Durabilitatea construcţiilor, ca parte componentă a conceptului decalitate, reprezintă capacitatea acestora de a-şi conservaperformanţele pe durata exploatării, performanţa reprezentândexpresia cantitativă a exigenţelor utilizatorului privind caracteristicilenecesare funcţionării (stabilitate, siguranţă în exploatare, securitate lafoc, economie, etanşeitate, ambianţă atmosferică, acustica, confortvizual etc. ).

Durabilitatea betonului este proprietatea acestuia de a rezistaacţiunilor climatice, chimice, de abraziune sau oricăror altor procesede deteriorare pe durata de serviciu. Un beton durabil este acelacare-şi păstrează, cu costuri minime de întreţinere, forma iniţială,caracteristicile şi funcţionalitatea pe întreaga duraţă de serviciu.

Prin degradare a unui material sau a unui element de construcţie seînțelege orice modificare în sens negativ a caracteristicilor fiziceşi/sau chimice modificare ce afectează criteriile de performanţă aleclădirii.

CAUZELE DEGRADĂRII CONSTRUCŢIILOR

Degradările pot fi vizibile (aparente) sau ascunse şi se pot întâlni atât laelementele structurale, cât şi la cele nestructurale.

Deficienţele de concepţie, proiectare şi execuţie pot fi considerate degradăriiniţiale ale construcţiilor.

Nivelul de degradare al unei construcţii este invers proporţional cu siguranţaîn exploatare a acesteia.

ACŢIUNEA MEDIULUI ASUPRA CONSTRUCŢIILOR

Definind acţiunile ca fiind orice cauze capabile de a genera degradăriîntr-o construcţie, acestea se pot clasifica în:

a) acţiuni mecanice;b) acţiuni fizice;c) acţiuni chimice.

ACŢIUNEA COROZIVĂ A AERULUI

CONCENTRAȚIA DE DIOXID DE CARBON

AERUL MARIN

În atmosfera marină există 88…89,5% săruri și 10,5…12% sulfați.Acțiunea aerului marin este complexă datorită numărului mare de ioniagresivi dar mai puțin intensă decât dacă aceștia ar acționa în soluțiisimple.

ACȚIUNEA POLUANȚILOR DIN AER

ACȚIUNEA APELOR AGRESIVE DIN SOLApele din sol prezintă agresivitate datorită dizolvării în acestea a unorsubstanțe conținute în sol și a ploilor acide. O altă sursă importantăpentru creșterea agresivității solului o reprezintă infiltrarea apelorreziduale poluate.

ACȚIUNEA APELOR AGRESIVE DE SUPRAFAȚĂ

Apele de suprafață, atât cele marine cât și cele din râuri, lacuri saufluvii, conțin substanțe chimice dizolvate, ce sunt agresive pentruconstrucțiile aflate în contact cu acestea.

Pe lângă coroziunea de tip chimic, apa în mișcare produce efectede tip fizic de eroziune prin abraziune și cavitație.

Acțiunea apelor agresive este întâlnită în cazul construcțiilorhidrotehnice și nu face obiectul acestui curs.

ÎMBĂTRÂNIREA MATERIALELOR

CAUZELE DEGRADĂRII BETONULUI

Diminuarea durabilităţii betonului are la origine, fie cauze interne,care provin din masa betonului, fie cauze externe, care se datorescparticularităţilor mediului ambiant .

Cauzele interne, capabile să iniţieze distrugerea betonului prinprocese fizice sau chimice ce au loc în masa sa, pot fi grupate astfel:

expansiunea unor componenţi chimici dăunători aflaţi în exces înciment, cum sunt oxizii de calciu şi de magneziu sau trioxidul desulf ;

tensiuni mecanice diferenţiate, care pot fi cauzate de variaţii maride temperatură (în special, între feţele exterioare şi interiorulstructurilor masive), situaţie în care se produce fisurarea şi, înfinal, dezagregarea betonului; de asemenea, agregatele cucoeficienţi termici de dilatare diferiţi de cei ai matricei, determinăvariaţii de volum sub acţiunea temperaturii, generând tensiuniinterne;

reacţiile chimice dintre alcalii şi agregate ce se dezvoltă, în anumitesituaţii, datorită atacului exercitat de mediul bazic din piatra deciment asupra componenţilor mineralogici ai agregatelor bogaţi înbioxid de siliciu activ (opal, calcedonie); drept urmare, la suprafaţade contact dintre agregat şi piatra de ciment, iau naştere formaţiunigelice care îşi măresc foarte mult volumul în prezenţa apei, fiindcapabile să producă expansiunea materialului ;

permeabilitatea betonului, aceasta fiind proprietatea structurilorporoase de a permite pătrunderea gazelor şi lichidelor prin masa lor;gradul de impermeabilitate al betonului, definit drept capacitateaacestuia de a rezista la o anumită presiune fără a fi străpuns de apă,reprezintă condiţia hotărâtoare a durabilităţii, atunci când suntasigurate simultan rezistenţele mecanice impuse .

Cauzele externe sunt de natură fizică, mecanică, chimică, şibiochimică .

Factorii mecanici şi fizici ce determină degradarea betonului, pot fi:acţiuni mecanice statice de scurtă sau de lungă durată ce depăşesc mărimilepentru care a fost concepută construcţia, acţiuni mecanice repetate(oboseala dinamică), acţiunea temperaturilor extreme şi îngheţ-dezgheţulrepetat, acţiunea electrolitică, fenomene osmotice, eroziunea betonului,contracţia betonului, în măsura în care, fisurile sau microfisurile apăruteînlesnesc pătrunderea agenţilor sub formă de gaze naturale sau industriale .

Degradarea fizică a betonului sub influenţa acţiunilor mecanice semanifestă, în principal, prin fisurarea zonelor sau elementelor solicitatepredominant la întindere, atunci când deformaţiile specifice depăşesc valorilelimită ale alungirilor. Apariţia fisurii în elementele structurilor de beton armatcauzează numeroase inconveniente în exploatarea acestora, deoarecediscontinuităţile ce fragmentează structura internă micşorează sensibilrigiditatea secţiunilor şi reduc aria zonei active de beton. Totodată, estefavorizată penetrarea substanţelor agresive sub formă de gaze sau soluţii înmasa materialului, ceea ce afectează, nu numai betonul, ci şi armăturaînglobată.

Degradarea fizică a betonului sub acţiunea îngheţ-dezgheţului repetat (gelivitate) constituie o problemă a betoanelor umede situate la un anumit grad de saturaţie. Deteriorările se manifestă vizibil sub forma de fisuri ce se dezvoltă în lungul elementelor de construcţie prin exfolieri paralele, începând de la exterior (marcând în general, pierderi de masă ce apar în primele faze), sub formă de rotunjiri ale muchiilor şi colţurilor prin reduceri de secţiuni, iar în etapele premergătoare colapsului, prin dislocări masive.

Compromiterea integrităţii betonului se produce datorită presiunii ce ia naştere în masa acestuia, ca urmare a creşterii volumului apei conţinute în structură prin îngheţare. În anumite puncte sau zone, poate fi depăşită rezistenţa la întindere a betonului, ceea ce are drept rezultat slăbirea progresivă a structuri interne, din cauza scăderii coeziunii dintre componenţii betonului şi a aderenţei matrice-agregat.

Apa nu îngheaţă simultan în toţi porii; mai întâi, aceasta îngheaţă în porii cu dimensiuni mari, iar la scăderea continuă a temperaturii, îngheaţă şi apa în defectele structurale de amploare redusă.

Factorii chimici şi biochimici provoacă procese de coroziune prin decalcifierea pietrei de ciment (îndepărtarea ionilor de calciu) şi/sau procese de expansiune .

Deteriorarea betonului se datoreşte rar unei singure cauze. Dinacest motiv, în marea majoritate a situaţiilor, este dificil să se atribuiestarea de avarie unui anumit factor ce condiţionează calitateamaterialului. De regulă, omogenitatea şi permeabilitatea acestuia se iauîn considerare simultan, ţinându-se totodată cont (dacă e posibil), deintercondiţionările ce intervin .

CARBONATAREA BETONULUI

Carbonatarea este reacția chimică care are loc între hidroxizii decalciu și dioxidul de carbon, care pătrunde prin pori in interiorul betonului.Penetrarea CO2 se face de la suprafață spre interior.

Bioxidul de carbon atmosferic împreună cu apa din precipitaţii,formează o soluţie de acid carbonic care, deşi slabă şi nestabilă, înîmprejurări favorabile, poate reacţiona cu unele substanţe, formândcarbonaţi neutri sau acizi (bicarbonaţi). În prezenţa umidităţii ridicate,CO2 devine agresiv din punct de vedere chimic, distrugând orice ciment.

Acidul carbonic (H2CO3) rezultat din combinarea bioxidului decarbon cu apa imprimă coroziunii cauzată betonului unele particularităţi,determinate de comportarea produşilor săi de interacţiune cu hidroxidulde calciu. Efectul agresiv al H2CO3 se datorează dizolvării agentului liantal betonului (Ca) de către acid, care, intrând în reacţie cu Ca(OH)2 dinpiatra de ciment, determină apariţia carbonatului de calciu insolubil.

Procesul de carbonatare a betonului nu are efecte negativeasupra betonului simplu. Dimpotrivă, pe grosimi mici produce creşterearezistenţelor mecanice, a modulului de elasticitate şi a gradului deimpermeabilitate, ca urmare a efectului de etanşare rezultat princolmatarea CaCO3 în porii pietrei de ciment. Adâncimea până la care semanifestă creșterea rezistențelor este în general redusă iar avantajeleobţinute sunt lipsite de importanţă practică.

După ce betonul a fost carbonat, valoarea pH-ului scade de lavaloarea inițială de 12,5 spre 9. În aceste condiții betonul nu mai poateoferi protecția necesară armăturilor, acestea din urmă fiind predispusefenomenului de coroziune.

Carbonatarea betonului nu conduce în mod automat lacoroziunea armăturii. Dacă sunt îndeplinite anumite condiții de umiditate,chiar daca betonul e carbonatat, armatura poate să nu corodeze. Acestaspect a fost evidențiat prin cercetări in situ, efectuate la construcții vechi.Astfel, au fost depistate armături în stadii avansate de coroziune în mediicu umiditate ridicată (băi, bucătării etc.) și armături neafectate, în medii“uscate”, pentru aceleași valori ale pH-ului betonului.

Carbonatarea este mai rapidă când umiditatea relativă are valoride 50-60%.

COROZIUNEA PRODUSĂ DE IONII DE CLOR

Clorul este un gaz de culoare galbenă-verzuie, cu miroscaracteristic, sufocant şi iritant.

Efectul distructiv al clorului gazos uscat asupra betonului esterelativ slab, în schimb gazul umed este extrem de dăunător, acestamanifestându-se ca un gaz agresiv, atât faţă de beton, cât şi faţă armăturadin oţel.

Adâncimea de penetrare a ionilor de clor depinde de concentrațiaacestora la suprafața betonului și de variațiile de umiditate. În perioadelecu umiditate ridicată, o cantitate mare de clor pătrunde prin sucțiunecapilară. La scăderea umidității, apa se evaporă dar ionii de clor rămân.Prin acest proces, conținutul de ioni de clor poate crește semnificativ.

Ionii de clor difuzează prin beton fără a-l dezalcaliniza motivpentru care adâncimea de pătrundere poate fi determinată doar prinanalize chimice.

Ionii de clor atacă atât constituenții betonului, cât și armăturile.Din punctul de vedere al capacității portante, consecinţa cea maiimportantă a acţiunii corozive provocat de ionii de clor o constituieruginirea armăturilor existente în beton. Acestea, la rândul lor, exercită oacţiune de degradare a betonului, datorită creşterii volumului produşilorrezultaţi prin corodarea fierului .

Din acest motiv, în condiţiile existenţei ionilor de clor, oţelul dinelementele de beton armat trebuie să fie protejate împotriva coroziuniiprintr-o acoperire de beton suficient de groasă, concomitent cu creştereagradului de compactitate a acestuia.

Teorii privind coroziunea armăturii sub acțiunea ionilor de clor: teoria stratului pasiv în care se presupune că stratul de oxid de pe

armătură este penetrat de ionii de clor prin pori sau defecte mai ușordecât ce către alți ioni;

teoria absorbției care presupune că ionii de clor favorizeazăhidratarea și dizolvarea ionilor de metal;

teoria transportului complex, conform căreia ionii de clor contribuieîmpreună cu ionii hidroxil la formarea ionilor de fier prin coroziune.

COROZIUNEA PRODUSĂ DE SULF

Acțiunea compușilor sulfului asupra betonului se reduce în final laacțiunea ionului SO4 ce substituie ionul OH din Ca(OH)2 din piatra deciment.

Acidul sulfuric reacționează în primul rând cu hidroxidul de calciudin beton formând gipsul. În prima fază, gipsul format cu expansiune devolum umple porii betonului, compactându-l într-un strat de grosimevariabilă.

Dacă acțiunea continuă, intră în reacție și alți constituenți ai pietreide ciment (aluminatul tricalcic) formând etringitul, produs ce își măreștevolumul de 2,5 ori.

Ambii produși formați prin expansiune de volum cojesc betonul înstraturi succesive, pe măsura formării lor.

Coroziunea datorată acidului sulfuric este semnalată de obicei înindustrie.

La temperatură normală, armătura este corodată puternic de către

acidul sulfuric diluat dar este pasivă față de acidul sulfuric concentrat.

Acidul sulfuric acționează asupra oțelului doar la umiditate mare

(peste 75%) formând inițial sulfatul feros. Sulfatul feros se transformă în

continuare în rugină eliberând acidul sulfuric. Acidul sulfuric eliberat atacă

o nouă zonă de oțel neoxidat iar procesul continuă alternând reacțiile și

conducând la o distrugere intensă a armăturii chiar sub acțiunea unei

cantități mici de acid sulfuric.

Dacă armătura este deja corodată (datorită altor cauze), și

bioxidul de sulf este absorbit de rugina existentă transformându-se în

sulfat feros, după care reacțiile decurg ciclic prin transformarea sulfatului

feros în acid sulfuric și a acidului sulfuric în sulfat feros, procesul

conducând la o degradare intensă a armăturii.

COROZIUNEA PRODUSĂ DE COMPUȘII AZOTULUI

Cei mai activi compuși ai azotului asupra betonului sunt acidul

azotic și azotatul de amoniu.

În prima fază, acidul azotic dezalcalinizează stratul superficial de

beton prin formarea azotatului de calciu care este solubil și se cojește în

straturi, pe măsura formării.

Armătura nu este atacată de acidul azotic concentrat ci doar de

cel diluat. Acțiunea azotatului de amoniu se manifestă atât prin coroziunea

armăturii, cât și prin fragilizarea și ruperea armături în zonele în care

rețeaua cristalină a fost alterată.

PARTICULARITĂȚI PRIVIND COROZIUNEA ARMĂTURILOR PRETENSIONATE

Coroziunea fisurată sub tensiune reprezintă fenomenul careprovoacă fisurarea, urmată de ruperea armăturii datorită acţiunii simultanea unui mediu agresiv specific şi a tensiunii mecanice statice. Acest tip decoroziune constă în formarea unui strat fragil de oxid la suprafaţametalului, însoţită de eliberarea de hidrogen, care pătrunde în reţeauametalică şi produce local o “fragilitate“, în sensul că, se micşoreazăcapacitatea de deformare plastică a metalului în locul unde a pătrunshidrogenul. Când concentraţia de hidrogen atinge o valoare critică, sedezvoltă o fisură intergranulară în prelungirea fisurii din stratul de oxid.Prin această discontinuitate, se produce o nouă oxidare a metaluluifisurat, însoţită de eliberarea unor ioni de hidrogen, care se deplasează,din fisura iniţială, în spre zona cu concentrări mari de eforturi.

Pentru a se dezvolta coroziunea fisurată sub tensiune, trebuie săfie îndeplinite două condiţii: solicitarea mecanică (statică) a armăturii șiatacul printr-un agent coroziv specific (hidrogen sulfurat, azotaţi,sulfocianură de amoniu etc.).

În momentul când o fisură de coroziune sub tensiune atinge odimensiune critică, ce depinde de solicitarea mecanică şi decaracteristicile intrinseci ale oţelului, are loc ruperea bruscă a armăturii.Cedarea are loc fără gâtuire, coeficientul de stricţiune fiind zero, iarruperea prezintă un caracter casant fără avertizare.

Probele extrase din sârmele rupte au avut aceeaşi rezistenţă cucea stabilită pe oţelul necorodat, ceea ce înseamnă că fenomenul decoroziune fisurată nu este determinat de dizolvarea fierului, aşa cum seîntâmplă la primele două tipuri de coroziuni, ci acesta constituie un efectizolat, determinat de concentrarea de eforturi într-o zonă strict localizată,fără posibilitatea apariţiei unor deformaţii plastice.

SINTEZA ACȚIUNILOR COROZIVE

ACȚIUNI CU CARACTER EXCEPȚIONAL

METODE DE EVALUARE A CARACTERISTICILOR MECANICE ALE BETONULUI SI ARMATURII

Determinarea calităţii materialelor trebuie să se efectueze la un nivelde complexitate suficient, pentru a evidenţia corect degradările aparente şiascunse şi implicit, pentru a se aprecia cu o precizie satisfăcătoare nivelul desiguranţă. În acelaşi timp, amploarea investigaţiilor concretizate prin efortuluman depus, mijloacele tehnice şi de calcul utilizate, toate traduse în costuri,trebuie, în final să justifice economic soluţia de reabilitare adoptată.

Complexitatea investigaţiilor depinde în principiu de următorii factori: tipul şi caracteristicile structurii; natura şi amploarea degradărilor; mijloacele tehnice la dispoziţie, existenţa legiferărilor în

domeniu şi efortul financiar disponibil pentru realizare; importanţa structurii (din punct de vedere al proceselor ce le

adăposteşte sau din punct de vedere social sau cultural) şiimplicit nivelul de siguranţă impus.

Investigaţiile privind materialele se potrealiza prin: testări simple, in situ, sunt cele care nu

implică dotări cu aparatură specială, putând fiefectuate de o persoana instruită în acestsens, de tipul testării cu fenolftaleină, sondajeprin spargerea betonului sau ciocănire etc.;

investigaţiile complexe, sunt cele efectuatede personal specializat, utilizând aparaturaadecvată şi pot fi:

in situ, direct pe structură (vezitabelul 2.2) sau pe epruvete expuseîn situ;

în laborator (vezi tabelul 2.6) peprobe prelevate din structură şi/saupe epruvete executate în acest scop(expuse în laborator sau în situ).

INV

ES

TIG

AȚI

I CO

MP

LEX

EM

ETO

DE

IND

IRE

CTE

IN S

ITU

EXAMINAREA VIZUALĂ A ZONELOR INACCESIBILE

Rosturile dintre elemente, cavităţile, canalele, crăpăturile, interiorul găurilorpracticate pentru sondaje şi alte zone inaccesibile cu ochiul liber, se pot vizualiza prinintermediul sondelor. Sonda constă dintr-o tijă cu fibre optice, care canalizeazălumina de la o sursă şi prin care, cu ajutorul unui sistem de lentile din capătul tijei sepermite vizualizarea unui câmp larg.

METODA IMPULSURILOR ULTRASONICE

Principiul metodei constă în măsurarea duratei de propagare aimpulsurilor ultrasonice induse în beton de către un emiţător şi recepţionatede către un receptor dispus la o distanţă ce se măsoară. Cunoscând vitezade propagare a ultrasunetelor printr-un material cu caracteristici determinateşi faptul că schimbarea acestora conduce la modificări ale vitezeiultrasunetelor, se pot aprecia următorii parametri:

rezistenţele mecanice ale betonului; omogenitatea betonului într-un element; grosimea stratului de beton degradat prin acţiuni fizice (foc, îngheţ-

dezgheţ) şi chimice (coroziune); depistarea defectelor ascunse ale betonului (goluri, fisuri, rosturi de

turnare, caverne, etc.).

METODA ECOULUI DE IMPACT

În principiu, metoda constă în aplicarea unui impuls mecanic pesuprafaţa betonului şi captarea printr-un receptor a undelor reflectate deneomogenităţi ale betonului.

Metodologia de încercare constă în măsurarea frecvenţei în punctulde amplitudine maximă pe spectrul frecvenţelor vizualizat direct pe aparatulde măsură, într-o zonă cu beton fără discontinuităţi, de grosime măsurată.Cunoscând caracteristicile betonului omogen pe spectrul frecvenţelor, sepoate determina prezenţa segregărilor în vârfurile de amplitudine, lafrecvenţe diferite de cea determinată pe betonul omogen.

Cunoscând frecvenţa şi vârfurile de amplitudine şi viteza în betonulomogen, se poate calcula adâncimea la care se găseşte golul sausegregarea, precum şi armătura (pentru aceasta, adâncimea calculată sereduce pe jumătate, având în vedere că armătura este un material cuimpedanţă acustică ridicată).

Deşi metoda este clar fundamentată teoretic, cercetările delaborator au certificat aplicabilitatea acesteia iar prelucrarea datelor estecomputerizată, în practică interpretarea rezultatelor prezintă dificultăţiputând fi aplicată doar de specialişti cu experienţă.

METODA UNDELOR DE SUPRAFAȚĂ

Metoda constă în recepționarea doar a undelor de suprafațărezultate în urma unui impact aplicat pe suprafaţa betonului. Procedeul sebazează pe proprietatea acestor unde de a se propaga cu viteze diferite înstraturi cu caracteristici de omogenitate diferite. Viteza undelor rezultă dinmăsurarea duratei de propagare a undelor între doi receptori aflaţi la distanţămăsurată, aceasta rezultând din analiza spectrelor undelor (diferenţa defază).

METODA BAZATĂ PE RECUL(DE DURITATE)

Principiul metodei constă în măsurarea reculului unei mase mobilecare se proiectează pe suprafaţa unui masiv de beton, o parte din aceastăenergie fiind consumată de beton sub formă de energie de deformare,cealaltă imprimând masei mobile un recul proporţional cu duritateabetonului. Pentru ca energia iniţială să fie distribuită numai între cele douăforme citate, este esenţial ca masa betonului să fie practic infinită în raportcu cea mobilă.

Prin această metodă, se poate aprecia indirect rezistenţa lacompresiune a betonului şi uniformitatea sa p baza durității acestuia.

Valoarea reculului este influenţată doar de betonul din imediatavecinătate a tijei. Dacă testarea se efectuează pe o granulă de agregat,reculul este mai mare, iar dacă aceasta se efectuează pe un gol sau pe ogranulă neaderentă, valoarea reculului este mai mică. Stratul de betoncarbonatat de la suprafaţa elementului testat conduce la valori mai mari alereculului, ca şi o suprafaţă uscată, chiar dacă interiorul betonului este umed.

METODA BAZATĂ PE PENETRAREA BOLȚURILOR

În această metodă, rezistenţa betonului este apreciată prin corelareacu adâncimea de penetrare a unui bolţ, care se împlântă în beton prinîmpuşcare sau lovire. Metoda se utilizează pentru determinarea omogenităţiibetonului şi a rezistenţei acestuia. Există mai multe variante ale metodei,unele măsurând capătul neînglobat al bolțului iar altele măsurând adâncimeagăurii lăsate de acesta în beton.

Metoda măsurării capătului neînglobat (Windsor probe-test) constăîn împlântarea in beton cu ajutorul unui pistol special, utilizând cartuşe cu oîncărcătură explozivă determinată, a unui bolţ de 6,3 mm diametru şi 79,5mm lungime. Prin măsurarea capătului rămas neînglobat, pe o curbă decalibrare determinată experimental, se apreciază rezistenţa la compresiunea betonului testat. Rezultatele determinărilor depind de natura agregatelor,ca şi de situaţia când bolţul pătrunde într-un agregat mare, caz în careadâncimea de penetrare este mult mai mică. Din aceste motive, pentru oevaluare corectă a situaţiei, este necesar un număr mare de testări.

INVESTIGAȚII COMPLEXEMETODE DIRECTE IN SITU

METODA BAZATĂ PE SMULGEREA UNEI ANCORE

Această metodă constă, în principiu, în evaluarea rezistenţeibetonului prin măsurarea efortului depus pentru smulgerea unei ancorefixată într-o gaură forată în beton. Funcţie de modul în care se fixeazăancora şi de dispozitivul de aplicare a forţei, s-au dezvoltat trei variante aleacestei metode:

Prima variantă (constă în smulgerea unei ancore fixată prinexpandare într-o gaură de 6 mm diametru, la 20 mm adâncime. Smulgereaancorei se realizează prin strângerea piuliţei pe un suport tripod cu 80 mmdistanţă între reazeme, cu ajutorul unei chei dinamometrice. A doua variantăeste cea în care, ancora fixată în beton prin diferite mijloace (prinexpansiune sau răşini epoxidice) este extrasă cu un dispozitiv hidraulicaşezat pe un suport inelar.

A treia variantă constă în măsurarea forţei de extragere a uneiancore fixate prin expansiunea unui inel de formă specială.

METODA BAZATĂ PE SMULGEREA UNUI DISC

Această metodă constă în evaluarea rezistenţei betonului prinmăsurarea efortului depus pentru smulgerea unui disc cu diametrul de 50mm fixat de suprafaţa betonului prin lipire cu răşini epoxidice. Şi aceastămetodă se aplică în două variante: discul se lipeşte pe suprafaţa circularădelimitată prin forare cu carotiera sau discul se lipeşte direct pe suprafaţabetonului. Pentru acelaşi beton, rezistenţele obţinute prin aplicarea celei de adoua variante sunt mai mici datorită măririi numărului de secţiuni posibile derupere.

Prin această metodă, se obţine direct rezistenţa la întindere abetonului, cea de compresiune determinându-se prin corelare cu rezultateleobţinute pe probe, relaţia dintre acestea depinzând de vârsta betonului,mărimea şi tipul agregatelor, condiţiile de întărire, umiditate etc.

METODA BAZATĂ PE RUPEREA UNEI CAROTE

Metoda a fost elaborată în Suedia şi constă în evaluarea rezistenţei

betonului prin măsurarea forţei aplicate lateral necesare pentru desprinderea

din element a unei carote de 70 mm adâncime.

Ruperea carotei prin încovoiere laterală se efectuează cu ajutorul

unei pompe hidraulice manuale. Corelaţia între forţa de rupere prin

împingere laterală si rezistenţa la compresiune a betonului, se obţine

trasând o curbă de calibrare pe cilindri sau cuburi.

Cercetări mai recente au determinat influenţa diferitelor caracteristici

ale betonului (tip de ciment şi agregate, raportul apă-ciment, vârsta

betonului, condiţiile de întărire).

METODA BAZATĂ PE EXTRAGEREA DE CAROTE

Datele cele mai complete şi mai apropiate de cele reale se obţin peprobe extrase din elemente, procedeul utilizat fiind extragerea prin forare, cuforeze speciale a unor probe cilindrice (carote) de diferite diametre şilungimi. Aceste probe se încearcă în laborator, determinându-se rezistenţa lacompresiune, precum şi alte proprietăţi fizico-chimice şi caracteristici alebetonului din lucrare.

Carotele se încearcă de obicei în laborator, dar s-au experimentat şimetode de încercare în situ a carotelor. Una din aceste metode constă înintroducerea carotei într-un cilindru metalic, etanşat faţă de carotă la capete,în care se creează o presiune prin introducerea unui gaz. Astfel, carota estesolicitată la întindere, mărimea efortului fiind calculată funcţie de presiuneagazului în momentul ruperii.

O metodă simplă, aplicabilă în situ la carote dar şi la bucăţineregulate de beton extrase din element, este cea în care forţa decompresiune se aplică punctiform. Aparatul de încercat utilizează o pompămanuală.

METODE DE INVESTIGARE ÎN PROFUNZIME

METODA INDUCŢIEI ELECTROMAGNETICE PENTRU DEPISTAREA ARMĂTURII

Metoda constă în inducerea în beton a unui câmp electromagneticcare, modificându-şi intensitatea in dreptul armaturii, determină poziţiaacestuia. Cu aparatul numit pahometru (profometru), prezenţa armăturii estesemnalată de devierea acului indicator, putându-se determină şi grosimeastratului de acoperire cu beton şi a diametrului armăturii.

Metoda este foarte eficientă în vizualizarea interioruluielementelor de beton, prin intermediul acesteia obţinându-se o harta adefectelor si poziţiei armăturilor. Funcţie de grosimea elementelorinvestigate, se utilizează instalaţii cu radiaţii X (pentru grosimi până la 45mm) sau (pentru grosimi mai mari).

Iradiind elementul cu un fascicol de radiaţii, se pot vizualiza pe oplacă fotografică dispusă pe partea opusă feţei iradiate golurile din beton,zonele segregate, fisurile, rosturile de turnare, straturile cu caracteristicidiferite și armăturile. Deoarece toate acestea apar pe placa fotograficăîntr-un singur plan, poziţia lor în profunzimea elementului trebuiedeterminată prin expuneri succesive din poziţii diferite.

Prin radiografiere se vizualizează şi straturile de beton afectatede coroziune şi se poate efectua controlul injectării canalelor la elementecu armătură postîntinsă.

METODA BAZATĂ PE RADIOGRAFIEREA ELEMENTELOR

METODA RADAR

Metoda se aplică la investigarea elementelor cu o faţă accesibilă(plăci sau pereți).

În principiu, metoda se bazează pe proprietatea impulsurilor

electromagnetice de scurtă durată de a fi reflectate de suprafaţa defectelor

sau armăturilor întâlnite în cale. Impulsurile sunt emise de un generator, prin

intermediul unei antene dispusă la suprafaţa betonului care şi recepţionează

ecoul, determinând astfel durata de propagare a impulsului, între momentul

emisiei şi recepţiei vizualizată apoi prin intermediul unui înregistrator grafic.

Tehnologii mai sofisticate permit înregistrarea ecoului şi color.

Metoda se recomandă pentru determinarea grosimii plăcilor de

beton accesibile pe o singură parte (la drumuri) şi a grosimii stratului la

sisteme multistratificate.

METODA TERMICĂ

Metode termice de determinare a defectelor se aplică, în special, laplăcile la care există acces doar pe o singură faţă şi se bazează peproprietatea betonului de a emite diferenţiat căldura acumulată într-operioadă diurnă de însorire, funcţie de prezenţa defectelor structurale înmasa sa.

Măsurarea câmpului de temperatură (termometrie) sau vizualizareaacestuia prin radiaţiile infraroşii (termografie) emise la suprafaţa elementului,oferă o hartă a zonelor cu degradări (segregări, goluri, exfolieri ale stratuluide acoperire etc.).

Echipamentul de termografiere în infraroşu este compus dintr-osursă de putere la care se ataşează camera de înregistrare în infraroşucapabilă de a oferi o imagine pe un monitor, camera video şi un computercapabil de a prelucra şi suprapune imaginile, astfel încât să se poată sesizadiferenţele de temperatură de până la 0,10 C. Testările sunt însă influenţatede condiţiile atmosferice. Metoda este standardizată în SUA pentrudeterminarea degradărilor la plăcile podurilor, dar poate fi utilizată şi pentrucontrolul faţadelor la clădiri.

METODA MĂSURĂRII DIFERENȚEI DE POTENȚIALPE ARMĂTURI

Metoda se bazează pe măsurarea diferenţei de potenţial dintre unpunct de pe armătură şi un electrod de referinţă. Electrodul de referinţă esterealizat dintr-o bară de cupru în soluţie de sulfat de cupru, contactul cubetonul realizându-se prin intermediul unui material spongios (burete). Acestelectrod este legat la borna pozitivă a unui voltmetru, în timp ce bornanegativă este conectată de armătura dezgolită într-un punct. Prin măsurareadiferenţei de potenţial într-o reţea de puncte, se poate trasa o hartă cu liniilede potenţial egal (fig. 2.41.b), rezultatele măsurătorilor interpretându-seastfel:

pentru potenţial de peste 350 mV, este foarte ca posibil procesul decoroziune să fie foarte activ (probabilitate 90%);

pentru potenţial între 200 mV şi 350 mV, există incertitudini privindcoroziunea armăturii (probabilitate 50%);

pentru potenţial mai mic de 200 mV, este foarte probabil să nu existeproces corosiv pe armătură (probabilitate 95%).

METODA MĂSURĂRII REZISTIVITĂȚII BETONULUI

Deoarece metoda măsurării potenţialului pe armătură nu permitedeterminarea vitezei de coroziune, cercetări recente [98] au evidenţiatposibilitatea determinării vitezei de coroziune a armăturii prin măsurarearezistivităţii betonului.

Rezultate satisfăcătoare au fost obţinute prin utilizarea unui montajcu patru electrozi, curentul indus prin electrozii laterali fiind măsurat întreelectrozii centrali. Rezultatele măsurătorilor pot fi interpretate în felulurmător:

pentru rezistivitate mai mare ca 20 k·cm, viteza de coroziune este neglijabilă;

pentru rezistivitate între 10 şi 20 k ·cm, viteza poate fi considerată mică;

pentru rezistivitate între 5 şi 10 k ·cm, viteza de coroziune este ridicată;

pentru rezistivitate mai mică de 5 k ·cm, viteza de coroziune este foarte mare.

Trebuie menţionat faptul că măsurătorile sunt influenţate de maimulţi factori (stratul de beton carbonatat de la suprafaţa betonului,prezenţa sărurilor sau a unui strat superficial cu rezistivitate scăzută),motiv pentru care metoda se recomandă a fi utilizată împreună cu cea amăsurării potenţialului, rezultatele necesitând competenţă în interpretare.

METODE DE DETERMINARE A PROPIETATILOR FIZICE SI CHIMICE ALE BETONULUI

METODA CU NEUTRONI PENTRU DETERMINAREA UMIDITĂȚII

Această metodă se bazează pe posibilitatea determinării

procentului de atomi de hidrogen aflaţi în masa unui material bombardat cu

neutroni rapizi şi numărarea neutronilor lenţi, formaţi în urma interacţiunii

neutronilor rapizi cu atomii de hidrogen conţinuţi în apa legată fizic sau

chimic din beton, compus ce conţine cantitatea predominantă de hidrogen.

Sondele de suprafaţă furnizează informaţii reprezentative pentru o

adâncime între 10 ... 15 cm.

METODA ABSORBŢIEI UNDELOR ELECTROMAGNETICE PENTRU DETERMINAREA

UMIDITĂȚII

Metoda se bazează pe proprietatea moleculelor de apă, bipolare,de a se orienta în sensul câmpului electromagnetic. Dacă acesta îşischimbă orientarea cu o anumită frecvenţă, dipolii nu mai reuşesc săurmărească această schimbare, energia absorbită ajungând să fie nulă.Aparatele construite pe acest principiu sunt compuse dintr-un emiţător şi unreceptor radar care, aşezate de o parte şi de alta a elementului măsoarăatenuarea undelor în element. Determinarea umidităţii în situ presupunetrasarea unor curbe de calibrare, prin măsurarea atenuării undelor cestrăbat materiale având umiditate cunoscută.

Determinând cantitatea de apă legată fizic şi chimic (prin metodabazată pe încetinirea neutronilor rapizi) şi a apei libere din beton prinmetoda electromagnetică se creează posibilitatea determinării cantităţii deciment cuprinse în unitate de volum.

METODA MĂSURĂRII REZISTENŢEI ELECTRICE PENTRU DETERMINAREA UMIDITĂȚII

Instrumentele moderne, cu gabarit redus şi care afişează directumiditatea materialului la suprafaţa elementului sau în adâncime,utilizează ca principiu măsurarea constantelor dielectrice ale materialuluifuncţie de câmpul magnetic, ţinând cont şi de influenţa eventualelorimpurităţi (sare de exemplu) conţinute în apă.

METODE DE DETERMINARE A PERMEABILITĂŢII

PERMEABILITATEA LA APĂ În situ, permeabilitatea betonului se poate aprecia prin măsurarea

cantităţii de apă absorbită de beton în unitatea de timp pe unitatea desuprafaţă sau prin măsurarea duratei în care un volum de apă determinateste absorbit de beton. Pentru determinarea absorbţiei se utilizeazădispozitive montate pe suprafaţa betonului sau în găuri forate, apapenetrând normal sau sub presiune.

PERMEABILITATEA LA AERPermeabilitatea la aer a betonului determinată în situ, poate fi

definită ca fiind durata în care aerul, penetrând prin beton, determină orevenire a presiunii într-o cavitate din beton sau într-o incintă delimitatăetanş pe suprafaţa betonului până la o anumită valoare, apriori impusă.

Determinarea permeabilităţii la aer se poate efectua şi prinmăsurători la suprafaţa betonului, caz în care se delimitează cu ajutorulunei ventuze lipite, un spaţiu vacumant. Timpul de revenire a presiuniipână la o valoare determinată funcţie şi de porozitatea betonului,reprezintă o măsură a permeabilităţii la aer a acestuia.

INVESTIGAȚII DE LABORATOR

Tipuri de probe prelevate din structură

Probele prelevate din structură pot fi prelevate prin dislocarea dematerial sau colectarea unor resturi de materiale provenite din elementeledegradate, prin extragerea de carote sau a unor elemente întregi, lademolare.

Materialul dislocat dintr-un element provine de obicei din stratulde acoperire cu beton a armăturii sau din rugina de pe armătură.

Probele astfel obţinute se izolează în pungi de plastic, notându-sepoziţia exactă şi condiţiile de extragere, data extragerii, primele observaţiivizuale etc., pe acestea putându-se efectua analize chimice pentrudeterminarea concentraţiilor de substanţe penetrate în beton şi analizepetrografice.

În cazul în care, proba prelevată are un volum suficient pentru aputea fi prelucrată prin tăiere şi şlefuire sub formă de cuburi sau plăci,acestea pot fi folosite pentru determinări de rezistenţă, permeabilitate saudifuzie.

Carotele extrase din elemente se pretează la investigaţiicomplexe, pentru determinarea caracteristicilor fizice şi chimice alebetonului cât şi a rezistenţei la compresiune.

Prin metode gravimetrice se poate determina volumul golurilor dinbeton, natura şi cantitatea agregatelor, eventual pe sorturi şi în final, cu ooarecare precizie, raportul a/c. De asemenea, prin analize efectuate lamicroscopul cu polarizare sau prin difracţia razelor X se pot determinaconstituenţii pietrei de ciment.

Pentru efectuarea analizelor chimice, materialul din carotă sedesface în felii (de 10 mm grosime de exemplu), prin tăiere sau spargere,analizându-se miezul acestora, deoarece la tăiere, prin temperaturilefoarte mari dezvoltate prin frecarea forezei şi a răcirii cu apă învelişulsuperficial al carotei se alterează. În acest mod se poate obţine o imaginemult mai corectă a penetrării substanţelor agresive în beton.

Pe carote se determină rezistenţele betonului, modulul deelasticitate, rezistenţa la îngheţ-dezgheţ, permeabilitatea, coeficientultermic, acestea putând fi corelate cu analizele chimice şi petrografice.

Rezultă evident că, analizele pe carote dau cele mai detaliate şicredibile informaţii asupra caracteristicilor materialului într-un element, darprezintă dezavantajul că sunt scumpe şi în plus, nu este posibilăextragerea de carote din toate zonele semnificative la un element.

Elementele prelevate din construcţii pot fi încercate doar, în cazulîn care se dezafectează structura respectivă (altfel, încercarea seefectuează în situ), informaţiile culese pe această cale servind pentruaprecieri efectuate la elemente similare, sau exploatate în condiţii similare.Determinările efectuate în situ se corelează cu cele efectuate în laborator,confirmarea acestora realizându-se prin urmărirea comportării subîncărcare a elementului, până la pierderea capacităţii portante.

Testările de coroziune efectuate în laborator urmăresc, în principal,două aspecte şi anume: determinarea mecanismului de coroziune şiprognozarea desfăşurării în timp a fenomenelor.

Aceasta presupune adoptarea unei metode sau metodologiiadecvate, cu valabilitate, pe cât posibil generală, prin care acestefenomene să fie evidenţiate şi comparate cu un etalon. Proba etalon ceamai concludentă este cea expusă condiţiilor reale, deci în situ, timpîndelungat. Cum determinările de laborator se efectuează rapid, devineevident că nu se poate beneficia practic de acest etalon, pentru caretrebuie căutate regulile de extrapolare a rezultatelor la cazurile reale. Înacest sens, trebuie rezolvate o serie de probleme legate de:

tipul de material utilizat (pastă, mortar sau beton); forma şi dimensiunile epruvetelor; numărul de epruvete şi vârsta la care se încearcă; condiţiile de degradare şi de expunere a epruvetelor; gradul de maturizare al epruvetelor; perioada în care observaţiile trebuie să se desfăşoare; condiţiile de agresivitate; alte variante ce intră în interacţiune (stări de eforturi, fisurare).

DETERMINĂRI DE COROZIUNE

Mai trebuie menţionate două aspecte esenţiale în privinţainterpretării rezultatelor şi cercetărilor de laborator şi anume:

imposibilitatea exprimării rezultatelor printr-o mărime măsurabilădin cadrul unei unităţi comune, impune adoptarea unor scări carenu pot fi decât relative;

extrapolarea rezultatelor obţinute în condiţii de laborator lasituaţiile reale din teren, nu poate fi făcută decât cu o oarecareaproximaţie.

În principiu, toate determinările de rezistenţă, de laborator,prevăzute de standarde, normative sau instrucţiuni pentru betoane noise pot efectua şi în cazul studiilor de durabilitate. De asemenea, aproapetoate încercările în situ se pot reproduce şi în laborator.

O caracteristică importantă a betonului, ce nu poate fi evaluatădirect în situ, este modulul de elasticitate static, care se determină înlaborator pe carote.

DETERMINĂRI DE REZISTENȚĂ

DETERMINAREA CARACTERISTICILOR FIZICE

În laborator se pot determina principalele caracteristici fizici ai

betonului:

porozitatea

densitatea

măsurarea temperaturii (la care o probă de beton a fost expusă în

timpul unui incendiu)

difuzia

permeabilitatea la lichide

permeabilitatea la gaze.

ANALIZE CHIMICE

Analizele chimice efectuate pe betoane şi armături sunt foarte

importante pentru evaluarea durabilităţii elementelor şi trebuie să

elucideze următoarele aspecte:

identificarea agentului coroziv;

determinarea adâncimii de penetrare;

concentraţia agentului coroziv în beton şi pe armătură;

modificările în compoziţia chimică a betonului şi armăturii.

PRELUCRAREA STATISTICĂ A DATELOR EXPERIMENTALE

Prelucrarea rezultatelor obţinute la măsurătorile efectuate peelemente cu degradări, ridică probleme deosebite, în a discerne dinmulţimea de valori măsurate pe cele care caracterizează într-adevărmaterialele degradate, de cele rezultate din erori de măsurare. În acestsens, trebuie stabilite:

zonele de pe element/structură în care se efectuează determinările, numărul acestor zone şi numărul şi tipul de metode aplicate pentru determinare.

Aceste elemente se apreciază la început pe baza observaţiilorvizuale şi depind de pregătirea şi experienţa specialistului, pe parcurs,funcţie de rezultatele obţinute, acestea putând fi modificate.

STABILIREA NUMĂRULUI DE DETERMINĂRI

Numărul de determinări necesar aprecierii calităţii medii a unuimaterial sau proces poate fi calculat cu relaţia:

F - este un număr ce corespunde unei probabilităţi foarte scăzute, cadiferenţa dintre rezultatele obţinute la testări şi rezultatul considerăriituturor caracteristicilor şi condiţiilor de exploatare a elementului, să nufie mai mari ca E (pentru o probabilitate de 4,5%, F = 2);

’0- abaterea standard apreciată; E - eroarea maximă permisă între rezultatele determinărilor si rezultatul

considerării tuturor caracteristicilor şi condiţiilor de exploatare aelementului.

n FEo

2

Pentru aplicarea relaţiei, este necesară cunoaşterea prealabilă,empirică a câtorva mărimi, cum ar fi abaterea standard sau un raport,chiar aproximativ, între numărul determinărilor caracteristicilor reale alematerialului şi cele alterate. Aceste mărimi se pot aprecia pe bazaexperienţei sau a unor determinări preliminare.

Mărimea abaterii standard poate fi modificată pe parcursulefectuării încercărilor, iar numărul de determinări se măreşte sau semicşorează pentru obţinerea nivelului de încredere impus.

După cum se observă, relaţia este orientativă, dar poate apreciaordinul de mărime al numărului de determinări necesare, fiind aplicabilă,în primul rând, pentru determinările de rezistenţă, care trebuie însăcompletate cu determinările fizice şi chimice.

PRELUCRAREA STATISTICĂ A DATELOR

Prelucrarea statistică a datelor experimentale se efectueazăprin metode, în general clasice, cunoscute. Problemele care apar încazul evaluării caracteristicilor materialelor degradate se referă la douăaspecte, şi anume:

stabilirea graniţelor (intervalelor), care să delimiteze valorilecaracteristicilor determinate;

diferenţierea, dintre valorile reale ale rezultatelor şi celedeterminate, de erori de măsurare şi/sau interpretare, având învedere că acestea pot coincide în cazul materialelor cudegradări.Zonele degradate se pot delimita de cele nedegradate prin

impunerea mărimii abaterii pătratice medii faţă de valoarea mediecalculată pe o anumită zonă.

În ceea ce priveşte decelerarea valorilor corect măsurate pematerialul degradat, de eventualele erori de măsurare, aceastarămâne, de fapt, în seama specialistului care, pe baza coroborării maimultor date observate, poate face această operaţie.

PRELUCRĂRI STATISTICE SIMPLE

Prelucrarea cu metode statistice clasice a datelor reprezentând o

mulţime de valori Xi determinate, implică calcularea:

- mediei valorilor:

- abaterii standard:

Rezultatele obţinute se interpretează funcţie de precizia impusă,

pentru creşterea căreia se poate aplica o metodă de eliminare a datelor

afectate de erori aberante.

nX

X i

1nXX

s i

Dacă, pentru analizarea unei mărimi, cum ar fi rezistenţa lacompresiune, se notează cu:

푅 - rezistenţa medie Rmin - rezistenţa minimă acceptabilă; p - factorul de probabilitate care caracterizează procentul de

determinări ce pot fi sub valoarea Rmin; - abaterea standard,

se poate scrie:

Cunoscând calitatea betonului impusă de proiect şi procentul(sau numărul) admis de probe (determinări) sub limita acceptabilă (înconformitate cu standardele în vigoare, funcţie de tipul elementului şi alstructurii, importanţa clădirii etc.), se poate calcula valoarea medienecesară a parametrului măsurat (respectiv rezistenţa la compresiune abetonului).

minR R p

minRR

p

Cunoscând valorile 푅 (determinate la testare), Rmin (impuse deproiect) şi (calculat) se determină p, valoare pe baza căreia seestimează procentul de determinări sub valoarea limită. Se pot astfelcompara valorile proiectate ale caracteristicilor materialelor, cu celedeterminate experimental şi se pot trasa zonele cu diferite procentaje aledeterminărilor peste sau sub limitele stabilite.

PRELUCRĂRI STATISTICE DETALIATE

Acestea se pot efectua atunci când se dispune de determinări aleaceleiaşi caracteristici, efectuate prin diferite metode. În acest caz seaplică relaţii din statistica bayesiană, prin care estimările existente (celeproiectate, de exemplu) sau obţinute printr-o anumită metodă saucombinaţii de metode, considerate estimări apriori sunt utilizate pentru onouă estimare, aposteriori.

REZISTENŢA MEDIE CALCULATĂ PE BAZA DETERMINĂRILOR PE CAROTE ŞI INFORMAŢII APRIORI

(DIN PROIECT)

Densitatea de repartiţie a distribuţiei normale (Gauss) arezistenţei betonului la compresiune este:

unde:R - este rezistenţa la compresiune (variabila aleatoare) - abaterea standard푅 - valoarea medie a rezistenţei.

2

21

2 RR21exp)(2f(x)

În teoria bayesiană, rezistenţa medie se consideră, de asemenea,variabilă aleatoare, pentru care densitate de repartiţie este:

unde:푅 - este valoarea medie a rezistenţei (variabilă aleatoare)apr - abaterea standard apriori pentru RRapr - valoarea medie apriori pentru R.

În final, se obţin pentru valoarea rezistenţei şi abaterii standard, expresiile:

2

apr

apr21

2apr

RR21exp)(2)Rf(

2apr

2o

apr2apr

2o

apo1n

R1Xn

R 2o

2apr

2apr

2o2

apo n

unde:Rapo - este valoarea rezistenţei aposteriori,휎 - abaterea standard aposteriori,푋 - media aritmetică a celor n rezistenţe determinate pe carote,휎 - abaterea standard prescrisă (acceptată) a rezistenţei.

REZISTENŢA MEDIE CALCULATĂ PE BAZA DETERMINĂRILOR PE CAROTE, A VITEZEI ULTRASUNETELOR SI INFORMAŢII

APRIORI

Viteza ultrasunetelor se converteşte în rezistenţă a betonuluiprintr-o curbă de calibrare de forma:

E(x|v) = v

unde:x - este rezistenţa la compresiune,v - viteza ultrasunetelor,, - constante.

Eroarea de calibrare (apreciată ca fiind constantă) este dată derelaţia:

unde m este numărul de determinări utilizate la trasarea curbei decalibrare.

Distribuţia vitezei ultrasunetelor este reprezentată de valoareamedie şi abaterea standard (Sv)2.

Variaţia valorii medii a rezistenţei la compresiune apreciată prinviteza ultrasunetelor este dată de relaţia:

2m

1iiii

2v|x )v|E(xx

2m1

v

i2

2Ei S

vv1mv|x

Exprimând mai departe distribuţia normală (gaussiană) a valorilorîn funcţia densităţii de repartiţie pentru valoarea medie a vitezeiultrasunetelor, E(x|v) şi abaterile standard: (x|v)2 + (Ei)2 în prima etapăşi (x|v)2 + (Ei)2 + (o)2 = (Si)2 în a doua etapă, şi aplicând relaţiilebayesiene pentru a exprima rezistenţa medie aposteriori a betonului, seobţin relaţiile:

2apr

r

1i2Si

n

1i2Si

2Si

ii2apr

r

1i2Si

apr

apo1/1

1/)v|x(E1/R

R

r

1i2Si

2apr

r

1i2Si

apr2apo

1/1

1/

Considerând aceste valori la rândul lor ca fiind apriori şicombinându-le cu valorile rezistenţei determinate pe carote, prin aplicarearelaţiilor de la paragraful precedent se obţine o valoare aposteriori finală arezistenţei betonului.

EVALUAREA NIVELULUI DE SIGURANȚĂ A CLĂDIRILOR

Evaluarea construcțiilor existente implică elucidarea a douăaspecte fundamentale, și anume:

aprecierea rezervelor de capacitate portantă a elementelor/structuriica urmare a degradărilor suferite;

aprecierea duratei de exploatare a construcției în ipoteza în care seadoptă sau nu măsuri de reabilitare și/sau protecție.

Evaluarea nivelului de siguranță a clădirilor existente se face în trei fazedistincte:

faza de culegere a datelor preliminare faza de investigare a degradărilor faza de evaluare a rezervelor de capacitate portantă și a duratei

estimate de exploatare.

EVALUAREA PRIN MIJLOACE SIMPLE A NIVELULUI DE DEGRADARE A

ELEMENTELOR

Evaluarea prin mijloace simple a nivelului de degradare implică

definirea unor scări de degradare, plecându-se de la nivelul de degradare

nesemnificativă și ajungându-se până la nivelul de degradare foarte

gravă.

Termenii mai sus menționați au conotații vagi și pot prezenta

diferențe de la caz la caz, funcție de persoana care face evaluarea. În

aceste condiții, deoarece determinările simple nu pot oferi o precizie

satisfăcătoare, ele sunt utilizate pentru stabilirea complexității investigațiilor

ulterioare.

GRADUL DE DEGRADARE LA FISURARE

DEFORMAȚII REZIDUALE ASOCIATESTĂRII DE FISURARE

DEFORMAȚII REZIDUALE ASOCIATEGRADULUI DE DEGRADARE LA STRUCTURILE DIN CADRE

DEFORMAȚII REZIDUALE ASOCIATEGRADULUI DE DEGRADARE LA STRUCTURILE DIN DIAFRAGME

INFLUENȚA DEGRADĂRILOR BETONULUI DIN STÂLPI ASUPRA CAPACITĂȚII PORTANTE

INFLUENȚA ARMĂTURILOR DEGRADATE ASUPRA CAPACITĂȚII PORTANTE

Procesul de evaluare propriu-zisă a rezervelor de capacitateportantă cuprinde:

verificarea exigenţelor de conformare şi alcătuire structurală; verificarea condiţiilor pe care trebuie să le îndeplinească

elementele nestructurale, instalaţiile, echipamentele, utilajele etc.; cuantificarea stării de degradare a construcţiei produse de acţiuni

seismice şi neseismice; verificarea condiţiilor de rezistenţă structurală; verificarea condiţiilor de deformabilitate structurală.

Pe baza rezultatelor evaluării calitative şi a evaluării prin calcul sestabileşte vulnerabilitatea construcţiei în ansamblu şi a părţilor acesteia,respectiv, riscul seismic, ca indicator al efectelor probabile alecutremurelor caracteristice amplasamentului asupra construcţiei analizate.

STABILIREA REZERVELOR DE CAPACITATE PORTANTĂ

Stabilirea riscului seismic pentru o anumită construcţie se faceprin încadrarea acesteia într-una din următoarele patru clase de risc:

Clasa Rs I, din care fac parte construcţiile cu risc ridicat deprăbuşire la cutremurul de proiectare corespunzător stării limităultime;

Clasa Rs II, în care se încadrează construcţiile care sub efectulcutremurului de proiectare pot suferi degradări structurale majore,dar la care pierderea stabilităţii este puţin probabilă;

Clasa Rs III, care cuprinde construcţiile care sub efectulcutremurului de proiectare pot prezenta degradări structurale carenu afectează semnificativ siguranţa structurală, dar la caredegradările nestructurale pot fi importante;

Clasa Rs IV, corespunzătoare construcţiilor la care răspunsulseismic aşteptat este similar celui obţinut la construcţiile noi,proiectate pe baza prescripţiilor în vigoare.

Evaluarea siguranţei seismice şi încadrarea în clasele de riscseismic se face pe baza a trei categorii de condiţii care fac obiectulinvestigaţiilor şi analizelor efectuate în cadrul evaluării. Măsura în carecele trei categorii de condiţii sunt îndeplinite este cuantificată prinintermediul a trei indicatori, care sunt:

gradul de îndeplinire a condiţiilor de conformare structurală şialcătuire a elementelor structurale şi a regulilor constructivepentru structuri care preiau efectul acţiunii seismice. Acesta senotează cu R1 şi se denumeşte prescurtat gradul de îndeplinirea condiţiilor de alcătuire seismică;

gradul de afectare structurală, notat cu R2, reprezintă o măsurăa degradărilor structurale produse de acţiunea seismică şi de altecauze;

gradul de asigurare structurală seismică, notat cu R3, reprezintăraportul între capacitatea şi cerinţa structurală seismică. Acestindicator se determină pentru starea limită ultimă (ULS).Valorile celor trei indicatori se asociază cu o anumită clasă de

risc ajutând la stabilirea concluziei finale privind răspunsul seismicaşteptat şi încadrarea într-o anumită clasă de risc seismic, precum şi înstabilirea deciziei de intervenţie.

Indicatorul R1 ia valori pe baza punctajului atribuit fiecărei categoriide condiţii de alcătuire, dat în lista specifică tipului de construcţie analizat,din anexa corespunzătoare a Normativului P100-3/2008.

Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcţiaanalizată, asociate celor patru clase de risc seismic, în limita unui punctajmaxim R1,max = 100, corespunzător unei construcţii care îndeplineşteintegral toate categoriile de condiţii de alcătuire.

Indicatorul R2 ia valori pe baza punctajului atribuit diferitelorcategorii de degradări structurale şi nestructurale, dat în lista specificătipului de construcţie analizatnormativului P100-3/2008.

Sunt stabilite patru intervale ale scorului realizat de construcţiaanalizată, asociate celor patru clase de risc seismic, în limita unui punctajmaxim R2,max = 100, corespunzător unei construcţii cu integritateaneafectată de degradări.

Indicatorul R3 evidenţiază capacitatea de rezistenţă şi dedeformabilitate a structurii, în ansamblu, în raport cu cerinţele seismice şise determină la nivelul de la baza structurii. Modul de evaluare agradului de asigurare seismică depinde de metodologia de evaluare,după cum urmează.

Metodologia de nivel 1

Indicatorul R3 se determină în termeni de rezistenţă, cu relaţiile:

푅 =푣푣

în care: 푣 este valoarea de referinţă admisibilă a efortului unitar

tangenţial în elementele verticale; valoarea 푣 se dă în anexa Bdin Normativul P100-3/2008.

푣 este efortul unitar tangenţial mediu calculat conform punctului6.7.2(6) din Normativul P100-3/2008.

Metodologia de nivel 2

Se determină valorile individuale ale indicatorului R3j, pentrufiecare din elementele structurale, cu relația:

푅 =푅

퐸 ∙ 푞în care:

푅 este efortul secţional capabil, în elementul j 퐸 este efortul secţional de proiectare, în elementul j 푞 este factorul de comportare specific al elementului structural j,

dat în anexa B din Normativul P00-3/2008.Indicatorul R3 la nivelul structurii se determină, cu relaţia:

푅 =∑푉 ,

∑푉 , /푞în care:

푉 , este forţa tăietoare capabilă a elementului vertical j 푉 , este forţa tăietoare în elementul j, obţinută pe baza valorilor

din spectrul de răspuns neredus 푞 este factorul de comportare specific al elementului structural j.

Metodologia de nivel 3

Indicatorul R3 se determină în termeni de deplasare, cu relația:

푅 =푑푑

în care: 푑 este deplasarea laterală ultimă (capabilă) a structurii la nivelul

considerat caracteristic (de regulă la vârful construcției) 푑 este deplasarea laterală impusă structurii de cutremur, la

același nivel.Încadrarea construcției în clase de risc seismic în baza valorilor

R3 se face conform tabelului următor.

Durata de serviciu a unei construcții reprezintă perioada de timp

în care toate proprietățile clădirii se mențin la valori acceptabile în

condițiile unei întrețineri curente.

Deoarece degradarea betonului armat este un fenomen complex

cu multe variabile, durata de serviciu poate fi afectată de erori mari,

valoarea acesteia fiind de obicei una pur informativă.

În procesul de estimare a duratei de serviciu pentru un element

sau o construcție trebuie să se țină cont de:

acțiunile fizice, chimice și biologice din mediul de exploatare;

caracteristicile materialelor utilizate:

influența defectelor structurale.

ESTIMAREA DURATEI DE SERVICIU

Evaluarea duratei de serviciu se poate face prin următoarele

metode:

evaluarea bazată pe experiență;

evaluarea prin comparații cu situații similare;

evaluarea prin încercări accelerate;

evaluarea prin modelare matematică a procesului de degradare;

evaluarea prin analize stochastice.

O structură durabilă trebuie să satisfacă cerinţele de aptitudine de

exploatare, de rezistenţă şi de stabilitate pe întreaga durată de utilizare

din proiect, fără vreo pierdere semnificativă de funcţionalitate nici lucrări

de întreţinere neprevăzute excesive.

Protecţia armăturilor împotriva coroziunii depinde de

compactitatea, de calitatea şi de grosimea stratului de acoperire, pe de-o

parte, şi de fisurare pe de altă parte.

Compactitatea şi calitatea acoperirii sunt obţinute prin controlul

valorii maximale a raportului apă/ciment şi de conţinutul minim de ciment;

ele pot fi asociate unei clase minime de rezistenţă a betonului.

ASIGURAREA DURABILITĂȚII PENTRU CONSTRUCȚIILE NOI

Condiţiile de expunere sunt condiţiile fizice şi chimice la care este

expusă structura, în plus faţă de acţiunile mecanice.

Acoperirea cu beton este distanţa între suprafaţa armăturii (incluzând

agrafele şi etrierii, precum şi armăturile suprafaţă, dacă este cazul) cea mai

apropiată de suprafaţa betonului şi aceasta din urmă.

Acoperirea nominală trebuie specificată pe planuri. Se defineşte ca

acoperirea minimă cmin plus o suplimentare care ţine seama de toleranţele de

execuţie Dcdev.

Stratul de acoperire minim cmin trebuie prevăzut pentru a garanta :

o bună transmitere a forţelor de aderenţă;

protecţia armăturilor împotriva coroziunii;

rezistenţă la foc convenabilă.

Valoarea utilizată pentru acoperirea minimă cmin este cea mai mare

dintre valorile care satisfac în acelaşi timp cerinţele referitoare la aderenţă şi

condiţiile de mediu.

cmin b – acoperirea minimă faţă de cerinţele de aderenţă;

cmin dur – acoperirea minimă faţă de cerinţele de mediu;

Dcdur,y – marjă de siguranţă;

Dcdur,st – reducerea acoperirii minime în cazul oţelului inoxidabil;

Dcdur,add – reducerea acoperirii minime în cazul unei protecţii suplimentare.

Clasa structurală ce corespunde unei durate de utilizare din proiect

egală cu 50 de ani și clasele de beton din tabelul de mai jos, este clasa S4.

Clasa structurală minimă recomandată este clasa S1.

Stabilirea clasei de rezistență finală se face cu ajutorul tabelului de mai

jos. Clasa structurală minimă recomandată este clasa S1.

Valoarea recomandată Dcdur,y =0.

Valoarea recomandată Dcdur,st =0.

Valoarea recomandată Dcdur,add =0.

În cazul unui beton turnat pe şantier în contact cu alte elemente de

beton (prefabricate sau turnate pe şantier), acoperirea minimă în raport cu

interfaţa poate fi redusă la valoarea corespunzând celei cerute pentru aderenţă,

sub rezerva că :

betonul aparţine cel puţin clasei de rezistenţă C25/30;

expunerea suprafeţei de beton la mediul exterior este de scurtă durată (<

28 zile);

interfaţa este făcută rugoasă.

În cazul unui beton turnat în contact cu suprafeţe neregulate, se

recomandă în general, să se mărească acoperirea minimă luând o marjă mai

mare pentru calcul. Se recomandă să se aleagă o mărire în raport cu diferenţa

cauzată de iregularitate, acoperirea minimă trebuind să fie cel puţin egală cu k1

mm pentru un beton turnat în contact cu un sol care a fost pregătit (inclusiv prin

beton de egalizare) şi k2 mm pentru un beton turnat în contact direct cu solul.

Valorile recomandate ale lui k1 şi k2 sunt 40 mm şi respectiv 75 mm.

În cazul feţelor exterioare neregulate (beton cu agregate aparente, de

exemplu), se recomandă să se mărească acoperirea minimă cu cel puţin 5 mm.

Valoarea lui Dcdev se stabilește astfel:

atunci când fabricaţia este supusă unui sistem de asigurare a calităţii în

care supravegherea include măsurarea acoperirii, este posibil să se reducă

marja de calcul pentru toleranţele de execuţie astfel încât:

atunci când se poate garanta utilizarea unui aparat de măsură foarte precis

pentru supraveghere precum şi respingerea elementelor neconforme

(elemente prefabricate, de exemplu), se poate reduce marja de calcul

pentru toleranţe de execuţie astfel încât: