CUPRINS

1 SCOP 1

2. DOMENIU DE APLICABILITATE 1

3 CARACTERISTICI REZIDUALE ALE STRUCTURILOR DE BETON ARMAT I ZIDRIE 2

4 CONSOLIDAREA PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR A STRUCTURILOR DE BETON ARMAT I ZIDRIE 2

4.1 Particulariti privind utilizarea precomprimrii exterioare la consolidarea structurilor 24.2 Tehnici de consolidare 3

5 SISTEME DE PRETENSIONARE EXTERIOAR 55.1 Scurt istoric al pretensionrii exterioare a structurilor 55.2 Componentele unui sistem de pretensionare exterioar 85.3 Armturi active 85.4 Protecia mpotriva coroziunii 10

5.4.1 Armturi autoprotejate prin galvanizare 105.4.2 Armturi autoprotejate prin peliculizare cu polimeri 115.4.3 Cabluri cu teac general protejate prin injectare cu past de ciment 115.4.4 Cabluri pretensionate protejate cu produse vscoase 11

5.5 Ancoraje 125.6 Dispozitive de deflectare 13

Aplicaia 5.1 165.7 Problemele specifice sistemelor de pretensionare exterioar 17

5.7.1 Asigurarea etaneitii tubulaturii 175.7.2 Comportarea ancorajelor la variaia eforturilor n tendoane 185.7.3 ncovoierea local a cablurilor de pretensionare exterioar 195.7.4 Demontarea cablurilor exterioare pretensionate 20

5.8 Tehnologii de montare a sistemelor de pretensionare exterioar 205.8.1 Instalarea cablajelor prefabricate 205.8.2 Asamblarea n poziie a cablajului 215.8.3 Tensionarea 215.8.4 Injectarea 21

5.9 Tendine privind evoluia precomprimrii exterioare i criterii de selectare a sistemului de pretensionare 21

6 CONSIDERATII PRIVIND PROIECTAREA LUCRARILOR DE CONSOLIDARE PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR 22

6.1 Particulariti specifice structurilor precomprimate exterior 226.1.1 Evaluarea deformaiilor armturilor 226.1.2 Efecte geometrice de ordinul 2 236.1.3 Frecarea i lunecarea tendoanelor 24

6.2 Variaia eforturilor n armturile pretensionate 246.2.1 Pierderile de efort datorate reculului ancorajului i frecrii la transfer 256.2.2 Variaia eforturilor ca urmare a lunecrii tendoanelor n deviatori 266.2.3 Pierderi de efort datorate deformaiei elastice a betonuluii zidriei la transfer 286.2.4 Variaii de efort datorate deformaiilor de lung durat ale materialelor structurale 296.2.5 Pierderi de tensiune datorate relaxrii oelului 30

6.3 Prevederi ale proiectrii dup Metoda Strilor Limit 316.3.1 Stri limit ale exploatrii normale 316.3.2 Stri limit ultime 31 Aplicaie 6.1 32

7 MONITORIZAREA SISTEMELOR DE PRETENSIONARE EXTERIOAR 337.1 Necesitatea monitorizrii 337.2 Inspectarea sistemelor de pretensionare exterioar 347.3 Programe de monitorizare 35

11 SCOP

(1) Scopul acestui ghid este de a asigura o baz pentru consolidarea prin precomprimareexterioar (n general, cea mai adecvat tehnic de reabilitare prin precomprimare) a structurilorde beton armat i de zidrie, n condiiile n care aceast soluie se dovedete fiabil. Acest ghideste elaborat avnd ca fundament standardele i normativele romneti, dar n scop formativ iinformativ sunt menionate recomandri din Eurocodurile 2, 6 i 8, precum i alte lucrricompatibile cu prevederile proiectelor de coduri europene. Odat cu integrarea Romniei nstructurile Comunitii Europene, teoretic, standardele i normativele romneti vor trebuiadaptate codurilor europene, care acoper aceleai domenii. O parte din aceste documente existdeja sub forma ENV (norme europene provizorii - standarde europene temporare), iarimplementarea lor n Romnia poate fi adesea cerut de clieni. Pe msura armonizrii actualelorreglementri romneti cu reglementrile europene, referirile incluse n prezentul ghid se vorface la reglementrile armonizate i adoptate.

(2) Prezentul ghid, fr a delimita un cadru strict pentru lucrrile de reabilitare prinprecomprimare, se dorete a fi un prim punct de referin n abordarea lucrrilor de consolidareprin precomprimare, complexitatea acestora necesitnd inventivitate, experien i culturinginereasc.

(3) n exploatare, structurile de beton armat i zidrie pot necesita lucrri de reparaii, de lacele mai simple (tratri ale defectelor de suprafa), la lucrri de consolidare complexe, avnd cascop satisfacerea nivelului de siguran prevzut de standardele i normele de proiectare nvigoare. Chiar dac structurile au fost corect proiectate i executate, sub aciunea combinat afactorilor atmosferici, a factorilor de agresivitate chimic i fizic, a sarcinilor de exploatarei/sau a aciunilor excepionale, se pot nregistra deteriorri structurale. Syhghbntructurile noi potnecesita consolidri ca urmare a fisurrii cauzate de execuia defectuoas (contraciinecontrolate, tratamente greite, abateri geometrice peste toleranele admise etc.). Necesitateaconsolidrii structurilor poate apare i n cazul schimbrii funciunii unei cldiri prin crearea despaii mai largi i/sau creterea nivelului sarcinilor de exploatare.

2. DOMENIU DE APLICABILITATE

(1) Consolidarea structurilor prin precomprimare (de regul cu tendoane exterioarepostntinse) poate fi aplicat nu numai structurilor de beton armat, ci i n cazul unor structuriconstruite din materiale ale cror caracteristici de comportare la compresiune sunt compatibile cuconceptul de precomprimare.

(2) Domeniul de aplicare al acestui ghid se limiteaz doar la structurile de beton armat izidrie. Chiar dac conceptul de structuri pretensionate de beton armat i zidrie i gsete nprimul rnd aplicabilitatea la lucrrile de poduri i viaducte, nu de puine ori el este implementatcu succes i altor soluii structurale, cum ar fi acoperiurile cu deschideri mari, cldiri, silozuri irezervoare. n consecin, chiar dac ghidul se adreseaz practicienilor din toate specializrilesectorului construcii, aplicabilitatea sa strict este specific construciilor civile, industriale iagricole. Ghidul nu acoper soluiile n care consolidarea structurilor se efectueaz prinnlocuirea armturilor pretensionate interioare neaderente.

(3) Consolidarea prin precomprimare exterioar se poate aplica urmtoarelor elementelestructurale:- elementele participante la structuri antiseismice care rspund n domeniul elastic lasolicitrile stabilite sub aciunea gruprii speciale de ncrcri (elemente cu ductilitate redus ineductile); potrivit prevederilor STAS 10107/0-90 elementele de beton armat din aceastcategorie se ncadreaz n clasa b;- elemente neparticipante la structuri antiseismice.

2(4) Precomprimarea exterioar poate fi utilizat ca soluie de consolidare provizorie la oricecategorii de elemente compatibile cu acest concept.

(5) n cadrul proiectului de reabilitare, proiectantul poate lua decizia de rencadrare aelementelor structurale consolidate prin precomprimare, dac prin noua concepie de comportare,structura consolidat prezint un grad de siguran i un risc seismic similare cu cele care rezultdin aplicarea corect a standardelor i normativelor n vigoare n Romnia.

(6) Consolidarea structurilor de beton armat i zidrie necesit un efort colectiv pentruidentificarea strii tehnice a structurii, stabilirea soluiei de reabilitare i stabilirea detaliilortehnologice de execuie. Echipa care ia aceste decizii include cel puin un expert tehnic, arhiteci,productori de materiale, reprezentani ai administratorului i contractorului, diveri specialiti ndomeniu.

3 CARACTERISTICI REZIDUALE ALE STRUCTURILOR DE BETONARMAT I ZIDRIE

(1) n vederea consolidrii, structurile i elementele de beton armat i zidrie trebuieevaluate prin prisma capacitii portante i stabilitii, a nivelului de siguran i evoluiei sale petermen scurt, mediu i lung, a condiiilor de mediu i altor parametrii. Aceast evaluare estedeterminant pentru a adoptarea soluiei cele mai avantajoase de consolidare, n corelare cuproprietile reziduale ale structurii.

(2) Caracteristicile reziduale ale structurilor de beton armat i zidrie se determin potriviturmtoarelor reglementri:- GT 002-1996: Ghid practic pentru determinarea degradrilor i rezistenei betonului i a

caracteristicilor dinamice ale structurilor de beton armat supuse seismelor, prin metodenedistructive;

- PC 1/2-1994: ndrumtor de investigare i diagnosticare a strii structurilor din beton armat,beton precomprimat i oel situate n medii agresive;

- C 26-1985: Normativ pentru ncercarea betonului prin metode nedistructive;- C 54-1981: Instruciuni tehnice pentru ncercarea betonului cu ajutorul carotelor;- C 117-1970: Instruciuni tehnice pentru folosirea radiografiei la determinarea defectelor din

elementele de beton armat;- C 244-1993: Ghid pentru inspectare i diagnosticare privind durabilitatea construciilor din

beton armat i precomprimat;- P 100-1992: Normativ pentru proiectarea antiseismic a construciilor de locuine, social

culturale, agrozootehnice i industriale;- ST 001-1996: Specificaie tehnic privind stabilirea calitii betoanelor i mortarelor din

construcii existente prin metode fizico-chimice;- NP 007-99: Metodologie de investigare a zidriilor vechi.

4 CONSOLIDAREA PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR ASTRUCTURILOR DE BETON ARMAT I ZIDRIE

4.1 Particulariti privind utilizarea precomprimrii exterioare la consolidareastructurilor

(1) Particularitatea esenial a acestei concepii de consolidare const n faptul c realizeazo refacere i/sau o cretere a capacitii de rezisten i a capacitii de disipare a energiei prinmodificarea favorabil a distribuiei strii de eforturi, fr a spori seciunile i masa elementelorstructurale.

(2) Implementarea pretensionrii exterioare trebuie s fie precedat de reparaii iconsolidri locale a elementelor efectate, care se pot efectua dup caz, prin:- injectarea fisurilor cu past de ciment, rini epoxidice sau polimeri;

3- nlocuirea zonelor de beton sau zidrie distruse;- cmuirea local a zonelor afectate.(3) Dac pentru elementul structural afectat nu exist condiiile necesare pentruconsolidarea prin nlocuirea i/sau adugarea de tendoane pretensionate exterioare, pentruefectuarea consolidrii cu tendoane postntinse vor trebuie realizate blocuri rigide de ancorare idispozitive de deviere solidar legate de elementele existente.

(4) Mrimea forelor de precomprimare trebuie s fie compatibil cu caracteristicilereziduale de rezisten ale betonului i zidriei elementelor consolidate.

(5) Pretensionarea exterioar nu poate fi utilizat n scopul readucerii la geometria iniial apereilor de zidrie care prezint deplasri n raport cu starea nedeformat, deoarece n acest cazse pot genera noi degradri.

(6) Avnd n vedere vulnerabilitatea la foc a sistemelor de pretensionare exterioar, prinproiectare se vor stabili msuri pentru asigurarea rezistenei la foc a sistemului de pretensionarei implicit a structurii consolidate. Pentru protejarea sistemelor implementate la consolidareagrinzilor i planeelor se vor prevedea plafoane suspendate care vor rspunde prevederilornormativului P 118-1999 Normativ de siguran la foc a construciilor. n alte situaii sau undenu este posibil construirea plafoanelor suspendate, se pot practica soluii de protejare prinmascare cu materiale incombustibile, tencuieli torcretate sau alte soluii agrementate tehnic nacest scop, n funcie de gradul de expunere i clasa de importan la foc a cldirii.

4.2 Tehnici de consolidare(7) Consolidarea prin precomprimarea exterioar i gsete aplicaie la numeroasecategorii de structuri. Stabilirea traseelor armturilor active trebuie s se raporteze tipului deelement consolidat i particularitilor sale, proprietilor reziduale ale structurii, defeciunilor iavarierilor identificate precum i cauzelor lor, distribuiei strii de eforturi, istoricul variaieiaciunilor i evoluia lor previzibil pe un termen stabilit de comun acord cu beneficiarul iproprietarul construciei etc., avnd ca scop satisfacerea exigenelor de siguran stabilite princadrul legislativ tehnic n vigoare la data efecturii lucrrii.

(8) Implementarea sistemelor de pretensionare la structurile de beton armat iprecomprimat se face dup crearea zonelor de ancorare i deviere, solidar legate de structuraexistent. Zonele de ancorare a armturilor n beton se localizeaz n prile rigide ale structurilorexistente, iar dac este necesar acestea se vor ntri pentru a putea fi preluate strile complexe deeforturi specifice acestor zone. Dispozitivele de deviere se pot monta n antretoaze sau diafragmede rigidizare existente, sau se pot prinde de tlpile i inimile elementelor structurale.

(9) La structurile de beton armat cu deschideri mari, se recomand traseele poligonaleaternute pe curbe parabolice (figura 4.1), crescnd-se braul de prghie i compensnd sarcinilegravitaionale.

tendon exterior

Fig. 4.1 Trasee parabolice la structuri de acoperiuri cu deschideri mari

(10) La grinzile continue (figura 4.2) traseele segmentate trebuie s asigure rigorile specificeStrilor Limit ale Exploatrii Normale i satisfacerea gradului de siguran att n seciuninormale ct i nclinate. Tendoanele exterioare pot fi utilizate adiional nlocuirii tendoanelor

4interioare neaderente, mbuntind performana structural a elementelor.

Fig. 4.2 Consolidarea grinzilor continue

(11) Consolidarea structurilor n cadre de beton armat (figura 4.3) trebuie efectuat cudiscernmnt, comportarea acestora n special la aciuni excepionale de tip seism fiind puternicinfluenat. Implementarea pretensionrii exterioare modific mecanismul de disipare a energieiinduse de cutremur, acesta fiind necesar a fi regndit i controlat cu maxim strictee.

Fig. 4.3 Consolidarea riglelor structurilor n cadre

(12) n cazul planeelor curente de beton armat, tendoanele exterioare sunt deosebit deeficiente n mrirea capacitii portante a grinzilor planeelor ct i plcilor (figura 4.4). Suntrecomandate traseele rectilinii, care pot fi acoperite cu uniti de pretensionare de tipul barelorsau toroanelor individuale.

Fig. 4.4 Consolidarea planeelor de beton armat

(13) La structurile circulare (figura 4.5), consolidarea cu tendoane postntinse exterioare careau trasee perimetrale este deosebit de avantajoas, prin confinare fiind nchise fisurile existente.Sistemele de pretensionare sunt uor de implementat, tensionarea este facil i permite reglareaeforturilor n timp, fiind uor de monitorizat. Totodat, nlocuirea tendoanelor se poate face cumare uurin.

Fig. 4.5 Consolidarea structurilor circulare

5(14) La structurile din zidrie, consolidarea prin pretensionare exterioar poate fi orizontali vertical i poate avea caracter definitiv sau provizoriu (de intervenie rapid, pn la stabilireasoluiei finale de consolidare). Avnd n vedere caracteristicile mecanice ale armturilor din oeli ale zidriei, nivelul eforturilor de pretensionare este sczut (circa 25 % din rezistenacaracteristic a oelului din armturi), astfel nct el este dificil de controlat datorit deformaiilorremanente din armturi, existente nainte de operaia de tensionare, i a caracteristicilor dedeformabilitate n timp ale zidriei. Armturile trebuie ancorate n elemente rigide prinse solidarde elementele de zidrie existente. Aceste elemente trebuie astfel dimensionate nct s nuproduc concentrri mari de eforturi n zidrie n zonele de contact.

(15) Dispunerea tendoanelor orizontale se face la nivelul planeelor sau cu ancorare penlimea pereilor din zidrie (figura 4.6), avnd ca scop creterea rigiditii de ansamblu acldirii i prevenirea dislocrii de material din perei. n aceste situaii, pretensionarea are un rolde punere n lucru a armturilor i ancorajelor. Ancorarea armturilor se face prin intermediulplcilor de repartiie solidarizate de centuri de beton armat sau prin profile metalice prinse directde zidrie.

`````a. tendoane dispuse la nivelul planeelor b. tendoane ancorate n perei

Fig. 4.6 Poziionarea tendoanelor orizontale la cldiri din zidrie

(16) Pretensionarea vertical se recomand cu titlu provizoriu la solidarizarea structurilor(figura 4.7) de zidrie fisurate n urma seismelor, tasrilor mari etc. nchiderea fisurilor prinaplicarea precomprimrii este condiionat de prelucrarea lor prealabil. n acelai timp, cretecapacitatea de preluare a sarcinilor orizontale prin creterea efortului de compresiune n element.

tendoaneverticale

Fig. 4.7 Consolidarea cu tendoane verticale a pereilor din zidrie

5 SISTEME DE PRETENSIONARE EXTERIOAR

5.1 Scurt istoric al pretensionrii exterioare a structurilor(1) Ideea comprimrii active a elementelor structurale cu materiale avnd o rezisten marela ntindere este foarte veche. n Egiptul antic, o tehnic similar cu cea utilizat laprecomprimarea butoaielor din lemn, a fost aplicat la contrucia brcilor. n istoria inginerieimoderne, pentru prima dat poate fi amintit germanul Farber, titularul patentului german DRP557,331 nc din anul 1927. n esen, n aceast licen este descris un sistem de pretensionareneaderent, n care tendoanele pretensionate sunt nconjurate de parafin, idee aplicat npractic.

6(2) n 1934, tot n Germania, patentul DRP 727,429 i-a fost acordat lui Dischinger, a cruiidee inovatoare a constat ntr-un sistem de post-tensionare a grinzilor de beton armat cu tendoaneexterioare seciunii de beton. Pentru determinarea forei de pretensionare, el a propus conceptulprecomprimrii concordante. Prin aceasta, Dischinger a dorit s controleze deformaiile de lungdurat ale betonului, cunoscnd la acea dat munca de pionierat efectuat de Freyssinet n Franaprin testele efectuate ntre anii 1926 i 1929. n vreme ce Freyssinet a fost cel care a identificatnatura deformaiilor de lung durat ale betonului, Dischinger a fost cel care a propus primulmodel matematic validat de practic de abia n 1939. Astfel, n lipsa unei teorii care s acopereaceast problem, Dischinger a considerat mai sigur plasarea tendoanelor n afara seciunii debeton, justificnd totodat n publicaiile sale c astfel durata de exploatare a cablurilorpretensionate va fi mai mare prin reducerea influenei sarcinilor care provoac oboseala i deasemenea, este posibil nlocuirea relativ uoar a cablurilor cnd aceast operaie va fi necesar,chiar n condiii de exploatare. Aceste idei au fost aplicate n dou proiecte (n anii 1936 i1937), ns efectiv ele au fost materializate n practic doar n 1962.

(3) n 1949, Dischinger a fost convertit i a devenit un avocat al pretensionrii aderente.Totui, mpotriva curentului existent la acea dat n tehnica construciilor, conceptul depretensionare exterioar nu a disprut. ncepnd cu anii 1950, grupul Freyssinet a executat oserie de lucrri importante de consolidare n Frana. Astfel, la obiective ca i podul Orly sauuzina Carmaux s-au utilizat n vederea consolidrii cabluri de pretensionare exterioar. Seutilizau n principal cabluri din srme (de obicei 12 7), iar mai trziu, pentru eforturi iniialemici, cabluri monofilare 12. n lucrrile de consolidare prin pretensionare adiional s-auutilizat principiile de baz ale tehnologiei cablajelor:- strpungerea unui element de beton care s permit preluarea eforturilor de pretensionare lanivelul ancorajului i crearea, dac este necesar, a unui bosaj anexat aderent n aceaststrpungere care s permit aceasta (figura 5.1); cablul era introdus aderent prin strpungere, deregul prin injectarea cu past de ciment sau rin epoxidic;- protejarea cablului se fcea cu evi din oel n cazul traseelor rectilinii i cu teci dinpolietilen dac traseul era curbiliniu sau sinuos; un aspect important de remarcat este c n anul1958 s-au pus n oper cabluri 12 7 protejate cu polietilen la o lucrare pe stlpi n Alsacia,lucrarea existnd i la ora actual; polietilena este perfect conservat, fiind asigurat astfelfuncionalitatea cablurilor pn n prezent.

protecie

ancoraj 12 7

material pentru etaneizare

past de ciment

teac din oel, polietilen de nalt densitate sau polipropilen

canal sau teac aderent

Fig. 5.1 Ancoraj Freyssinet 12 7 utilizat la pretensionarea exterioar

(4) Debutul anilor 1970 este caracterizat de urmtoarele dou aspecte eseniale:- majoritatea lucrrilor de pretensionare exterioar s-au executat la poduri, la cldiri fiind ncontinuare specific pretensionarea cu tendoane interioare aderente;- generalizarea rapid a utilizrii toroanelor din oel, astfel nct s-au putut folosi uniti depretensionare foarte puternice (de exemplu 12 T15).

(5) n afara acestor elemente, principiile au rmas aceleai cu ale soluiilor mai vechi, dupcum urmeaz:- cablul este aderent betonului n strpungerea prin elementul structural;- cablul este protejat cu ajutorul evilor metalice sau a tuburilor din polietilen de naltdensitate injectate cu past de ciment.

7(6) Precomprimarea betonului se realiza cu ajutorul cablurilor exterioare seciunii de betonpe tot traseul, cu excepia zonelor din vecintatea ancorajelor i a deviatorilor amplasai pedeschideri (figura 5.2). Tehnologiile s-au mbuntit, notabil n acest sens fiind realizareaetaneitii la nivelul jonciunii dintre strpungerea prin beton i teaca cablului. Aceast mbinarese efectua prin sudur, manonare, lipire sau cu coliere standard utilizate la racordurileinstalaiilor de ap.

2

2

1

1 1-1poriuni exterioare i rectiliniide cabluri

ancoraj deviatori nglobai sau nu n diafragme de beton

2-2

Fig. 5.2 Traseul cablurilor active la o grind continu

(7) n ciuda tuturor soluiilor de pretensionare exterioar aderent structurii utilizate n aceaperioad, n prezent o singura soluie mai este utilizat n mod curent. Protecia cablurilorpotrivit acestei soluii se realizeaz cu evi din oel deformate la rece i nglobate n beton petraseul zonelor de strpungere, racordate cu teci din polietilen de nalt rezisten saupolipropilen ce asigur protecia segmentelor de cabluri dintre deviatori. Utilizarea tecilor dinmase plastice este preferabil datorit uurinei cu care ele se pot pune n oper i a buneiconservri n timp a acestora, chiar dac fabricanii acestora nu ofer garanii n acest sens.Racordurile oel-mase plastice sunt ns delicat de realizat i necesit proceduri testate nprealabil experimental. Protecia cablurilor este realizat n mod tradiional, prin injectare cupast de ciment, care asigur aderena cablului n traversrile prin beton. n aceste aplicaii, oatenie special trebuie acordat proprietilor de frecare ale evilor deflectoare executate dinoel, care datorit necesitii de a se concentra eforturile pretind curburi mari (raze de curburreduse, de 35 m). Presiunile de contact ntre toroane i evile din oel sunt mari, iar pentruevitarea griprii sunt necesari coeficieni de frecare cu valori ntre 0.30-0.35.

(8) Un moment important pentru evoluia ulterioar a pretensionrii exterioare a fostlucrarea de reparare i consolidare a podului Tours (pod din zidrie), unde a aprut necesitateapretensionrii provizorii a structurii. Datorit factorilor meteorologici i a agresivitii mediuluiambiant, a fost necesar protejarea acestor cabluri. Pe baza experienei acumulat la construireastructurilor de securitate ale reactoarelor nucleare, Freyssinet a propus o protecie prin injectarecu un lubrifiant cald.

(9) ncepnd cu anul 1973 s-a impus utilizarea toroanelor din oel i la realizarea cablurilorhobanate. Tehnologia de execuie a hobanelor decurgea natural din cea a pretensionriiexterioare, n particular protecia cablurilor fiind asigurat ntr-o manier foarte eficace prininjectare cu past de ciment. Tot n aceast perioad a nceput studiul a dou probleme deosebitde importante, att pentru exploatarea hobanelor ct i a cablurilor de pretensionare exterioar:- comportarea la oboseal a zonelor de ancorare;- efectele datorate ncovoierii locale a cablurilor n zonele de ancorare i deviaie.(10) ncepnd cu anii 1980, tehnologia pretensionrii exterioare la lucrrile moderne s-ainspirat n mare parte din tehnicile de consolidare. La aplicaiile efectuate n Frana dup 1980,proiectanii i executanii au profitat din plin de urmrirea comportrii n timp a numeroaselorpoduri executate ncepnd cu anii 1950. Aceast experien i-a condus la necesitatea disocierii lamaximum a cablajului (element pur mecanic) de structur (element ingineresc). Coexistenacelor dou elemente n aceeai seciune a condus adesea la deteriorri ale seciunii active debeton datorate condiiilor dificile de betonare, calitatea acestei operaiuni fiind foarte multafectat de prezena cablurilor. Aceast problem, completat de experiena acumulat cu privirela durabilitatea cablurilor, a condus la pretensionarea exterioar, care poate fi uor refcut. Deaici a aprut i necesitatea unei pretensionri interschimbabile.

8(11) Dac pn n aceast etap pretensionarea exterioar a fost aderent structurii, ncepndde acum au nceput s se dezvolte sistemele de pretensionare neaderente structurii de beton, ceeace conduce implicit la demontabilitatea lor. Aceste tehnici, ncepnd cu anul 1984 au nceput sse dezvolte i n domeniul execuiei structurilor cu cablurilor hobanate. Obiectivul urmrit aconstat n introducerea cablurilor neaderente n structurile din beton de aa manier nct dupdetensionare acestea s poat fi extrase i nlocuite imediat, fr alte lucrri i amenajrispecifice. Acest deziderat s-a obinut n principal pe urmtoarele ci:- utilizarea cablurilor autoprotejate;- injectarea tubulaturii cu produse vscoase (lubrifiani, grsimi, cear petrolier etc.)protectoare i neaderente oelului i betonului;- printr-o soluie original Freyssinet, care const ntr-un cablu protejat de o injecie din pastde ciment, dar care circul liber prin strpungerile tuturor elementelor structurale din beton;- utilizarea cablurilor compozite din fibre de sticl, carbon sau plastic.(12) Delimitarea strict a acestor soluii nu este ntotdeauna posibil, importani pai naintefiind efectuai prin aplicarea de procedee mixte, care se bazeaz pe exploatarea numeroaseloravantaje ale fiecrei soluii i pe compensarea deficienelor particulare ale acestora.

5.2 Componentele unui sistem de pretensionare exterioar(13) n prezent exist o mare varietate de sisteme de pretensionare, fiecare prezentndelemente specifice productorului. n esen, un sistem de pretensionare (figura 5.3) const n:

protecieantocoroziv

deflector

ancoraj activ ancoraj pasiv

deflector

tendon

Fig. 5.3 Elemente principale ale unui sistem de pretensionare exterioar

- tendoanele pretensionate (armturile active), ca i elemente ntinse;- sisteme mecanice de tipul ancorajelor active i pasive;- sistemul de protecie mpotriva coroziunii;- dispozitive de deflectare (la pretensionarea exterioar).(14) n Romnia, se pot utiliza doar sisteme de pretensionare exterioar sau componente aleacestora care au agrement tehnic elaborat sau sunt confecionate n conformitate cu standarde saunorme de fabricaie n vigoare.

5.3 Armturi active

(15) Materialul standard n confecionarea armturilor active este oelul de nalt rezisten.Armturile se furnizeaz sub form de bare amprentate sau netede, srme i toroane. O statisticneoficial sugereaz c n prezent circa 75 % din oelul de nalt rezisten produs se regsete ntoroane, 15 % n srme i 10 % n bare, deoarece utilizarea barelor presupune trasee rectiliniiscurte, limitate la lungimile de livrare ale barelor (pn la 20 m), toroanele i srmele avnd oaplicabilitate mult mai larg. La lucrrile de consolidare prin precomprimare, se recomandutilizarea barelor pentru traseele rectilinii scurte i sarcini reduse, respectiv cabluri confecionatedin toroane pentru sarcini mari i trasee poligonale.

(16) n STAS 10107/0-90, rezistenele caracteristice ale oelurilor (tabelul 5.1) pentruarmturi pretensionate Rpk se consider cu valorile minime precizate n standardele de produs,dup cum urmeaz:- rezistena de rupere la ntindere Rrk n cazul armturilor de tip SBP, SBPA i TBP;- limita de curgere R0.2k n cazul barelor de tip PC 90.

9Tab. 5.1 Rezistene ale oelurilor de nalt rezisten conform STAS 10107/0-90Tipul i calitatea

armturiiDiametrul srmei

barei sau toronului[mm]

Rezistena caracteristicRpk

[N/mm2]

Rezistena de calculRp

[N/mm2]1.5 2110 16902 2010 1610

2.5 1910 15303 1860 1490

3.7 1770 14204 1720 13805 1670 13406 1620 1300

SBP I

7 1570 12601.5 1910 15302 1860 1490

2.5 1770 1420

SBP

SBP II

3 1670 13405 1670 13406 1620 1300SBPA I7 1570 12605 1520 12206 1470 1180

SBPA

SBPA II7 1470 11809 1760 1410TBP 12 1660 1330

PC 90 14..28 600 500

(17) Avnd n vedere c limita de elasticitate nu este clar definit n cazul oelurilor decalitate superioar, modulul de elasticitate se definete de obicei ca fiind panta dreptei ce unetepunctele de pe diagrama caracteristic corespondente unor eforturi egale cu 10 % din efortul larupere i efortul de pretensionare, care pentru a compensa pierderile constructive de tensiune ncabluri trebuie s fie egal cu cel puin 55 % din efortul la rupere. Diagrama caracteristic p-ppentru oeluri de tip SBP, SBPA i TBP se ia n considerare n calcul n conformitate cu figura5.4.a, avnd reprezentarea analitic dat de expresiile:

- pentru p0,6Rp:

pp

pE= (5.1.a)

- pentru p>0,6Rp: 5

p

p

p

pp 6.0RE

+

= (5.1.b)

Pentru oelurile de tip PC 90 poate fi utilizat o diagram convenional de calculbiliniar (figura 5.4.b).

R0.01kR0.1kR0.2kRpk

arctan Ep

0 0.20.1

l lp

(%)

p

Rp

1.25Rp

lp

p

Rp

a. oeluri de tip SBP, SBPA i TBP b. oeluri de tip PC

arctan Ep

p=Rp/Ep

Fig. 5.4 Diagramele schematizate i de calcul ale oelurilor romneti

10

(18) Eurocode 2 consider ca valori caracteristice i reprezentative ale rezistenelor oelurilorrezistena de rupere la ntindere Rrk sau limita de curgere R0.1k i introduce diagramaschematizat i de calcul prezentat n figura 5.5. Cadrul general al armturilor de pretensionareeste reglementat prin EN 10138, n tabelul 5.2 fiind prezentate principalele caracteristici aletoroanelor.

0.9RpkRpk

diagrama de calcul

diagrama schematizatp

p

0.9Rpk/pRpk/p

le

Ep=200,000 N/mm2

Fig. 5.5 Diagramele schematizat i de calcul potrivit Eurocode 2

Tab. 5.2 Rezistene ale toroanelor din oeluri de nalt rezisten conform EN 10138Diametrul nominal al

toronului[mm]

Aria nominal[mm2]

Rezistena la rupereRrk

[N/mm2]

Limita de curgereR0.1k

[N/mm2]

Masa pe ml[kg]

12.5 93 1860 1580 0.73013.0 100 1860 1580 0.78515.2 139 1770 1500 1.09015.2 139 1860 1580 1.09016.0 150 1770 1500 1.18016.0 150 1860 1580 1.180

5.4 Protecia mpotriva coroziunii(19) Armturile active necesit protecie mpotriva coroziunii, care trebuie s satisfacexigenele C 255-1987 Norme tehnice privind protecia anticoroziv a cablurilor i toroanelordin oel pentru construcii cu armturi exterioare i construcii suspendate. Dac n cazularmturilor aderente interioare, protecia este asigurat de mediul alcalin oferit de pasta deciment ntrit i betonul nconjurtor (prin pasivizare), n cazul armturilor exterioare estenecesar o strategie de protecie mai complex, care s ia n considerare att condiiile deagresivitate ale mediului pentru protecia mpotriva coroziunii, ct i considerente privindsigurana armturii active, plecnd n principal de la protecia ei la foc i protecia mpotrivacedrii armturii datorit frecrii n zonele de deviere.

5.4.1 Armturi autoprotejate prin galvanizare(20) Aceste armturi sunt alctuite din srme, bare sau toroane autoprotejate prin galvanizarela cald, utilizarea lor necesitnd msuri speciale n ce privete accesoriile i materialele pentrupunerea n oper. Se pot face cteva observaii:- galvanizarea nu asigur o protecie nelimitat n timp, durabilitatea ei depinznd deagresivitatea mediului;- n zonele de deviere, integritatea galvanizrii este pus n pericol de frecrile care apar;- zonele de ancorare necesit un studiu particular privind protecia; ea poate fi asigurat prininjectarea local cu produse vscoase sau vopsire cu carbomastic; n timp s-a constatat c estepreferabil ca ancorajul s se bucure el nsui de aceeai protecie ca i cablul, astfel nct pieselereazemelor i ancorajele trebuie n egal msur protejate; aceast msur este necesar pentru anu permite extinderea fenomenului de ruginire de la piesele de ancorare asupra poriunilor decabluri amplasate n vecintatea ancorajului, unde protecia prin galvanizare poate fi deteriorat.

(21) Acest tip de cablu este comod de pus n oper, autoprotecia toroanelor nlturndnecesitatea introducerii cablului n teac, dar folosirea lui trebuie efectuat cu discernmnt. Se

11

atrage atenia asupra unor dezavantaje care pot apare n momentul punerii n oper:- avarieri locale ale proteciei galvanice datorate galeilor echipamentelor de mpingere;- dificulti de niruire a toroanelor la traversarea verinelor datorate grosimii excesive astratului de zinc;- o galvanizare de slab calitate poate diminua diametrul conului penelor din ancoraje, n finalcrendu-se neregulariti locale.

(22) Utilizarea acestor armturi este recomandabil la construcii civile sau alte tipuri delucrri unde cablurile nu sunt expuse la o agresivitate deosebit a mediului. Aceste toroane pot fipuse n oper cu echipamente uoare, prin niruire toron cu toron sau prin tensionarea simultana tuturor toroanelor cablului.

5.4.2 Armturi autoprotejate prin peliculizare cu polimeri(23) Aceast tehnologie s-a dezvoltat n special pentru armturile pasive, peliculele dinpolimeri fiind aplicate pe oel prin fuziune. Procedeul este ntlnit n primul rnd la armturile detip bare i toroane, dar viabilitatea acestei soluii nu a fost nc pe deplin dovedit n cazulpretensionrii. n cazul toroanelor apar probleme deoarece numai suprafaa exterioar a srmelortoroanelor este protejat, srma central i suprafaa interior a srmelor perimetrale fiindneprotejate. n ancoraje, peliculizarea este ntrerupt local prin indentaiile produse de zimiipenelor ancorajelor. Astfel, ca i n cazul armturilor galvanizate, protecia n zona ancorajeloreste compromis. n plus, manipularea i punerea n oper a acestor armturi trebuie efectuat cufoarte mare atenie pentru a nu deteriora pelicula protectoare. Se recomand acelai domeniu deaplicabilitate ca i n cazul armturilor galvanizate.

5.4.3 Cabluri cu teac general protejate prin injectare cu past de ciment(24) Principiul const n utilizarea unei teci flexibile din polietilen de nalt densitate saupropilen, continu i etan de la un ancoraj la altul i izolat de structura din beton prin evi itrompete din oel. Teaca poate s gliseze liber prin strpungerile n beton (rosturi ntre elementeprefabricate, deflectori, zone de ancorare), iar dup injectare este posibil demontarea ntreguluiansamblu: toroane, teac i injecie din past de ciment. Problemele principale care se pun sunt:- asigurarea rezistenei tecii din polietilen n zonele de deviere a toroanelor din zonele deancorare i deviatori sub efectele conjugate ale curburii toroanelor i deplasrilor lor datoratealungirii cablului, respectiv ale eforturilor radiale care apar ntre operaiunile de tensionare iinjectare; dup ntrirea pastei de ciment transferul de eforturi radiale este mult mai puin sever,cablul devenind monolitic;- asigurarea etaneitii n timpul operaiunii de injectare a tecii n racordurile curente i lajonciunea dintre cele dou tuburi ale zonei de ancorare, cel din polietilen care conine toroanelei cel exterior, din oel laminat, care asigur demontabilitatea.

(25) Ambele probleme au fost rezolvate n mod satisfctor (figura 5.6), dar mai constituienc i astzi o tematic de cercetare, menit a perfeciona sistemul.

det. A

deviator din oelgalvanizat

teac din polietilen

toron obinuit

orificiu injectare

garnituretaneizare

ghidaj din oelgalvanizat

eav din oelgalvanizat

teac din polietilen

Detaliul A

Fig. 5.6 Sistem de pretensionare exterioar cu injecie rigid

5.4.4 Cabluri pretensionate protejate cu produse vscoase(26) n prezent, tehnologiile moderne ale betonului precomprimat se bazeaz pe principiul

12

neaderenei ntre armtura activ i structura de beton. Cu toate acestea, cele mai modernesisteme de pretensionare prezint urmtoarele deficiene:- sistemele "pachet" (figura 5.7.a), realizate din toroane introduse prin mpingere ntr-o teacgeneral predeformat din material plastic (de obicei polietilen de nalt densitate), n timp cematerialul vscos de protecie (cear petrolier sau lubrifiani) se aplic pe msura introduceriitoroanelor; n acest sistem, de obicei, nu este posibil umplerea complet cu substana deprotecie a spaiului dintre toroane i a imperfeciunilor tecii; acest tip de cablu este vulnerabil lainfiltrarea apei pe timpul execuiei i transportului, iar n anumite condiii chiar i n exploatare;- sistemele "sigilate la cald" (figura 5.7.b) utilizeaz toroane pregresate n jurul crora seaplic o folie dreptunghiular din plastic; n final, folia din plastic este sigilat la cald; sistemulde protecie rezultant const dintr-o teac cel puin la fel de neregulat i mai strmt dect lasistemul prezentat anterior;- sistemele "extrudate" (figura 5.7.c) sunt de fapt toroane pregresate pe care se aplic plastictopit simultan cu trecerea printr-o matri, pentru a se realiza o grosime controlat i uniform;dup trecerea prin matri plasticul este rcit n ap, solidificndu-se; acest proces produce ocontracie a tecii care comprim materialul de protecie, iar sistemul este cel mai des utilizat nzilele noastre, fiind i cel mai puin vulnerabil la coroziune.

toroninjecie vscoas

teac general

a. sistem pachet

toroninjecie vscoas teac general

b. sistem sigilat la cald

teac individual

srm

c. toron extrudat

injecie vscoas

Fig. 5.7 Sisteme moderne de post-tensionare

(27) Alegerea produsului de injectare optim trebuie s fie consecina unor factori obiectivi,specifici fiecrei lucrri n parte.

Tab. 5.3 Condiii specifice injectrii tecilor armturilor active cu substane vscoaseParticulariti Grsimi Cear petrolier

1. Temperatura la punerea noper

40-70 C; injecie posibil la temperatura me-diului ambiant, dar cu dificulti da-torate subpresiunii n tubulatur;

circa 85 C (stare fluid);

2. Contracii ale produsului slabe; importante; 3. Reinjectarea posibil; imposibil datorit ntririi cerii; 4. Depozitarea naintea pu-

nerii n oper posibiliti de stocare, eventual pu-nere n oper fr prenclzire;

nu se poate stoca n stare lichid; nclzirea este obligatorie naintea pu-nerii n oper;

5. Durata punerii n oper comparabil cu a injeciei clasice; foarte redus; 6. Cerine particulare tubulatur etan (produsul nu frige); tubulatur etan (produsul fluidizat

frige); 7. Acces bine adaptat la antierele cu acces

dificil. bine adaptat cantitilor mari, darnecesit faciliti n privina asigurriiaccesului pentru a nu se ntri.

5.5 Ancoraje(28) Ancorajele sunt dispozitive mecanice de fixare a armturilor la extremiti. n principiu,la sistemele de pretensionare exterioar se pot utiliza tipurile de ancoraje metalice specificeprecomprimrii cu armtur postntins aderent, dar n acest caz trebuie acordat o ateniespecial concepiei i detalierii zonei de ancorare.

(29) La ora actual, firmele productoare importante au n fabricaie dispozitive de ancorarespecial concepute pentru pretensionarea exterioar, proiectate mai mult sau mai puin pentru

13

satisfacerea urmtoarelor exigene: preluarea variaiilor de eforturi n ancoraj, posibiliti deadjustare, reglare i nlocuire, uurina monitorizrii sarcinilor, protecie mpotriva coroziunii,strngerea succesiv sau simultan etc.

(30) Ancorajele active sunt concepute pentru a permite tensionarea armturii prin asigurareaunei supralungimi suficiente de armtur i acces pentru instalarea verinelor pentru tensionare idemontarea lor dup aceasta. La unitile de pretensionare mari (fascicule), penele (piesemetalice conice confecionate din oel de nalt rezisten) gliseaz n orificiile cilindrice alecorpului ancorajului i asigur fixarea armturilor prin strngere tronconic. Concepia corpuluiancorajului este specific fiecrui sistem de pretensionare, acesta fiind adaptat scopului deutilizare. Transferul eforturilor la structura din beton se face prin intermediul unei plcue derepartiie din oel, dimensionat n concordan cu specificul zonei de ancorare. Corpulancorajului este prevzut i cu un orificiu de injectare, care asigur legtura cu interiorultubajului de protecie. Corpul ancorajului se fixeaz de cofrajul blocului de ancorare sau pieselemetalice ale acestuia cu uruburi, nituri i cuie.

(31) La unitile de pretensionare individuale (bare, toroane) tensionarea se face cu piulienurubate pe capetele filetate ale armturilor, pn la contactul cu placa de repartiie ancorat nstructur.

(32) Ancorajele pasive se dispun la extremitile opuse ale tendoanelor n raport cuancorajele active. La ancorajele cu pene (specifice unitilor de pretensionare mari) peneleancorajelor sunt accesibile unui operator care trebuie s le aranjeze i blocheze nti manual,utiliznd un ciocan i o prghie, dup care acestea se autoblocheaz cnd ncepe operaiunea detensionare. O alt variant sunt ancorajele fixe nglobate n beton, inaccesibile n momentultensionrii, astfel nct n loc de mandrine sunt prevzute cu manoane cu filet, strnse pecapetele armturilor cu o pres de nfiletare care lunec prin orificiile cilindrice ale bloculuiancorajului. ntregul set este fixat cu o plac metalic, care permite poziionarea corect aextremitilor armturilor. Strngerea general este asigurat prin blocarea manoanelor nindentaiile orificiilor cilindrice ale blocului ancorajului.

(33) La unitile de pretensionare individuale, ancorajele fixe se pot realiza fie prinambutisarea capetelor barelor i prinderea lor ntr-o plac gurit adecvat i fixat n structur,fie prin sistemul cu bucl i dorn, armtura rsucindu-se dup un dorn prins de o plac metalicfixat de structur.

(34) Cuplorii sunt dispozitive mecanice care asigur continuitatea ntre un segment detendon deja tensionat i prelungirea sa. Sunt alctuii dintr-un ancoraj i o pies indentatinserat ntre blocul ancorajului i trompet sau plcua pe care reazem manoanele filetate i ncare sunt prinse armturile urmtorului segment.

5.6 Dispozitive de deflectare(35) Geometria i poziionarea deviatorilor, la care se adaug concepia zonelor de ancorare,sunt elementele definitorii ale traseul unui cablu. Deci, este foarte important ca aceste elementes fie puse n oper cu o precizie adecvat pentru a se evita devierile unghiulare de natur scauzeze deprecierea armturilor la tensionare sau n exploatare. Concepia deviatorilor trebuiefcut n aa manier nct interaciunile dintre armturi, respectiv dintre acestea i teaca dinmaterial plastic, s nu duc la deteriorarea tecii i armturilor. Trebuie remarcat c poziionareatecii n deviatori nu este simpl dac nu se poate garanta un traseu corect al cablului n dreptulpunctelor unghiulare. Pentru asigurarea demontrii facile, fr procedee de traciune i frechipamente de demolare, este necesar ca traseele n zonele de deviaie s aib forma arcelor decerc, fr poriuni rectilinii.

(36) Nu este permis utilizarea tecilor metalice n dispozitivele de deviere.(37) Deviatorii sunt confecionai din evi de oel solidarizate n betonul antretoazelor dedeflectare sau ataate structurii prin plcue metalice de rigidizare. Acestea sunt curbate i auraza de curbur mai mic dect cea care asigur tangena. Un joc suficient ntre tub i cablu

14

permite s se evite o eroare unghiular de punere n oper (figura 5.8). Contactul ntre teaca dinmaterial plastic i eava de oel are loc pe o lungime mai redus dect a evii de oel (CC').

C CT T

R0 R

R0R

T C C T

antretoaz de deviaie din beton

eav din oel element de legtur i deviaie din oel

eav din oel

Fig. 5.8 Deviatori supracurbai

(38) Dac evile din oel au extremitile libere, prin deformarea lor la extremiti se permiteevitarea deviaiilor unghiulare parazite. Lungimea liber a evilor la extremiti trebuie s aib omrime care s-i asigure o flexibilitate suficient. n cazul tuburilor din oel nglobate n beton, obun precauie const n izolarea acestora de beton civa centimetri n vecintatea ieirilor cuajutorul unor manoane elastice, foarte eficace n cazul unor eforturi parazite (figura 5.9).

RR0

d

D

d D d D

dDRR0 RR0R R0

D>>dR < R0

eav din oel eav din oel

manonelastic

manonelastic

eav din oel

eav din oel

Fig. 5.9 Deviatori cu extremiti libere(39) Evitarea deviaiilor unghilare parazite se poate face i prin evazarea la extremiti aevilor din oel cu perei subiri, care astfel prezint o cavitate toric adaptat la deviaiaunghiular necesar (figura 5.10).

trompet

trompet

Fig. 5.10 Deflectori trompet(40) Exist sisteme brevetate constnd n ei metalice avnd posibilitatea de joc n interiorulrezervat din antretoaza sau elementul de deviaie. Aceste ei iau n mod natural orientarea optimla tensionarea cablurilor i sunt prezentate n figura 5.11.

1 (1)

1 (1)

1-1 1-1

sau

antretoaz

a mobil

eav din oel

Fig. 5.11 Deflectori cu ei mobile

15

(41) Principiul deflectrii toroanelor const n autodeformarea tecii din material plastic subreaciunile de curbur ale toroanelor. Acest fenomen are loc cu mici incrustaii pe care srmelesau toroanele le provoac materialului plastic i care pot pune n pericol teaca, iar dup aceeaintegritatea tendonului. STAS 10107/0-90 nu prevede raze de curbur specifice pretensionriiexterioare. Tabelul 5.4 prezint prevederile date n Eurocode 2, dar proiectanii trebuie srespecte n primul rnd valorile prevzute de productorii sistemelor de pretensionare.

Tab. 5.4 Raze de curbur minime n punctele de deviere conform Eurocode 2Tip armtur Rmin/(diametrul nominal)

Srm sau toron individual deflectate dup tensionare 15Srm sau toron individual tensionate n teci individualenetede 20

Srm sau toron individual tensionate n teci individualenervurate 40

Tendoane cu srme sau toroane multiple* (valorile precedente) n1/n2* n1= numrul de srme sau tendoane al tendonului;

n2=numrul de srme sau toroane n contact cu teaca de protecie n zona de deviere (figura 5.12).

U11

P1

U11U2

2 U2 2P2 P2

P1

P1/2 U2

U1/2

P2

U33

U44 U4 4

U22 U2 2U11 U1 1

P1 P1

P2 P2

x

P1P2

U1

U2

U4

U3/2

pentru 1 toron

pentru 3 toroane

pentru 7 toroane

Fig. 5.12 Dispuneri teoretice ale srmelor i toroanelor ntr-un deviator

(42) n cazurile speciale, n care nu se pot respecta razele de curbur minime prevzute deproductori, trebuie verificate presiunile de contact la interfaa armturi-teac, deoarece teacatrebuie s reziste la:- efectele de tensionare, care pe lng efectul presiunii radiale crescnde pn la valoareamaxim mai cuprind i o serie de lunecri, frecri i alungiri ale armturilor, fenomene nsoitede eliberri de cldur n zona de contact; disiparea cldurii este slab la materialele plastice,astfel nct proprietile acestora sunt serios influenate de prezena cldurii;- aciunea n timp a toroanelor: aceasta este permanent n cazul injeciei vscoase sau pn laaderarea pastei de ciment cu toroanele n cazul injeciei rigide.

(43) n cazul injeciei rigide cu past de ciment aplicat la cteva sptmni dup tensionare(dup consumarea fluajului tecii din polietilen), datorit duritii pastei ntrite cablul devine omas compact i nu doar o sum de armturi individuale, libere s penetreze materialul plastic.Acest monolitism provoac o redistribuire a presiunilor de contact concentrate n toroane,obinndu-se o repartiie omogen a acestora pe suprafaa tecii.

16

Aplicaia 5.1S se verifice eforturile de contact pentru o unitate de pretensionare 19 T15.2 cu

rezistena caracteristic Rpk=1770 MPa, asamblat ntr-o teac cu grosimea de t=5 mm idiametrul interior i=100 mm, pentru o raz de curbur n primul deviator R1=4.00 m:- efortul unitar de control pentru un toron este:

197 kN196,824 N17701390.8R0.8AP pkp0k ===- efortul unitar n toron la nivelul primului deviator:

5 kN1671970.850.85PP 0k1 .=

h0 0.7i

pmax

i

Rs

Rt=i/2

Rs

b

Fig. 5.13 Caracteristicile contactului tendon-teac

- presiunea radial maxim (figura 5.13):

250.7 kN/m4

167.515.2

1000.71.3RP

dh1.3p 1

t

0max =

=

- caracteristicile tecii din polietilen de nalt densitate:modulul de elasticitate Et=250 N/mm2

coeficientul lui Poisson t=0.40raza interioar Rt=50 mmrezistena admisibil la contact local at=30 N/mm2

- caracteristicile srmei toroanelor:modulul de elasticitate Es=200,000 N/mm2

coeficientul lui Poisson s=0.30raza interioar Rs=2.5 mmrezistena admisibil la contact local as=330 N/mm2

- valoarea maxim a efortului unitar pe suprafaa de contact:

2

22

s

2s

t

2tst

stmaxmax

94.9 N/mm200,000

0.31250

0.411

2.55050-2.5250.70.5642

E1

E1

1RR-RRp0.5642

=

=

+

=

+

=

- verificarea tecii la compresiune local:

2at

2maxe 30.0 N/mm56.94 N/mm94.90.6m =>===

- limea suprafeei de contact ntre srm i teac:

mm1.50-2.5

2.550200,000

0.31250

0.41250.71.128

-RRRR

E1

E1

p1.128b22

st

st

s

2s

t

2t

max 7=

+

=

+

=

- verificarea valorii penetrrii tecii de ctre srma toronului:

5 mm t0.14 mm2.52

1.71-2.52Rb1R

ss =

17

5.7 Problemele specifice sistemelor de pretensionare exterioar

5.7.1 Asigurarea etaneitii tubulaturii(43) Etaneizarea racordurilor curente ale tecilor se realizeaz prin sudur, manonare saulipire n cazul tecilor confecionate din eav de oel, iar n cazul tecilor din mase plastice printermofuziune sau cu manoane termoretractabile. Manoanele termoretractabile sunt o soluiemodern i uor de pus n practic, ele fiind confecionate din carton impregnat cu rin i fretatcu mpslitur de fibre (din sticl sau oel). n figura 5.14 sunt prezentate principalele modalitide racordare a tecilor n pretensionarea exterioar.

prin termofuziune direct

cu manon lipit prin termofuziune

prin strngere cu manon termoretractabil

a. racordarea tecilor din mase plastice

prin sudur direct

prin nfiletare cu manon

cu manon lipit cu adeziv

b. racordarea tecilor din eav de oel

prin termofuziune direct

cu manoane lipite prin termofuziune

cu manoane termoretractabile

sudur direct

cu manoane filetate

cu manoane lipite cu adeziv

b. teci metalicea. teci din mase plastice

Fig. 5.14 Racordarea tecilor cablurilor de pretensionare exterioar

(44) n cazul pretensionrii exterioare cu injecie rigid, racordurile oel-mase plasticesunt delicat de rezolvat i necesit soluii testate n prealabil experimental. Principalelemodaliti sunt prezentate n figura 5.15.

tub maseplastice manon lipt cu

adeziv

teac owl

teac oeltub mase plastice lipitprin termofuziune

tub mase plastice

teac oel

manon termoretractabil manon fixat temporar

teac oel

tub mase plasticegarnitur etaneizare

Fig. 5.15 Jonciuni teci din mase plastice cu teci metalice

(45) Soluia eficace i perfect viabil pentru etaneizarea zonei ancorajului la pretensionareaexterioar neaderent este garnitura toric din neopren, presat ntre trompeta tecii din maseplastice i placa de repartiie (figura 5.16). Operaiunea de demontare este uor de executat ncondiiile n care pasta de ciment din zona de ancoraj este ntrit, att timp ct este evitatfisurarea tecii interioare. Aceast soluie este eficace i n cazul injeciei rigide.

eav din oel

plac de repartiiegarnituri torice

orificii de injectare dispuse la 120

capac metalic

bloc de ancorare

teac din mase plastice

Fig. 5.16 Configuraia unui ancoraj de pretensionare exterioar

18

5.7.2 Comportarea ancorajelor la variaia eforturilor n tendoane(46) n cazul pretensionrii aderente, n condiiile asigurrii unei bune caliti a operaiuniide injectare, aceasta garanteaz buna protecie a cablului i rezistena sistemului la rupere graiemobilizrii aderenei. La sistemele de pretensionare exterioar, cablul nu este aderent structuriichiar dac teaca acestuia este injectat cu past de ciment. n consecin, la rupere nu se poateconta pe mobilizarea aderenei, deci este important s se asigure o omogenitate ntre gradul desiguran al elementului structural i coeficientul de siguran al sistemului de pretensionare(performana la rupere a ancorajelor).

(47) La structurile din beton pretensionate cu tendoane exterioare pot apar supratensiunidatorate sarcinilor de exploatare. Majoritatea sistemelor de ancorare pentru toroane realizeazblocarea prin strngere ntr-un cap de ancoraj, prin efectul de mpnare. Realizarea blocriiconice, datorit stabilizrii presiunii n verin, implic o deplasare longitudinal de civamilimetri a toronului i penelor, cunoscut de practicieni sub denumirea de recul alancorajului". Toate supratensionrile ulterioare ale cablurilor sunt nsoite de micri adiionalede aceeai natur.

(48) Dac dup tensionare se injecteaz past de ciment, aceasta umple interspaiile dintrepene, transformndu-le ntr-un ansamblu monolit (figura 5.17). Pentru a putea fi preluatesupratensionrile datorate sarcinilor de exploatare, este necesar s se permit penelor deplasrilibere n orificiul conic. Datorit ns injeciei cu past de ciment, singurele deplasri ale acestoraprovin din compresibilitatea pastei, care este cu att mai discutabil cu ct aceasta este maiconfinat. n aceste condiii, sigurana la rupere oferit de ancoraj poate s nu fie suficientpentru a face fa creterii ntinderii n cablu fiindc strngerea penelor n ancoraj estempiedicat. Deci, funcionarea la rupere a ancorajului de pretensionare prin blocarea penelorinelului interior este compromis, blocarea fiind jenat de prezena pastei de ciment ntrit.

past de ciment

supratensionare

Fig. 5.17 Deformaiile teoretice necesare echilibrrii supratensiunii n ancoraj

(49) n cazul injectrii zonei ancorajului cu substane vscoase performana la rupere aancorajelor este asigurat, comportarea la rupere fiind mult superioar n raport cu situaiainjeciei rigide, aa cum se evideneaz n graficul din figura 5.18.

00.5

1

1.5

22.5

3

3.5

0 0.80 0.90 0.95 1.00p/Rpk

Pene

trare

a (m

m)

A B Cncercarea de referin (fr

injectare n zona ancorajului)zona ancorajului injectat

cu substan vscoaszona ancorajului injectat cu

past de ciment;

Fig. 5.18 Diagramele de penetrare a penelor n ancoraj

19

(50) n cazul tendoanelor protejate cu injecie rigid, zona de ancorare trebuie protejat cusubstane vscoase injectate naintea pastei de ciment, pentru a nu permite acesteia accesul nmediul penelor ancorajului, realizndu-se astfel egalizarea presiunilor de contact la interfaa deseparare a celor dou materiale (figura 5.19). O alt soluie const n interpunerea unei barierepentru separarea celor dou tipuri de substane injectate (figura 5.20).

P0 P0

past de ciment

pomp de mn

produs vscos

Fig. 5.19 Injectarea mixt Freyssinet

past de ciment

produs vscos

dispozitiv etaneizare

Fig. 5.20 Injectarea mixt SFP

5.7.3 ncovoierea local a cablurilor de pretensionare exterioar(51) Acest fenomen poate apare la cablurile de pretensionare exterioar expuse diverilorageni atmosferici, sub aciunea crora cablurile pot suferi deviaii ale traseelor lor teoretice.Concepia de alctuire a deviatorilor are ca baz printre altele i combaterea acestui fenomen. nzonele de ancorare, principiul de micorare a efectelor ncovoierii locale const n prevedereaunui tub de oel cu grosimea mic pentru ghidarea traseului (figura 5.21.a) sau n crearea unuipunct obligatoriu al traseului cablului (cu ajutorul unei garnituri din neopren), fix n raport cuelementul structural adiacent cablului (figura 5.21.b).

a. ghidarea cu tuburi de oel b. fixarea cu inele din neopren

tub de oel

inel din neopren

Fig. 5.21 Prevenirea ncovoierii locale n zona de ancorare

20

(52) n cazul ancorrii tendoanelor n elemente structurale mai puin rigide, strpungerileprin beton i modific geometria n condiiile deformrii acestora. n consecin, este posibilapariia ncovoierii locale, motiv pentru care este obligatorie rigidizarea zonei de ancorare acablului (figura 5.22).

tub de ghidareinel din neopren

Fig. 5.22 Consolidarea local a structurii n zona de ancorare a hobanei

5.7.4 Demontarea cablurilor exterioare pretensionate(53) Demontarea sistemelor de pretensionare utiliznd cabluri autoprotejate sau protejateprin injecie vscoas se poate face cu recuperarea armturilor, motiv pentru care aceste sistemes-au impus i n cazul pretensionrii provizorii. Detensionarea se face ca i tensionarea (simultansau individual), iar extragerea armturilor se realizeaz cu ajutorul acelorai echipamente ca i laniruirea lor. Trebuie menionat c eventuala reutilizare a tendoanelor se poate face doar duptierea extremitilor afectate de amprentele penelor de strngere ale ancorajelor.

(54) n ce privete sistemele de pretensionare exterioar neaderent cu injecie rigid,operaiunea de demontare cuprinde dou etape: tierea tendonului sub tensiune i demontareadispozitivelor de ancorare i deviere. n acest caz tendoanelor nu mai pot fi refolosite, iaroperaiunea de demontare trebuie planificat cu mare atenie, impunnd msuri deosebite deprotecie a muncii. Pentru a se putea tia tendonul sub tensiune se ndeprteaz teaca i sedistruge aderena toroanelor cu pasta de ciment pe o lungime suficient, care s permitconsumarea tuturor alungirilor armturilor. Tierea trebuie efectuat progresiv prin nclzirea ilichefierea oelului armturilor. Dup executarea primei tieri, tendonul fiind detensionat pe toatlungimea sa datorit lipsei aderenei, fragmentarea sa n continuare se poate face cu flacroxiacetilenic sau maini de tiat.

5.8 Tehnologii de montare a sistemelor de pretensionare exterioar(54) Montarea i punerea sub tensiune a sistemelor de pretensionare se face respectndinstruciunile productorului sistemului i a proiectantului.

(55) Etapele tehnologice principale ale montrii unui sistem de pretensionare exterioar sunt:- instalarea cablajului;- tensionarea;- injectarea.

(56) Din punct de vedere tehnologic, instalarea sistemelor de pretensionare exterioar sepoate face prin dou procedee.- instalarea cablajului prefabricat integral;- instalarea tecilor goale n poziia final, urmat de inserarea cablurilor.

5.8.1 Instalarea cablajelor prefabricate(57) Metoda utilizrii unui cablaj complet prefabricat este aplicabil de obicei pentrutendoane scurte, uoare i n condiiile n care pe antier exist posibilitatea depozitrii ntreguluisistem.

21

(58) Prefabricarea poate avea loc n fabric sau pe antier, totul depinznd de condiiile detransport, durata de fabricaie i punere n oper, i de disponibilitatea unui spaiu adecvat peantier. Lungimile standard ale tuburilor se conecteaz pentru obinerea lungimii totale necesare.Armturile se introduc prin mpingerea tubului peste fascicolul de armturi sau prin introducereaindividual a fiecrei armturi prin tub.

(59) Ancorajele i rezemele intermediare sunt fixate de structur. Tendonul prefabricat esteamplasat n poziie final manual sau mecanic, cu ajutorul troliului sau macaralei. Pentru a sepune n oper n poziia corect, tendonul se fixeaz temporar pe traseului su, fixarea definitivefectundu-se dup corectarea deviaiilor.

5.8.2 Asamblarea n poziie a cablajului(60) Pe lng fixarea plcuelor de reazem i a punctelor de deviere, este necesar s sedispun reazeme intermediare temporare pe toat lungimea tendonului anterior introducerii ntub.

(61) Tubajul este pregtit i amplasat n poziia final prin fixarea segmentelor sale derezemele fixe i continuizarea sa. Extremitile se conecteaz puternic de ancoraje, iar nmomentul n care tubul este bine fixat, se introduc armturile active cu ajutorul unui troliu. Dacarmtura activ este alctuit din bare drepte, barele se pot introduce succesiv, una cte una.

5.8.3 Tensionarea(62) De regul, tendoanele exterioare se pun sub efort cu verine care permit tensionareasimultan i ancorarea individual.

(63) Fascicolele cu teac general sunt tensionate constant, n una sau mai multe etape, pncnd se obine fora necesar. Injectarea se face dup finalizarea operaiunilor de tensionare.

(64) Toroanele autogresate i/sau autoprotejate sunt tensionate n dou etape. n prima etapse aplic o for iniial pentru a ntinde toronul, dup care se injecteaz teaca. n etapa a doua,fora de tensionare se aplic uniform pn la valoarea final. Dac injecia general este de tiprigid, a doua etap se efectueaz dup ntrirea pastei de ciment.

(65) n funcie de tipul de ancoraj folosit, tensiunea din tendon poate fi verificat, ajustatsau eliberat folosind acelai aparat de tensionare.

5.8.4 Injectarea(66) Ancorajele includ o legatur cu lapte de ciment, putnd fi folosite ca admisie i caorificiu de evacuare. Chiar mai mult, legturile cu lapte de ciment se dispun n punctele dedeviaie.

(67) Injectarea ncepe n captul cel mai de jos al tendonului i continu constant, pn cndse scurge substana injectat, de aceiai consisten, prin punctele de deviere i n final la cellaltcapt. Pentru tendoanele lungi, pentru injectare se prevd i o serie de orificii de admisieintermediare dispuse pe lungimea tendonului. Dispozitivele de ancorare se injecteaz la final.

5.9 Tendine privind evoluia precomprimrii exterioare i criterii de selectare asistemului de pretensionare

(68) Pretensionarea exterioar se constituie dintotdeauna ntr-un stimul pentru creaiainginereasc, astfel nct inovaii aduse n interiorul conceptului pot fi oricnd posibile. Acestease pot oricnd materializa n noi materiale (de exemplu armturile active din oel i gsesc dejanlocuitori n armturile din fibre de sticl, carbon i materiale plastice, dar care deocamdat aucosturi de producie mult prea ridicate pentru a se impune n practica curent), noi conceptestructurale i metode de proiectare, precum i n tehnologii de execuie de avangard. Noutiimportante pot apare i n domeniul sistemelor de protecie anticoroziv, introducerea sistemelormecanice de ventilare i uscare a aerului pentru controlul parametrilor de mediu fiind deja un pasrealizat n aceast direcie. Sistemele de pretensionare exterioare se preteaz de asemenea

22

tehnicilor de monitorizare permanent, monitorizarea acustic fiind un pas deja materializat,progrese importante fiind ateptate i n modalitile de inspectare a structurilor.

(69) Cele mai importante criterii pentru alegerea sistemului de pretensionare sunt:- condiiile de mediu i de expunere a tendoanelor;- necesitatea reajustrii nivelului eforturilor n tendoane pe durata de exploatare a structurii;- corelarea mrimii structurii i a traseelor cu pierderile de tensiune din frecare;- preul i disponibilitatea pe pia;- experiena local;- posibilitile de inspectare i monitorizare.

6 CONSIDERAII PRIVIND PROIECTAREA LUCRRILOR DECONSOLIDARE PRIN PRETENSIONARE EXTERIOAR

6.1 Particulariti specifice structurilor precomprimate exterior(1) Tipul legturii ntre beton i tendoanele pretensionate modific substanialcomportamentul unei structuri. Caracteristica fundamental a pretensionrii exterioare este caceasta creaz un ansamblu de aciuni exterioare asupra structurii propriu-zise n toate fazele desolicitare (figura 6.1), n timp ce tendoanele interioare aderente, dup solidarizarea cu betonulprin ntrirea pastei de ciment, creaz stri de eforturi interioare rezistente (figura 6.2).

a. tendoane exterioare dispuse n interiorul conturului elementului

b. tendoane exterioare dispuse n afara conturului elementului

q

ha

q

hb

q

q

Fig. 6.1 Aciuni create prin pretensionare exterioar asupra structurii propriu-ziseM q

M P

eaC=P

MP Mq

P ea

+

- + - +

+

-= -

q q P

Fig. 6.2 Eforturi rezistente interioare datorate pretensionrii aderente

(2) Condiiile mecanice ale comportrii armturilor pretensionate exterioare sunt foarteasemntoare cu cele ale tendoanelor interne neaderente. n continuare, vor fi evideniateparticularitile care trebuie considerate la proiectare datorit naturii diferite a legturii dintretendoane i beton.

6.1.1 Evaluarea deformaiilor armturilor(3) n cazul precomprimrii clasice a betonului cu armturi interioare aderente (figura 6.3),dup injectare se admite c variaia deformaiilor n cabluri este aceeai cu a fibrelor de beton dindreptul lor. Considernd deformaiile unitare totale ale seciunii, deformaia unitar a tendonuluipretensionat aderent este:

pp0p y+u+= (6.1)n care p0 este deformaia iniial a tendonului.

23

maxb

maxb

yp

Ap

GP0 App

NEME

y

u u

+

Fig. 6.3 Variaia deformaiilor n seciunile cu armturi interioare aderente

(4) Dac armturile pretensionate interioare nu sunt aderente betonului, aceste relaii numai pot fi meninute datorit faptului c nu exist legturi suficient de puternice ntre tendoane ibeton. n acest caz, tendonul este n legtur direct cu betonul doar la ancoraje i n consecinvariaia lungimii armturii va fi egal cu variaia lungimii fibrei de beton care urmrete traseultendonului, deformaiile distribuindu-se uniform pe lungimea sa. Considernd mic unghiul dintrefibra medie i traseul tendonului (figura 6.4), variaia lungimii tendonului pretensionat se poatescrie sub forma:

( )dsy+u-l=l drst

s

spp0p (6.2)

n care lp0 este alungirea iniial a tendonului.

sst sdr

ep(s)

Fig. 6.4 Element precomprimat cu armtur interioar neaderent

(5) Aceast comportare este valabil i la armturile exterioare dispuse pe nlimeaseciunii de beton. Problema esenial const n faptul c variaia deformaiilor n cablurile depretensionare neaderente nu depinde de variaia deformaiilor betonului n seciunea considerat,ci de deformaiile ntregii structuri. n consecin, calculul eforturilor n tendoanele pretensionateneaderente nu se mai poate efectua cu acuratee dup analiza seciunii, ci doar dup analizastructural de ansamblu.

6.1.2 Efecte geometrice de ordinul 2(6) Tendoanele pretensionate n exteriorul seciunilor de beton rmn rectilinii n timpuldeformrii structurii ntre punctele unde sunt conectate cu aceasta (zonele de deviere i deancorare). n consecin, apar efecte geometrice de ordinul 2, pe care figura 6.5 le pune foarteclar n eviden pentru dou cazuri structurale simple. Cu ct elementele de deflectare sunt mainumeroase pe deschiderea unei structuri, cu att aceste efecte sunt mai limitate. Totui, lastructurile cu deformabilitate mare, aceste efecte pot avea o influen substanial pentruasigurarea unui mecanism corect de cedare al structurii.

ep0(x)

x ep(x) < ep0(x)

ep(x)

24

6.1.3 Frecarea i lunecarea tendoanelor(7) Ca i ipotez simplificatoare se poate consiera c frecarea i lunecarea se concentreazn zonele de deflectare i ancorare, deci n zonele de interaciune dintre armturile active istructura de beton. Aceast ipotez nu este riguros valabil pentru fiecare sistem de pretensionareexterioar, dar asigur un cadru necesar controlului fenomenelor.

(8) Variaia eforturilor n tendoane ca urmare a frecrii din deviatori este de aceeai naturcu a cablurilor interioare aderente. ntre doi deviatori eforturile ntr-un segment de cablu se potconsidera constante, variaiile de tensiune aprnd n deflectori. Pentru dou segmenteconsecutive de cabluri (i,i-1) i respectiv (i,i+1) (figura 6.6) relaia ntre eforturi este:

( )ii +ks-1-ii,1+ii, eP=P

(6.3)unde:

Pi,i+1- efortul de ntindere din tendon ntre deviatorii i i respectiv i+1 (segmentul i,i+1);Pi-1,i- efortul de ntindere din tendon ntre deviatorii i-1 i respectiv i (segmentul i-1,i);si- lungimea deviatorului curent i;i- unghiul de deviere unghiular n deviatorul curent i;k- coeficientul de frecare liniar;- coeficientul de frecare n poriunile curbilinii.

li+1,i+2li,i+1

li-1,i

i-1

i i+1 i+2

i

Fig. 6.6 Segmente de tendoane la pretensionarea exterioar

(9) Evaluarea exact a efectelor lunecrii i frecrii cablurilor pretensionate neadrenteseciunilor de beton poate fi efectuat doar prin calcule neliniare i biografice, acestea fiindindicate a se efectua doar n cazul structurilor foarte zvelte, sensibile la deplasri de ordinul II.

6.2 Variaia eforturilor n armturile pretensionate(10) Determinarea exact a variaiilor de tensiune n armturile pretensionate este oprocedur extrem de complex i laborioas, datorit faptului c pierderile sau ctigurile detensiune sunt consecina interdependenei mai multor factori. De exemplu, fenomenul de relaxarea oelului este dependent i de ali factori, cum ar fi curgerea lent a betonului. n plus, pe lngincertitudinile datorate interaciunii dintre contracie, curgere lent i relaxare, caracteristicilefizice, diferite practic pe un ntreg ansamblu structural, conduc i ele la variaii de tensiune.Astfel, ideea de baz n analiza variaiei eforturilor este de a putea dispune de mijloace de analizsuficient de riguroase, care s ofere suficiente informaii n vederea asigurrii unui grad desiguran adecvat, corelat cu durata de exploatare dorit a unei structuri.

(11) La lucrrile de consolidare, pentru calculul eforturilor n tendoanele postntinseexterioare trebuie avute n considerare dou etape distincte:- etapa de tensionare a tendoanelor: eforturile n armturile active sunt rezultatul forei dentindere exercitat de prese i a forelor de frecare dintre armturi i ancoraje, respectiv ntrearmturi i teci; determinarea eforturilor n armturi se efectueaz raportnd pierderile detensiune din frecare la valorile teoretice ale alungirilor care se nregistreaz la tensionare;valoarea eforturilor iniiale dup ndeprtarea preselor i blocarea ancorajelor active, se stabiletelund n considerare i scurtrile datorate reculului ancorajelor;

25

- etapa de exploatare, caracterizat de variaii de tensiune dependente de timp: eforturile narmturile active variaz continuu n timp n primul rnd datorit contraciei i curgerii lente amatricilor de beton sau zidrie, respectiv a relaxrii oelului; aceste fenomene trebuie luate nconsiderare pentru determinarea eforturilor n armturi la un moment dat.

6.2.1 Pierderile de efort datorate reculului ancorajului i frecrii la transfer(12) La tensionarea unui cablu apare fenomenul de lunecare a panelor n ancorajele active,cunoscut ca i recul al ancorajului. Pentru sistemele de pretensionare romneti, valorilelunecrilor locale n ancoraje i ale coeficienilor de frecare sunt date n STAS 10107/0-90. ncazul altor sisteme de pretensionare aceste informaii sunt furnizate de productor i trebuie sfie corelate cu prevederile Eurocode 2. Valoarea pierderii de efort n ancoraj este

ppp

21 EAL

=P + (6.4)

unde 1 i 2 sunt lunecrile n ancorajele de la extremitile tendonului (la ancorajele pasiveacestea sunt nule), Lp este lungimea tendonului pretensionat, iar Ap i Ep sunt aria seciuniinominale, respectiv modulul de elasticitate al tendonului.

(13) n cazul sistemelor de pretensionare exterioar i cu att mai mult la cele demontabileeste posibil ca efectele acestui recul s nu fie compensate de frecarea armturii active n bloculde ancorare. Dac reculul se compenseaz n blocul de ancorare, efectul reculului se va facesimit pe o lungime x de la extremitatea blocat n ancorajul activ, ntocmai ca i n cazularmturilor postntinse interioare. Dac efectul acestui recul se manifest pe o lungime x maimare dect dimensiunea blocului de ancorare, o parte din efectul su va influena i efortul nsegmentul de cablu imediat alturat blocului de ancorare (figura 6.7).

x

Fig. 6.7 Variaia eforturilor din tendoane nvecintatea ancorajelor active

pierderi din frecare mari

pierderi din frecare mici

efortul n tendon dup recul

P0

P0efortul n tendon dup recul

(14) Variaia pierderii de efort P(x) se poate considera ca fiind liniar pe lungimea x,efectele reculului reducndu-se datorit frecrii, aceasta considerndu-se cu 30% mai accentuatla revenirea armturii n raport cu frecarea de la ntinderea acesteia. Astfel, la revenirea armturiicoeficienii de frecare se consider cu valorile k=1.3k i respectiv =1.3 (figura 6.8).

EpAp, k

, k

PP0k

x

Fig. 6.8 Calculul lungimii afectat de reculul tendonului n ancoraj

26

(15) Deoarece coeficienii de frecare sunt diferii la tensionare i destindere, determinarealungimii x se poate face n general prin ncercri succesive. Alegnd o distan x pentru care secalculeaz pierderea de tensiune, aceasta se va calcula ca i suma pierderilor la tensionare irespectiv la revenirea armturii. Valoarea maxim va fi

( ) ( )[ ] ( )[ ]00 '+k'-0k+k-0k e-1P+e-1P=P xxx (6.5)unde 0 este deviaia unghiular n blocul de ancorare, P0k este efortul n tendon corespunztorefortului unitar de control, iar k i sunt coeficienii de frecare liniar i respectiv n zonecurbilinii. Dac aria haurat rezultat are valoarea egal cu EpAp, atunci valoarea lui x este ceaconsiderat. n caz contrar, se aleg noi valori pentru x pn cnd este satisfcut egalitatea. Daclungimea x este mai mare dect grosimea blocului de ancorare, rmne o parte necompensat dinreculul ancorajului care se transmite segmentului de cablu adiacent zonei de ancorare i care sematerializeaz prin scurtarea acestuia (figura 6.7). Aceast scurtare poate genera la rndul eilunecarea n deviatori, iar estimarea variaiei eforturilor se va efectua potrivit procedeului de lapunctul 6.2.2.

(16) Dac reculul ancorajului este compensat n blocul de ancorare, pierderile de efort dinfrecare la transfer ntr-un segment curent (i,i+1) de tendon sunt:

ii

ii +sk-

0k1+ii, e-1P=P (6.6)

unde i

is i i

i sunt lungimile cumulate ale deviatorilor, respectiv deviaiile unghiulare n

deviatori, pn la segmentul de tendon considerat.

6.2.2 Variaia eforturilor ca urmare a lunecrii tendoanelor n deviatori(17) Calculul simplificat poate fi efectuat continuiznd efortul din tendoane ntr-o singuretap. Pentru estimarea lunecrilor i respectiv a variaiilor de efort asociate lor, este necesar sse ia n considerare i variaia eforturilor n tendoane n urma deformrii structurii de beton. Caurmare a acestor variaii (considernd iniial lunecrile blocate n deviatori), ntr-un deviatorcurent i (figura 6.9) lunecarea tendonului poate avea loc de la stnga la dreapta (pe direciaii+1) sau de la dreapta la stnga (pe direcia ii-1), n funcie de mrimea eforturilor din celedou segmente de cablu rezultate n urma deformrii structurii.

li+1,i+2li,i+1

li-1,i

i-1

i i+1i+2

Fig. 6.9 Deviatori cureni

(18) Lunecarea nu se va iniia ntr-un deviator curent i dac eforturile n segmentele detendon adiacente, rezultate n urma deformrii ntregii structuri, satisfac relaia:

( ) ( )iiii +ks+i1,-i1+ii,

+ks-i1,-i ePPeP

(6.7)

(19) Lunecarea are loc dac ntre segmentele adiacente deviatorului i apare un dezechilibrude forma:

( )iii +ks+i1,-ii1+ii,i eP>P

(6.8)unde i este o variabil ntreag avnd valorile egale cu 1, respectiv:- i=+1 dac sensul lunecrii este de la stnga spre dreapta (pe direcia ii+1);- i=-1 dac sensul lunecrii este de la dreapta spre stnga (pe direcia ii-1).

27

(20) Prin lunecare, efortul n tendon se continuizeaz n dreptul deviatorului i. Astfel, lancetarea lunecrii inegalitatea (6.7) ajunge la limit:

( ) ( )iii +ks+i1,-iii1,-i1+ii,i1+ii, eP+P=P-P (6.9)(21) Ca urmare a lunecrii n deviatorul i, segmentele de cablu adiacente vor suferiurmtoarele scurtri i alungiri:

pp

1+ii,1+ii,i1+ii,

pp

i1,-ii1,-iii1,-i

EAlP

-=

EAlP

=

+

(6.10)

(22) Admind simplificarea |i-1,i|=|i,i+1|, din ecuaiile (6.8) i (6.9) se pot stabili valorilelunecrii n deviator i a variaiilor de efort asociate lor n segmentele de tendon adiacente.

a. recul compensat n blocul deancorare, 0=+1

P0s0

P0

x

P

x0

k, k,

P0-P

P0+P0-P

x

k, k,

( )P e0 + ks +0 0

( )P e0 - ks +0 0

P0,1P0,1-P0,1

b.

P0s0

x

P

x=x0

k, P0-P

P0+P0-P

k,

k,

( )P e0 - ks +0 0

( ) ( )P - P e0 + ks +0 0

( ) ( )P - P e0 - ks +0 0

P0,1P0,1-P0,1

0 0

b. recul necompensat n bloculde ancorare, 0=+1

P0s0

P0s0

P0

( )P e0 + ks +0 0

x

P

x0

k,

P0-P

P0-P0

x

k, k,

0

( )P e0 - ks +0 0P0,1+P0,1P0,1

x

P

x=x0

k, P0-PP0-P0-P

k,

k,

0

( ) ( )P - P e0 + k's + '0 0

( ) ( )P - P e0 - k's + '0 0 P0,1+P0,1P0,1

c. recul compensat n blocul deancorare, 0=-1

d. recul necompensat n bloculde ancorare, 0=-1

Fig. 6.10 Variaia eforturilor n blocul ancorajului activ i segmentul detendon adiacent dac se iniiaz lunecarea

28

(23) Procednd similar cu poriunea de tendon nglobat n zona de ancorare i tendonul desement adiacent,.variaia eforturilor i (figura 6.10) se stabilete cu relaiile:

( )[ ] ( )

( )[ ] ( )1+e2Es+e

El

2Es

eP-P-P=P

1+e2Es+e

El

2Es+

El

eP-P-P=P

00

0

00

0

A+

0

0A+

0,1

0,1

0

0

A+00,10,1

A+

0

0A+

0,1

0,1

0

0

0,1

0,1

A+00,10

(6.11)

unde

++= 0000000 "+sk"21'+sk'

21A i k=1.3k, respectiv =1.3.

( )nnks-n1,-n eP

+( )nn ks+

n1,-n eP+

( )nn ks-n1,-n eP

+

b. n=-1

Pn-1,n

x 0 xn

k,

k,

sn

Pn+Pn Pn

Pn

P

Pn-1,n-Pn-1,n

a. n=+1

Pn-1,n

x 0 xn

k,

k,

sn

Pn-Pn Pn

Pn

P

Pn-1,n+Pn-1,n

Fig. 6.11 Variaia eforturilor n blocul ancorajului pasiv i segmentul detendon adiacent dac se iniiaz lunecarea

(24) n cazul blocurilor ancorarejelor pasive (figura 6.11), variaia eforturilor este dat de:

( ) ( )

( ) ( )1+e2Es+

El

2Es

eP-P=P

1+e2Es+e

El

2Es+

El

P-eP=P

n

n

nn

n

A

n

n

n1,-n

n1,-n

n

n

A+n1,-nnn1,-n

A

n

nA

n1,-n

n1,-n

n

n

n1,-n

n1,-n

n1,-nnA

nnn

(6.12)

unde += nnnnnnn '+sk'2

1-+ks2

-1A i k=1.3k, respectiv =1.3.

(25) Pentru stabilirea variaiei finale a efortului de-a lungul unui tendon, calcul se efectueaziterativ, pornind cu cel mai dezechilibrat deviator, pn la obinerea condiiilor de neiniiere alunecrii att n blocurile de ancorare ct i n deviatori.

6.2.3 Pierderi de efort datorate deformaiei elastice a betonului i zidriei la transfer(26) Pretensionarea succesiv a mai multor armturi se materializeaz prin deformrisuccesive ale structurii, care influeneaz nivelul eforturilor n armturi, aceste aspecte fiindreglementate att n STAS 10107/0-90 ct i Eurocode 2. Pierderile de efort n ancoraje Ps,

29

datorate scurtrii elastice a betonului (sau zidriei) b(z) creat prin ntinderea succesiv aarmturilor se pot calcula cu relaia:

b(z)pb(z)0

pppb(z)pp

p

b(z)s AE

E=EA=EA

l=P

(6.13)

unde b(z) este efortul unitar n beton (zidrie) la nivelul centrului de greutate al ancorajuluiarmturii, iar Eb(z)0 este modulul de elasticitate al betonului (zidriei) la transfer.

(27) Pentru armtura curent j, relaia (6.13) se poate scrie:n1,j+

b(z)pjb(z)0

pjjs AE

E=P (6.14)

n care n1,+ib(z) este efortul unitar care apare n beton (zidrie) la nivelul ancorajului armturii jconsiderate, n urma ntinderii ulterioare a celorlalte armturi, de la j+1 la n.

(28) Dac armturile active sunt grupate pe o zon relativ restrns n raport cu dimensiunileelementului i pretensionate la eforturi egale, pierderea de efort medie se poate calcula cu relaia:

bppib0

pis AE

En1-n=P (6.15)

n care b(z)p este efortul unitar n beton (zidrie) la nivelul centrului de greutate al ancorajelorgrupului de armturi, n fiind numrul de armturi postntinse succesiv.

(29) La stabilirea eforturilor unitare n beton sau zidrie se vor lua n considerare, pe lngefectul pretensionrii, toate ncrcrile ce acioneaz asupra structurii la momentulpretensionrii.

6.2.4 Variaii de efort datorate deformaiilor de lung durat ale materialelorstructurale

(30) Datorit independenei traseelor cablurilor pretensionate n raport cu seciunilestructurii, influena fenomenelor de contracie i curgere lent asupra nivelului de eforturi dincabluri nu se poate raporta strii de deformaii a fiecrei seciuni transversale, ci strii dedeplasri a structurii n ansamblu.

(31) Avnd n vedere c deformaiile dependente de timp se consum n proporie de circa8090 %, la momentul elaborrii proiectului de consolidare trebuie avute n vedere urmtoareleaspecte:- deformaiile n timp acumulate n structur includ deformaii elastice i deformaii plasticentrziate, care s-au consumat sub efectul unei stri de eforturi care corespunde modului deexploatare a cldirii pn la avarierea acesteia i luarea deciziei de intervenie;- caracteristicile de rigiditate determinate cu ocazia evalurii structurii nglobeaz i influenadeformaiilor elasticitii ntrziate, astfel nct prin revenirea acestora caracteristicile derigiditate vor suferi variaii n timp;- prin consolidare, este posibil crearea unei stri de eforturi substanial diferit de ceaexistent pn la avariere.

(32) Stabilirea exact prin calcule a strii n timp asociate caracteristicilor de rigiditate poatefi efectuat doar prin analize structurale neliniare i biografice, care sunt recomandate a seefectua doar la lucrrile de importan deosebit.

(33) Pentru lucrrile curente, dar i la cele de importan deosebit (n scopuri comparative),se recomand stabilirea influenei deformaiilor de lung durat pornind de la caracteristicile derigiditate reziduale ale structurii, corectate cu factori stabilii pe baza mrimii deformaiilorelastice ntrziate nregistrate n momentul producerii avarierii i a eventualelor revenirinregistrate pn n momentul consolidrii. Factorii de corecie pot fi stabilii aplicnd modelelede calcul a deformaiilor de lung durat prevzute de STAS 10107/0-90, CR 6-1-1, sau altemodele liniare sau neliniare confirmate tiinific. Eurode 2 i Eurocode 6 prevd i ele modele decalcul a deformaiilor de lung durat ale betonului i zidriei.

30

6.2.5 Pierderi de tensiune datorate relaxrii oelului

(32) Tabelul 6.1 prezint pierderile de efort finale datorate relaxrii oelului Pr, n funciede rezistena caracteristic Rpk i efortul n armtura activ imediat dup transfer p0 (Pp0).Efortul imediat dup transfer n armtura activ va fi afectat de pierderile de efort datoratelunecrii armturii n ancoraje, frecrii la tensionare i deformrii elastice a betonului la transfer.

(33) Pierderile de efort la un moment t, pot fi determinate cu relaia:

rrtrt PK=P (6.16)unde coeficientul care exprim relaxarea armturii pretensionate la un moment t, n raport cuvaloarea final a relaxrii (Krt=Prt/Pr) se va determina experimental. n lipsa datelorexperimentale, se pot lua n considerare valorile din tabelul 6.2.

Tab. 6.1 Pierderile de efort finale Pr din relaxarea oeluluip0/Rpk

0.50 0.60 0.70 0.80Tipul oeluluiPr/Pp0 (%)

SBP, SBPA 0 4.5 9.0 14.0 TBP 0 5.0 10.5 16.5

Tab. 6.2 Valorile coeficientului de relaxare Krtt

(ore)1 24 100 120 1000

(42 zile)2150

(90 zile)8800

(12 luni)10000

(14 luni)100000(11 ani)

Krt 0.21 0.40 0.51 0.53 0.73 0.79 0.89 0.90 0.98

(34) Potrivit Eurocode 2, att pe termen scurt ct i lung, valorile pierderilor de tensiune seraporteaz celor obinute experimental la 1000 de ore, ale cror valori se pot obine din graficulprezentat n figura 6.12. Pe termen scurt, valorile pierderilor de efort ca urmare a relaxrii se potconsidera cele date n tabelul 6.3. Valorile finale (pe termen lung) se obin cu relaia:

1000rrr PK=P (6.17)unde valorile coeficientului relaxrii finale Kr sunt date n tabelul 6.4, iar pierderile de efort la1000 de ore se stabilesc n conformitate cu graficul din figura 6.12.

Tab. 6.3 Relaxarea estimativ pe termen scurtTimpul (ore) 1 5 20 100 200 500 1000Prt/Pr1000 (%) 15 25 35 55 65 85 100

Tab. 6.4 Factorii Kr ai relaxrii pe termen lungTipul tendonului Srme i toroane bareClasa de relaxare 1 2 3

Kr 2.0 1.5 2.0

60 70 80

1.01.5

4.5

8.0

4.0

2.5

12.0 clasa de relaxare 1

7.0 clasa de relaxare 3

4.5 clasa de relaxare 2

p0/Rpk(%)

Pr1000/Pp0(%)

Fig. 6.12 Pierderile de efort din relaxarea armturii dup 1000 de ore la 20 C

31

6.3 Prevederi ale proiectrii dup Metoda Strilor Limit(35) n general, cablurile exterioare neaderente conduc la capaciti portante mai reduse,aspect evideniat att experimental ct i teoretic. Deformaiile n tendoane se distribuie maiuniform pe lungimea lor, iar n seciunile critice eforturile n ele sunt mai reduse. Un alt motivcare duce la capaciti portante mai reduse este apariia n apropierea ruperii a ctorva fisuriavnd deschideri mari, n loc de o mulime de fisuri cu deschideri mici, specifice elementelor cuarmturi active aderente. Aceste fisuri provoac concentrri n masa elementului structural,determinnd cedarea sa.

(36) Determinarea riguroas a strilor de eforturi i deformaii ale structurilor consolidateprin precomprimare cu armturi exterioare se poate face cu proceduri de calcul neliniar avndcaracter biografic, pornind de la caracteristicile reziduale i aplicnd sarcinile n etape.ncrcrile trebuie introduse n ordine cronologic deoarece orice alt ordine denatureaz stareade eforturi n armturile active ca urmare a ireversibilitii lunecrilor. Fiecare ncrcare trebuieintrodus pas cu pas, pentru a surprinde ordinea exact a lunecrilor succesive n zonele decontact cu structura. O astfel de abordare poate caracteriza comportarea unei structuri att latransfer, ct i n serviciu sau n vecintatea colapsului structural. Astfel de abordri suntrecomandate doar la structurile de o importan deosebit, fiind mari consumatoare de timp iresurse financiare

(37) La structurile curente, se recomand metode simplificate de calcul, n conformitate cuspecificul fiecrei verificri n parte i a nivelului sarcinilor considerate.

6.3.1 Stri limit ale exploatrii normale(38) n condiiile specifice strilor limit ale exploatrii normale, structura se consider clucreaz n domeniul linear-elastic sub aciunea ncrcrilor de serviciu. Deformabilitateastructurii este invariabil n acest caz i independent de cazul de ncrcare considerat.Tendoanele pretensionate rmn i ele liniar-elastice, iar efectul sistemului de pretensionareasupra structurii poate fi considerat ca un sistem de fore exterioare.

(39) n situaiile curente, efectele geometrice de ordinul 2 sunt nensemnate, tendoanele fiindalctuite din segmente scurte. Deplasrile structurii sunt i ele reduse, ceea ce conduce la variaiimici ale eforturilor n cablurile pretensionate. Totui, este necesar estimarea lor pentru a severifica dac este posibil n serviciu lunecarea tendoanelor sub diverse combinaii alencrcrilor temporare. Avnd n vedere c lunecrile frecvente conduc la ncovoieri locale alecablurilor i la degradri locale datorate frecrii, dac sunt posibile, trebuie mpiedicate prindispozitive speciale.

6.3.2 Stri limit ultime(40) n condiiile strilor limit ultime, structura de beton este fisurat i parial plastifiat.Tendoanele sunt i ele plastifiate, iar evaluarea deformaiilor limit nu se poate efectua n moddirect, prin raportare la deformaiile betonului ca i n cazul cablurilor aderente. Singureleproceduri riguroase de analiz sunt cele biografice, dar care necesit un volum de munc foartemare. Astfel, metodele simplificate de calcul n domeniul plastic sunt instrumente care permitasigurarea gradului de siguran la nivelul prevzut de standardele i normele de proiectare,distribuia eforturilor n structur i determinarea eforturilor n tendoane fiind stabilite pemecanismele de cedare (figura 6.13).

Fig. 6.13 Scheme de calcul la strile limit ultime

32

Aplicaia 6.1S se calculeze variaia eforturilor de-a lungul toroanelor post-tensionate 2 TBP 9

(figura 6.14), deplasrile structurii fiind date n tabelul 6.5.Traseul toroanelor este rectiliniu n blocurile de ancorare, iar tensionarea se efectueaz

de la extremitatea 0 cu ancoraje cu pene metalice individuale, captul 3 fiind prevzut cu unancoraj pasiv.

Coeficientul de frecare n zone curbilinii este =0.3, iar lungimile deflectorilor suntnesemnificative.

2.50 2.50 2.50 2.50 2.507.50

80

10

10

10

10 40 404040

0

1 2

3

540 kN 540 kN 540 kN360 kN 360 kN 360 kN

15 153060

165

63580

A-A

2 TBP 12

15 153060

B-B

2 TBP 12