât și de încovoiere, neglijând contribuția betonului întins în condițiile Starilor Limita Ultime.
3.42 Pentru limitarea efectelor contracției și a variațiilor de temperatură, procentul minim de armare pe întreaga secțiune transversală pentru armătura pasivă este de 0.35 % pe fiecare direcție.
3.43 În dreptul reazemelor, al încărcărilor concentrate și al golurilor învelitorii, se va prevedea o armare specială, în funcție de solicitări.
3.44 În regiuni în care eforturile de întindere sunt mari, armătura se dispune, dacă este practic posibil, după direcțiile eforturilor unitare principale. Când nu este posibil, armarea se poate face pe direcții ortogonale.
3.45 Distanța maximă interax între barele de armătură pe o direcție va fi de 3 ori grosimea secțiunii învelitorii și nu mai mare de 300 mm. Lumina minimă între armături se va considera:
┌
│
agregat
│ 3 'd6
(3.8)
d ≥ │
max
│ 50 mm
│
└
3.46 Diametrul minim al barelor de rezistentă este 6 mm la barele amprentate și 8 mm la barele netede. În cazul armării cu plase sudate, diametrul minim este 4 mm.
3.47 Lungimea de ancorare a barelor de armătura va fi l(a) ≥ 40 Ø'4f(bara), iar lungimea de înnădire prin suprapunere va fi l(s)≥1.51(a). Dacă Ø'4f(bara)≥16 mm, înnădirea barelor se va efectua prin sudură. Nu se admit înădiri de mai mult de 3 bare pe 1 mp de suprafață mediană.
3.8. Condiții pentru izolarea termică, hidrofugă și acustica
3.48 În funcție de specificul funcțiunii, proiectarea subansamblelor de izolare termică a clădirilor cu acoperișuri de tip învelitori subțiri se efectuează luând ca referințe trimiterile specifice:
* "Normativ pentru proiectarea la stabilitate termică a elementelor de închidere ale clădirilor" (indicativ C 107/7-02);
* "Normativ pentru proiectarea și executarea lucrărilor de izolatii termice la clădiri" (indicativ C 107/0-02);
* "Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor" (indicativ C 107/3-97);
* "Normativ privind calculul coeficienților globali de izolare termică la clădiri de locuit" (indicativ C 107/1-97);
* "Normativ privind calculul coeficienților globali de izolare termică la clădiri cu altă destinație decât cele de locuit" (indicativ C 107/2-97).
3.49 Din punct de vedere constructiv, la învelitorile subțiri subansamblul termoizolație se poate dispune:
* la intrados: când materialul termoizolant se așează direct pe cofraj, caz în care acesta trebuie să fie rigid pentru a nu cauza deviații geometrice ale suprafeței învelitorii (figura 3.10);
Fig. 3.10 Dispunerea termoizolației la intradosul învelitorii
* în masa învelitorii (învelitori multistrat): preluarea lunecărilor între stratul inferior și stratul superior se preia fie prin nervuri înglobate (subansamblu termoizolație discontinuu), fie prin piese metalice (conectori) speciale, ancorate atât în stratul inferior cât și în stratul superior (vezi figura 3.11):
* la extrados: materialul termoizolant se așează pe învelitoare după întărirea betonului (vezi figura 3.12).
Fig. 3.11 Dispunerea termoizolației în masa învelitorii
Fig. 3.12 Dispunerea termoizolatiei la extradosul învelitorii
3.50 La executarea subansamblului termoizolație se vor respecta normele sau instrucțiunile tehnice specifice cuprinse în standardele de produs, agremente tehnice, norme tehnice de produs, mărci de fabricație etc.
3.51 Subansamblul de izolare hidrofugă trebuie proiectat complementar subansamblului termoizolatie, acestea alcătuind un sistem. Pentru proiectarea acestuia, standardele de referință sunt:
* "Instrucțiuni tehnice privind alcătuirea și executarea hidroizolației monostrat cu folie stratificată din PVC la acoperișurile clădirilor industriale și agrozootehnice, necirculabile" (C 234-91);
* "Norme tehnice privind alcătuirea și executarea hidroizolației cu folie din PVC plastifiat la acoperișuri" (C 217-93);
* "Instrucțiuni tehnice pentru utilizarea foliilor de bitum aditivat la hidroizolațiile acoperișurilor" (C 246-93).
3.52 Alte soluții (de exemplu peliculizare) se pot aplica în baza unor agremente tehnice, norme tehnice de produs, marci de fabricatie acceptate etc.
3.53 Standardele de referință pentru proiectarea și execuția lucrărilor aferente izolării din punct de vedere acustic sunt:
* "Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea măsurilor de protecție acustica și antivibrativă la clădiri industriale" (P 121-89);
* "Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea măsurilor de protecție acustica și antivibrativă la cladiri civile, social-culturale și tehnico administrative" (P 122-89);
* "Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea sălilor de audiție publică din punct de vedere acustic" (P 123-89);
* "Normativ privind proiectarea și executarea măsurilor de izolare fonică și a tratamentelor acustice în clădiri" (C 125-87).
3.54 În raport cu exigentele specifice funcțiunii fiecarei lucrări, în baza caietelor de sarcini elaborate de proiectant cu avizul beneficiarului se pot adopta soluții care sunt reglementate prin agremente tehnice.
4. EXECUTIA, CONTROLUL EXECUȚIEI ȘI SUPRAVEGHEREA ÎN TIMP
4.1 Prevederile prezentului capitol sunt complementare referințelor din "Normativ pentru verificarea calității și recepția lucrărilor de constructii și instalații aferente" (C 56-85).
4.1 Turnarea betonului
4.2 Operația de turnare a betonului se poate face prin unul din următoarele procedee:
* turnarea cu pompa sau bena pe cofraj dispus la intrados la învelitorile subțiri cu pante maxime mai mici de 45°; prevederile specifice acestei operații tehnologice se găsesc în referințele "Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat și precomprimat" (indicativ NE 012-99) și "Specificație tehnică privind cerințele de calitate pentru punerea în operă o betonului" (indicativ ST 031-2000);
* turnarea cu pompa în cofraj închis pe ambele fete, obligatorie la învelitorile subțiri cu pante maxime mai mari de 45°, prevederile specifice fiind reglementate prin aceleași referințe menționate la punctul precedent.
4.3 Turnarea betonului se va efectua dinspre punctele joase înspre punctele înalte și este obligatoriu a se efectua după trasee simetrice.
4.4 La învelitorile la care nu este posibilă efectuarea operației de betonare într-o singură zi, aceasta se va efectua în mai multe etape zilnice, cu pauze de 2-3 zile între ele pentru a se evita contracția puternică a betonului din masa învelitorii.
4.5 Rosturile de turnare a betonului trebuie amplasate în zone cu eforturi de compresiune și trebuie poziționate de către proiectant într-un plan separat întocmit pentru operația de betonare, anexat graficului de turnare a betonului.
4.2 Cofrare și decofrare
4.6 La învelitorile subțiri cu deschideri maxime mai de 20.0 m, după montajul cofrajului este obligatorie verificarea cu metode topografice a cotelor și a toleranțelor de montaj.
4.7 În situațiile în care nu este posibila turnarea simetrică o betonului, cofrajele și sprijinirile vor fi în mod obligatoriu rigidizate, pentru a prelua efectul sarcinilor necompensate.
4.8 Decofrarea învelitorilor subtiri cu deschiderea maximă mai mare de 20.0 m se va efectua în baza unui plan de decofrare întocmit sau acceptant de proiectant. Acesta trebuie elaborat considerând următoarele principii:
* evitarea reactiunilor concentrate datorate suportilor cofrajului asupra masei învelitorii;
* decofrarea învelitorii se va efectua progresiv dinspre zonele care prezintă săgeți maxime în exploatare înspre zonele cu săgeți minime și elementele de contur.
4.3 Asigurarea calității betoanelor
4.9 Calitatea betonului se va asigura având ca referință "Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat și beton precomprimat" (indicativ NE 012-99) și a precizărilor din paragrafele următoare.
4.10 La învelitorile la care turnarea betonului se face cu în cofraj deschis, diametrul maxim al agregatelor se stabilește din condiția:
agregat
h/3
Φ
<=
d(min)/2
(4.1)
max
a/2
unde h este grosimea învelitorii, d(min) este lumina minimă între armături, iar a este grosimea stratului de acoperire cu beton a armăturii.
4.11 La învelitorile la care turnarea betonului se face cu în cofraj închis, diametrul maxim al agregatelor se stabilește din condiția:
agregat
d(min)/4
Φ
<=
(4.2)
max
a/4
4.12 Dacă perioada de la turnare până la decofrare se determină precizând o valoare pentru modulul de elasticitate al betonului, pentru a se preveni pierderea stabilității și deformațiile excesive, valoarea modului de elasticitate se va determina din teste pe grinzi turnate pe șantier și tratate în condiții similare cu masa învelitorii. Numărul de mostre, dimensiunile elementelor și procedurile de testare se vor preciza de către inginerul proiectant.
4.13 Turnarea betonului în masa învelitorilor se va efectua pe cât posibil în flux continuu, evitându-se rosturile de turnare.
4.14 Betonul se va trata corespunzător pentru limitarea deformațiilor datorate contracției.
4.4 Asigurarea parametrilor geometrici specificați în proiectare (toleranțe admise)
4.15 Toleranțele de construcție se vor preciza de către inginerul proiectant și se vor corela cu mărimea și variația imperfecțiunilor geometrice luate în considerare la proiectare.
4.16 Documentele tehnice de referință recomandate pentru stabilirea tolerantelor de construcție sunt:
* STAS 10265/1-84: "Tolerante în construcții. Tolerante la suprafețele din beton aparent";
* STAS 10265/2-90: "Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Calitatea suprafețelor elementelor de beton. Tolerante la betonul aparent";
* STAS 10265-75: "Toleranțe în construcții. Calitatea suprafețelor în construcții. Termeni și notiuni de bază":
* STAS 7009-79: "Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Toleranțe și asamblări în construcții. Terminologie";
* STAS 8600-79: "Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Tolerante și asamblări în construcții. Sistem de tolerante".
4.5 Modalități de înlăturare a unor abateri nedorite survenite accidental
4.17 La anumite tipuri de învelitori, micile deviații locale produc schimbări majore în distribuția locală a eforturilor și pot afecta stabilitatea locală și generală a structurii, materializându-se prin fisuri locale și curgerea armăturii. Efectele acestor deformații trebuie evaluate și luate imediat măsurile reparatorii necesare.
4.18 Dacă în execuție se obțin deformații mai mari decât cele specificate în proiect, se va face o analiză a efectelor acestora asupra comportării structurii și se vor aplica măsurile necesare (stabilite în comun de proiectant, executant și beneficiar) pentru remediere și controlul comportării structurii.
4.6 Supravegherea în timp a învelitorilor subțiri
4.19 Programul de supraveghere se va întocmi luând ca referință prevederile din P 130-1999 "Normativ privind urmărirea comportării în timp a construcțiilor" și va fi detaliat de către proiectant în caietul de sarcini pentru execuția învelitorilor subtiri și urmărirea comportării în timp.
4.20 Caietul de sarcini va prevedea explicit frecvența verificărilor, natura și conținutul lor. Începând cu perioada testelor finale dinaintea exploatării unei structuri, trebuie efectuate inspecții speciale la 1, 3 și 5 ani, iar în continuare din 5 în 5 ani, până la expirarea duratei de exploatare a construcției, precum și după ce structura a fost solicitată de acțiuni excepționale. Caietul de sarcini va cuprinde în mod obligatoriu cerința de verificare și urmărire a stării de deplasări prin măsurători.
4.21 Atât cu ocazia inspecțiilor speciale cat și a celor curente se va elabora un raport de supraveghere, care să cuprindă aprecierea comportamentului structural în baza caietului de sarcini, a observațiilor și concluziilor rezultate din urmărirea efectivă a comportării în timp.
LISTA STANDARDELOR DE REFERINȚĂ RECOMANDATE CARE COMPLETEAZĂ PREZENTUL NORMATIV
A. STANDARDE
Nr.
Indicativ
Titlul
A1
STAS 10107/0-90
Construcții civile și industriale. Calculul și alcătuirea elementelor structurale din beton, beton armat și beton precomprimat.
A2
Eurocode 2
Design of Concrete Structures
A3
Eurocode 8
Design of Structures for Earthquake Rezistance
A4
European Prestandard - ENV 1367
Execution of concrete Structures
A5
STAS 10265/1-84
Toleranțe în construcții. Toleranțe la suprafețele din beton aparent
A6
STAS 10265/2-90
Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Calitatea suprafețelor elementelor de beton. Toleranțe la betonul aparent
A7
STAS 10265-75
Toleranțe în construcții. Calitatea suprafețelor în construcții. Termeni și noțiuni de bază
A8
STAS 7009-79
Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Toleranțe și asamblări în construcții. Terminologie
A9
STAS 8600-79
Construcții civile, industriale și agrozootehnice. Toleranțe și asamblări în construcții. Sistem de toleranțe
B. NORMATIVE ȘI INSTRUCȚIUNI
Nr.
Indicativ
Titlul
B1
C 107/7-02
Normativ pentru proiectarea la stabilitate termică a elementelor de închidere ale clădirilor
B2
C 107/0-02
Normativ pentru proiectarea și executarea lucrărilor de izolații termice la clădiri
B3
C 107/3-97
Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor
B4
C 107/1-97
Normativ privind calculul coeficienților globali de izolare termică la clădiri de locuit
B5
C 107/2-97
Normativ privind calculul coeficienților globali de izolare termică la clădiri cu altă destinație decât cele de locuit
B6
C 234-91
Instrucțiuni tehnice privind alcătuirea și executarea hidroizolației monostrat cu folie stratificată din PVC la acoperișurile clădirilor industriale și agrozootehnice, necirculabile
B7
C 217-93
Norme tehnice privind alcătuirea și executarea hidroizolației cu folie din PVC plastifiat la acoperișuri
B8
C 246-93
Instrucțiuni tehnice pentru utilizarea foliilor de bitum aditivat la hidroizolațiile acoperișurilor
B9
P 121-89
Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea măsurilor de protecție acustică și antivibrativă la clădiri industriale
B10
P 122-89
Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea măsurilor de protecție acustică și antivibrativă la clădiri civile, social-culturale și tehnico administrative
B11
P 123-89
Instrucțiuni tehnice pentru proiectarea și executarea sălilor de audiție publică din punct de vedere acustic
B12
C 125-87
Normativ privind proiectarea și executarea măsurilor de izolare fonică și a tratamentelor acustice în clădiri
B13
NE 012-99
Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat și precomprimat
B14
ST 031-2000
Specificație tehnică privind cerințele de calitate pentru punerea în operă a betonului
B15
P 130-1999
Normativ privind urmărirea comportării în timp a construcțiilor
B16
C 56-85
Normativ pentru verificarea calității și recepția lucrărilor de construcții și instalații aferente
B17
C 56-85
Normativ pentru verificarea calității și recepția lucrărilor de construcții și instalații aferente