Infrastructuri

12.1. Prevederi generale

Infrastructura cuprinde elementele substructurii si fundatiile.

Fundatiile, considerate ca elemente care transmit eforturile la terenul de fundare, sunt tratate în capitolele 4 11. Prevederile privind fundatiile, prezentate în continuare, considera efectele determinate de conlucrarea acestora în ansamblul infrastructurii.

12.1.1. Clasificarea infrastructurilor dupa modul de comportare la actiuni seismice

. Infrastructuri cu comportare elastica, la constructiile proiectate sa dezvolte deformatii plastice în cazul actiunilor seismice exclusiv în suprastructura. În acest caz, infrastructura nu se conformeaza cerintelor specifice menite sa îi asigure o comportare ductila. Rezistenta infrastructurii este calibrata cu solicitarile transmise de suprastructura plastifiata.

. Infrastructuri ductile la constructiile în care, prin calibrarea capacitatilor de rezistenta, deformatiile plastice se dezvolta si în substructura. Zonele potential plastice ale infrastructurii se proiecteaza astfel încât sa prezinte o comportare favorabila în domeniul postelastic (deforma&# 23223v216x 355;ii limita mai mari, fara degradare de rezistenta etc.).

În cazul încarcarilor gravitationale nu se admite ca terenul de fundare, fundatiile si elementele substructurii sa fie degradate, adica rezistenta la actiuni verticale sa fie micsorata ca urmare a deformatiei plastice dezvoltate în infrastructura ductila.

De regula, mecanismele de disipare a energiei induse de cutremur bazate pe dezvoltarea de articulatii plastice în elementele infrastructurii nu elimina în totalitate plastificarea suprastructurii, deci vor fi adoptate doar daca conduc la comportari structurale avantajoase verificabile.

12.1.2. Clasificarea infrastructurilor dupa modul de solicitare a terenului de fundare

În gruparile fundamentale de încarcari toata suprafata fundatiilor trebuie sa fie în contact cu terenul de fundare (arie activa 100%); presiunile pe teren sa fie cât mai uniforme.

Distributia de presiuni pe terenul de fundare în cazul gruparilor speciale de încarcari care cuprind si actiuni seismice pot fi:

- presiuni pe toata suprafata talpii fundatiei (fundatie fara desprinderi de pe teren);

- compresiuni pe o portiune limitata a talpii fundatiei, când fundatia se desprinde partial de pe teren.

Aria activa a talpii fundatiei trebuie sa respecte urmatoarele limite în cazul gruparilor speciale   de încarcari:

- la constructii la care distributia de presiune pe teren pentru ansamblul fundatiilor este cvasiliniara (constructii cu subsol rigid, turnuri cu o singura fundatie, castele de apa, silozuri etc.), aria activa (A_a) minima este 0.80 din suprafata fundatiei; rotirea ansamblului constructiei pe teren, în gruparile speciale de încarcari, se va limita la 0.005 radiani; rotirea fundatiei pe teren se determina considerând caracteristicile terenului de fundare corespunzatoare actiunilor statice;

- constructiile rezemate pe fundatii izolate (structuri în cadre etc.) vor avea pentru fiecare fundatie aria activa minima

12.2. Schematizarea încarcarilor pentru calculul infrastructurii

Încarcarile transmise infrastructurilor se stabilesc conform prevederilor de la pct. 5.

Actiunile transmise de suprastructura la elementele infrastructurii pot fi considerate pentru calculul static astfel:

- daca înaltimea sectiunii transversale a elementului vertical (h) respecta conditia (12.1), eforturile transmise infrastructurii se pot considera aplicate punctual, în centrul de greutate al sectiunii elementului vertical (fig.12.1.a):

unde: h_p este înaltimea sectiunii transversale a peretelui substructurii, înaltimea sectiunii transversale în zona de rezemare a elementului vertical;

- daca conditia (12.1) nu este realizata, actiunile transmise de elementul vertical, în gruparile speciale de încarcari, se considera ca în figura 12.1.b; în gruparile fundamentale de încarcari se admit simplificari ale schemei de încarcare a infrastructurii.

Fig. 12.1 Încarcari transmise infrastructurii

12.3. Calculul eforturilor în elementele infrastructurii

Eforturile în elementele infrastructurii constructiilor se determina pentru încarcarile precizate   la punctul 12.2.

Eforturile din fazele intermediare de executie ale constructiei vor fi considerate la proiectarea infrastructurilor (fig.12.2). Se recomanda ca prin masuri adecvate de etapizare a executiei etc. precizate în proiect, solicitarile infrastructurii în fazele intermediare sa fie inferioare solicitarilor rezultate din calculul ansamblului constructiei.

Fig. 12.2 Solicitari ale elementeleor infrastructurii în faze intermediare de executie ale constructiei

Daca conditiile de exploatare ale constructiei, de teren de fundare, tasari diferentiale etc. determina si alte situatii de încarcare semnificative, acestea vor fi luate în considerare la proiectarea elementelor structurale (fig. 12.3).

12.3.1. Schematizarea pentru calcul a infrastructurii

Modelarea infrastructurilor pentru calculul eforturilor se va adapta caracteristicilor sistemului structural al constructiei precum si influentelor determinate de proprietatile mecanice ale terenului de fundare.

Schematizarea pentru un calcul riguros implica considerarea ansamblului suprastructura, infrastructura si terenul de fundare. Calculul eforturilor implica utilizarea de programe de calcul specializate în care structura este "fidel" modelata iar terenul de fundare este considerat ca un mediu continuu.

Fig. 12.3 Solicitari ale elementelor infrastructurii datorita încarcarii excentrice a fundatiilor

Sunt recomandate urmatoarele modelari simplificate ale infrastructurii pentru calcul:

- infrastructurile alcatuite din pereti de beton armat, planseu/plansee si fundatii tip radier general se modeleaza în ansamblu prin metoda elementelor finite, calculul fiind abordabil cu programe specializate; infrastructura se caracterizeaza prin rigiditate si rezistenta apreciabile la momente de torsiune în sectiuni verticale; terenul de fundare se poate modela ca un mediu elastic tip Winkler; eforturile în elementele infrastructurii se determina prin integrarea eforturilor în elementele finite;

- infrastructurile alcatuite din pereti de beton armat, planseu peste subsol si fundatii continue sub pereti se pot modela ca un sistem de grinzi de fundare rezemate pe mediu elastic tip Winkler;

- infrastructurile alcatuite din grinzi de fundare si fundatii izolate pot fi modelate în calcul ca un sistem de bare cu reazeme elastice (incastrari partiale).

12.3.2. Schematizarea pentru calcul a peretilor cu goluri ai infrastructurilor

La peretii infrastructurilor care se pot modela ca un sistem de grinzi pe mediu elastic, zonele cu goluri se pot considera în calculul static astfel:

goluri mari care reduc sectiunea transversala de forfecare cu mai mult de 1/4 din aria de forfecare totala, la care diagrama de momente încovoietoare nu se anuleaza pe latimea golului (fig. 12.4.a);

. goluri mari la care diagrama de momente încovoietoare se anuleaza pe latimea golului (fig. 12.4. b);

goluri mici care reduc sectiunea de forfecare cu mai putin de 25% din aria totala de forfecare (fig. 12.5).

12.3.3. Schematizarea terenului de fundare pentru calcul infrastructurilor

Daca în calculul eforturilor infrastructura poate fi considerata ca un sistem de grinzi de fundare sunt admise modelarile date la capitolul 8.

12.4. Dimensionarea elementelor infrastructurii

Elementele de beton armat ale infrastructurilor se dimensioneaza în concordanta cu prevederile generale din reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90.

a)      Goluri mari

cazul în care diagrama de momente încovoietoare nu se anuleaza pe deschiderea golului

b)      Goluri mari

cazul în care diagrama de momente încovoietoare se anuleaza pe deschiderea golului

Fig. 12.4

Fig. 12.5 Goluri mici în peretii infrastructurilor

12.4.1. Verificarea planseelor

Planseele care conlucreaza în ansamblul infrastructurilor sunt solicitate cu sarcini semnificative în planul lor (comportare specifica de diafragma orizontala) si cu încarcari normale pe plan (comportare de planseu).

Diafragmele orizontale se verifica si la eforturile locale în zonele de intersectie cu elementele structurale verticale (pct. 12.5).

Verificarea sectiunilor de beton si de armatura este definita în reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90. În calcul se va considera efectul combinat al solicitarilor specifice planseelor si diafragmelor orizontale.

Armaturile de centura se dimensioneaza considerând valoarea maxima a fortei taietoare din peretii structuali (fig.12.6).

Fig.12.6

12.4.2. Verificarea peretilor

Verificarea peretilor va considera solicitarile determinate de participarea la preluarea eforturilor infrastructurii si a incarcarilor aplicate direct acestora (împingerea pamântului, presiunea apelor subterane etc.).

Dimensionarea sectiunilor de beton si de armatura este definita în reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90. În calcul se va considera efectul combinat al solicitarilor specifice.

Verificarile specifice grinzilor pereti se vor aplica în situatiile în care comportarea peretilor infrastructurilor este asimilabila acestora:

- diagrama de momente încovoietoare se anuleaza la distante mai mici decât înaltimea sectiunii;

- eforturile unitare verticale (s_z) sunt semnificative pentru solicitarea peretelui.

12.4.3. Verificarea peretilor în zonele de discontinuitate

12.4.3.1. Intersectii de pereti structurali ai infrastructurii cu rezemari indirecte

Intersectiile de pereti cu forma în plan L, T etc., de regula fara elemente verticale încarcate axial, pot realiza rezemari indirecte care impun si verificari ale armaturilor de suspendare.

Reactiunea maxima transmisa prin intersectia de pereti determina armatura de suspendare necesara (fig. 12.7).

Aria de armatura de suspendare A_as este:

unde: F - forta taietoare transmisa între pereti cu planuri mediane intersectate;

R_a - rezistenta de calcul a armaturii de suspendare.

Armatura de suspendare se ancoreaza în zona de dezvoltare a diagonalelor comprimate din beton.

Sectiunea de beton a peretilor se verifica ca în sectiunile curente.

Fig. 12.7 Rezemari indirecte - dispunerea armaturilor de suspendare

12.4.3.2. Intersectii de pereti si plansee la infrastructuri (sectiuni prefisurate)

Verificarea intersectiilor dintre pereti si plansee la forta taietoare considera forta de lunecare maxima transmisa prin rostul de turnare - sectiune prefisurata.

Forta de lunecare rezulta din verificarea ansamblului infrastructurii (pereti, plansee, fundatii)  la încovoiere cu forta taietoare (fig. 12.8).

Forta de lunecare unitara se poate aproxima ca fiind constanta între sectiunea de moment încovoietor maxim si sectiunea de moment nul sau sectiunile de aplicare a fortelor   concentrate semnificative.

Daca planseele transmit momente încovoietoare semnificative la pereti (reazeme marginale etc.)   se vor verifica sectiunile de beton si armaturi ale peretilor si planseelor.

Armaturile se vor ancora conform regulilor specifice nodurilor.

Fig.12.8 Distributii de efoturi unitare considerate în verificarea la lunecare

a sectiunilor prefisurate (rosturi orizontale de turnare)

12.4.3.3. Pereti cu goluri

Golurile în pereti se recomanda sa aibe colturile rotunjite sau tesite.

Golurile de mici dimensiuni se recomanda sa fie de forma circulara si cofrate cu teava de otel.

Armarea peretelui în zona cu goluri la moment încovoietor se face având ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90. Alcatuirea sectiunilor compuse din pereti, plansee si fundatii si schema de armare, cu armaturi cuprinse în centuri, distribuite în pereti, placi si fundatii impune calculul la încovoiere cu metoda generalizata, aplicabila prin utilizarea de programe specializate.

Pentru verificarea sectiunilor cu goluri la forta taietoare, sectiunea de beton trebuie sa asigure respectarea conditiei:

Armatura verticala de bordaj a golurilor mari (fig. 12.9) se dimensioneaza cu relatia:

În sectiunea curenta armatura verticala se dimensioneaza ca etrieri, avand ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90.

Armatura longitudinala (orizontala A_ao), distribuita pe înaltimea sectiunii peretelui,   va respecta minimum:

Procentele minime de armatura sunt:

- armatura transversala verticala  0.20%

- armatura longitudinala distribuita pe înaltimea sectiunii 0.15%

- armatura longitudinala concentrata la marginea sectiunii (sus/jos) 0.20%.

Fig. 12.9 Armatura verticala de bordaj a golurilor mari

12.4.4. Verificarea fundatiilor

Verificarea fundatiilor va considera eforturile sectionale (moment încovoietor, forta taietoare, moment de torsiune si forta axiala) determinate de participarea acestora la infrastructura si de transmitere a încarcarilor la terenul de fundare.

Verificarea sectiunilor de beton si armatura se face conform prevederilor din reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90.

12.5. Transmiterea eforturilor la infrastructura prin intermediul planseelor - "efectul de menghina"

12.5.1. Prevederi generale

Transmiterea eforturilor (M, Q) la infrastructura se realizeaza prin efect de menghina daca elementele verticale ale suprastructurii, care transmit fortele orizontale, intersecteaza cel putin doua plansee ale infrastructurii, rigide si rezistente, cu deplasari neglijabile în plan orizontal   (fig. 12.10a si b).

Fixarea elementelor verticale prin efectul de menghina (fig. 12.11) se realizeaza daca sunt îndeplinite urmatoarele conditii:

a) conectarea dintre elementul vertical si planseul superior poate asigura transmiterea fortei   de legatura (lunecare);

b) planseul superior poate prelua forta transmisa prin efectul de încastrare - conditia de rezistenta la forta taietoare si moment încovoietor a diafragmei orizontale superioare;

c) rezistenta la forta taietoare a elementului vertical pe portiunea dintre elementele care realizeaza efectul de menghina;

d) preluarea fortei orizontale de catre planseul inferior sau de catre fundatia elementului vertical;

e) existenta unor elemente verticale rigide (pereti ai infrastructurii) care sa poata prelua reactiunile planseelor si sa le transmita terenului de fundare (fundatii suficient lestate etc.).

Stâlpii de beton armat la care se realizeaza efectul de menghina sunt, de regula, conectati cu planseul superior prin riglele de cadru. În aceste situatii verificarea la lunecare a sectiunilor de conectare precum si a eforturilor în diafragma superioara realizata de planseul superior   nu este semnificativa.

Fig. 12.10

Fig. 12.11

12.5.2. Elemente de calcul, dimensionare si verificare

12.5.2.1. Transmiterea fortei de lunecare la planseul superior (fig. 12.12)

Valoarea de calcul a fortei de lunecare (forta transmisa planseului superior L_s) este:

unde: Q_as- forta taietoare în elementul vertical al suprastructurii, asociata mecanismului de plastificare la actiuni seismice;

Q_inf - forta taietoare care se dezvolta în elementul vertical sub planseu; valoarea de calcul se determina acoperitor:

Valoarea fortei taietoare care se dezvolta în elementul vertical, sub planseul superior este dependenta de gradul de încastrare asigurat de fundatie (fig. 12.12 a) si de schema de rezemare asigurata de planseele subsolurilor (fig. 12.12 b si c), în interactiune cu restul peretilor substructurii.

Fig. 12.12

12.5.2.2. Verificarea sectiunilor de conectare la lunecare

Efortul tangential mediu t_med pe suprafata de lunecare se limiteaza la:

unde: L_s - forta de lunecare calculata cu (12.6);

A_wf - suprafata sectiunii de forfecare (lunecare) dintre elementul vertical si planseu (placa); daca suprafata de contact perete - planseu este insuficienta se poate realiza o centura (fig. 12.11 si fig. 12.13b); sectiunea de beton si armatura longitudinala a centurii se verifica la efortul axial determinat de forta transmisa planseului;

R_t - rezistenta de calcul la întindere a betonului.

Verificarea la lunecare va lua în considerare efectele determinate de prezenta golurilor din plansee, prin reducerea corespunzatoare a sectiunilor de forfecare în zona de conectare si în verificarea planseelor ca diafragme orizontale.

12.5.2.3. Armatura în zona de conectare

Armatura de conectare din planseu dispusa perpendicular pe planul de lunecare, calculata în concordanta cu reglementarea tehnica de referinta STAS 10107/0-90, este cel putin:

Armatura se dispune pe lungimea de transmitere corespunzatoare sectiunilor de lunecare   (fig. 12.13).

Fig. 12.13

12.5.2.4. Rezemarea elementului vertical la partea inferioara.

Blocarea deplasarilor si preluarea reactiunilor de la partea inferioara se poate asigura de catre fundatii (independente, retele de grinzi sau radier) sau de o diafragma orizontala (planseu intermediar de subsol).

Forta taietoare din elementul vertical (perete, stâlp) se considera cu valoarea data de relatia 12.11 si se considera la determinarea reactiunii aplicate fundatiei sau diafragmei orizontale de la partea inferioara.

În cazul fundatiilor independente, daca forta orizontala (Q_inf) verifica conditia (12.10), atunci fundatia se fixeaza în plan orizontal prin legaturi cu diafragme orizontale sau grinzi ("centuri")   de fundare.

2.5. Verificarea elementului vertical (stâlp, perete) pe înaltimea infrastructurii se face având ca referinta reglementarea tehnica STAS 10107/0-90.

Efortul tangential mediu este limitat la valoarea:

13. Reglementari tehnice de referinta