Capitolul 1 ALCĂTUIREA
GENERALĂ ŞI CLASIFICAREA CONSTRUCŢIILOR. CONDIŢII TEHNICE
1.1. Introducere
Construcţiile sunt produse imobile care se folosesc în general acolo unde au fost create, fiind legate direct de terenul pe care sunt amplasate. a mplasate. Rolul construcţiilor este de a crea un mediu artificial cu condiţii optime pentru adăpostirea oamenilor şi desfăşurarea activităţilor umane, adaptat necesităţilor impuse de utilizatori. Mediul natural prezintă condiţii climatice foarte diferite de la o zonă geografică la alta, în timp ce mediul artificial, realizat în spaţiul construit, se caracterizează prin parametri specifici, detenninaţi de metabolismul uman, respectiv de specificul diferiţilor utilizatori definiţi în sens larg (oameni, animale, păsări, plante, obiecte, materiale etc), implicaţi în activitatea umană.
1.1.1. Generalităţi privind materialele de construcţii Orice construcţie trebuie să fie rezistentă, stabilă şi durabilă la diversele solicitări la care este supusă î n timpul exploatării. Aceste condiţii pot fi asigurate prin alegerea şi folosirea corespunzătoare a materialelor de construcţii. Materialele de construcţii se clasifică în următoarele categorii: - piatră naturală pentru construcţii; - lianţi anorganici minerali şi organici (bituminoşi); - mortare şi betoane de ciment; - produse din lemn pentru construcţii; - produse din metal pentru construcţii; - produse ceramice pentru construcţii; - materiale pentru izolaţii (hidrofuge, termice, fonice, anticorosi ve); - materiale pentru zugrăveli şi vopsitori.
1
Materialele de construcţii din piatră naturală se împart în două mari categorii: materiale din piatră masivă (elemente de zidărie, materiale pentru placaje şi pavaje) şi mat eriale granulare sau agregate naturale (nisipurile, pietrişurile, piatra spartă). Agregatele naturale neprelucrate se extrag, de regulă, din balastiere, sub formă de nisip natural (de balastieră), pietriş natural şi balast. Agregatele naturale prelucrate sunt fie materiale obţinute prin concasarea sau prin măcinarea diverselor roci, fie agregate naturale de balastieră cu proprietăţii îmbunătăţite. Lianţii anorganici (minerali), reprezintă materialele naturale sau artificiale pulverulente care prin amestecare cu
Materialele de construcţii din piatră naturală se împart în două mari categorii: materiale din piatră masivă (elemente de zidărie, materiale pentru placaje şi pavaje) şi mat eriale granulare sau agregate naturale (nisipurile, pietrişurile, piatra spartă). Agregatele naturale neprelucrate se extrag, de regulă, din balastiere, sub formă de nisip natural (de balastieră), pietriş natural şi balast. Agregatele naturale prelucrate sunt fie materiale obţinute prin concasarea sau prin măcinarea diverselor roci, fie agregate naturale de balastieră cu proprietăţii îmbunătăţite. Lianţii anorganici (minerali), reprezintă materialele naturale sau artificiale pulverulente care prin amestecare cu apă sau soluţiile apoase ale unor săruri, dau o pastă plastică, care cu timpul se întăreşte sub acţiunea unor procese fizico chimice transformându-se într-un corp rigid cu aspect de piatră. Lianţii se folosesc la legarea între ele a materialelor granulare (nisip, pietriş) sau a materialelor unitare (cărămizi, plăci, blocuri etc) în vederea obţinerii diferitelor element e de construcţii. Lianţii anorganicii pot fi clasificaţi în nehidraulici şi hidraulici. Lianţi nehidraulici sau aerieni sunt lianţii care se întăresc numai în mediu uscat, iar după întărire nu rezistă la acţiunea apei (ex. var, ipsos). Lianţii hidraulici se întăresc în mediu umed sau chiar în apă, iar după întărire rezistă la efectul dizolvant al apei, care nu modifică forma exterioară a pietrei rezultate (ex. cimentul). Lianţii organici (bituminoşi) au o compoziţie complexă, cu consistenţă de la fluidă la solidă, în funcţie de temperatură, de culoare brun -închis până la negru, cu aderenţă la alte materiale şi cu proprietăţi liante. Prin încălzire, bitumul semisolid sau solid se fluidifică, permiţând punerea lui în operă, după care prin răcire manifestă un proces de întărire, solidificându -se. Lianţii bituminoşi sunt utilizaţi atât la executarea lucrărilor de hidroizolaţii, cât şi ca material protector, dispus în straturi subţiri pe betoane, oţel etc. Mortarele sunt amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi nisip, care se întăresc aerian sau hidraulic în funcţie de natura liantului utilizat. Clasificarea mortarelor: - După domeniul de folosire: - mortare de zidărie; - mortare de tencuială. - După natura lianţilor: -ciment, var-ipsos); mortare pe bază de var (var -ciment, - mortare pe bază de ciment (ciment -var); - mortare pe bază de ipsos (ipsos -var). - După rezistenţa la compresiune: M4, M10, M25, M50, 100 (cifrele indicând rezistenţa minimă la compresiune la 28 zile, în N/cm ) Betoanele sunt produse artificiale cu aspect de conglomerat care se obţin în urma întă ririi unor amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi agregate (nisip şi pietriş sau piatră spartă). Clasificarea betoanelor : - După destinaţie: - betoane pentru construcţii civile şi industriale; - betoane pentru construcţii hidrotehnice; - betoane pentru drumuri; - betoane cu destinaţii speciale (antiacide, refractare, decorative, izolatoare etc) - După consistenţă: - betoane cu consistenţă vârtoasă (conţinut redus de apă de amestec) - betoane cu consistenţă plastică (conţinut mai mare de apă de amestec) - betoane cu consistenţă fluidă (conţinut mare de apă de amestec)
mai jos: Tabel 1.1
CORESPONDENŢA DINTRE CLASELE DE BETOANE CONFORM (NE 012/99 C140/86) ŞI MARCA BETOANELOR Nr. crt.
Clasa de rezistenţă
Clasa conf. C140/86
Marca betonului
0 1 2 3 4 5 6 7
1 C 4/5 C 8/10 C 12/15 C 16/20 C 20/25 C 25/30 C 30/37
2 Bc 5 Bc 10 Bc 15 Bc 20 Bc 25 Bc 30
3 B 75 B 150 B 200 B 250 B 300 B 400
8
C 35/45
9 10
C 40/45 C 45/55
Bc 50
B 450
11 12 13 14
C 50/60 C 2,8/3,5 C 6/7,5 C 18/22,5
Bc 60 Bc 3,5 Bc 7,5 Bc 22,5
B 700 B 50 B 100
15 16
C 28/35 C 32/40
Bc 35 Bc 40
B 450 B 500
Cifrele din coloana 2 şi 3 indică rezistenţa medie minimă la compresiune (în N/cm ) 1.1.2 Produse din beton - Blocuri mici din B.C.A. (beton celular autoclavizat). Produsele din beton celular sunt produse ale prizei şi întăriri ( de regulă accelerate prin autoclavizare) a formelor realizate dintr-un amestec de liant (ciment, var, ghips), agregate minerale grele (nisip) sau uşoare (cenuşă de termocentrală), căruia i se imprimă o structură celulară prin înglobarea unui volum de gaz, structură cu o mare cantitate de pori (până la 85% din volum). Structura celulară a betoanelor se obţine printr -un adaos în amestecul de beton de substanţe spumogene (spumobetoane) sau de substanţe generatoare de gaz (gazbetone). - Plăcile de pavaj, au formă pătrată, cu latura de 250...400 mm şi grosimi de 28...55mm. Se alcătuiesc din două straturi: un strat de rezistenţă şi un strat superior, de uzură. - Produse pentru placaje, se folosesc pentru placarea suprafeţelor orizontale şi verticale la interior, acestea sunt: plăcile, plintele şi scafele din beton mozaicate. - Borduri din beton - Tubulatură pentru canalizări
1.1.3 Produse din lemn pentru construcţii Produsele din lemn utilizate ca materiale de construcţie, după modul în care prin prelucrare îşi păstrează sau nu structura iniţială se clasifică în: produse care păstrează structura materialului lemnos din care provin (produse brute, produse semifinite, produse finite); produse care nu păstrează structura materialului lemnos din care provin (produse obţinute prin valorificarea superioară a lemnului). Produse lemnoase brute Lemnul rotund pentru construcţii - este utilizat pentru schele, şarpante, împrejmuiri etc. Buştenii pentru piloţi - se folosesc în fundaţii la unele construcţii şi lucrări hidrotehni ce. Produse semifinite din lemn - se obţin prin cioplire şi prin debitarea lemnului rotund. Cheresteaua rezultă prin debitarea lemnului rotund în direcţie longitudinală, cu feţe plane şi paralele două câte două. După dimensiunile secţiunii transversale şi raportul dintre grosime şi lăţime, produsele de cherestea sunt: scânduri, dulapi, grinzi, şipci şi rigle. Furnirul - se obţine prin decuparea lemnului rotund de foioase, cu ajutorul unor maşini speciale, în foi subţiri (0.4...6mm). Placajul se obţine prin încleierea cu adeziv de calitate a unui număr impar de foi de furnir, astfel dispuse încât fibrele a două foi consecutive să formeze un unghi de 90°. Produse finite din lemn - sunt produse care se folosesc direct în construcţie, fără a suferi vreo modific are de formă. Scândurile fălţuite (fig. 1) - se obţin din lemn de răşinoase rindeluite pe faţa văzută. Falţurile de la canaturi servesc la îmbinarea scândurilor pentru r ealizarea ealizarea pardoselilo pa rdoselilor. r.
Fig. 1 3
Duşumele cu lambă şi uluc (fig. 1') se produc din scânduri şi dulapi de răşinoase şi sunt folosite la pardoselile încăperilor de locuit. Pentru o bună îmbinare a lor sunt prevăzute cu o lambă care pătrunde într -un uluc.
Fig. r Parchetul este o lamelă din lemn masiv, tare din specii foioase (stejar, fag, etc), cu feţe plane paralele şi netede, profilată pe părţile laterale şi la capete, care prin asamblare constituie o pardoseală parchetată. Şiţa şi şindrila - se confecţionează prin despicare, din lemn rotund sau din deşeurile rezultate la debitarea cherestelei. Şiţa se prezintă sub forma unor plăcuţe dreptunghiulare simple, iar şindrila sub formă de pană, având pe muchia groasă un uluc pentru îmbinare. Se folosesc la executarea acoperişurilor, înlocuind ţiglele. Produse obţinute prin valorificare superioară a lemnului - se obţin prin modificarea structurii şi compoziţiei materialului lemnos, indiferent de specie, obţinându -se produse cu car acteristici acteristici superioare.
Plăcile din aşchii de lemn (PAL) - se obţin prin presarea la temperatură şi presiune a unei mase lemnoase din aşchii de lemn aglomerate cu un adeziv sintetic. Se folosesc la diferite lucrări de tâmplărie, la pereţii de compartimentare, pardoseli, diferite straturi izolatoare. izolatoare. Plăcile fibrolemnoase (PFL) se obţin din fibre de lemn obţinute pe cale mecanică, care se împâslesc cu un adez iv. Aceste plăci pot fi utilizate ca material termoizolant şi fonoizolant sau ca substrat de pardoseli.
1.1.4 Produse din metal pentru construcţii Produsele din metal se obţin din metale şi aliaje feroase (fontă şi oţelul) ş i neferoase (aluminiul, cuprul, zincul, plumbul etc şi aliajele lor). Produsele din oţel utilizate în construcţii sunt produse laminate la cald sau la rece şi se pot clasifica în: - Produsele din oţel pentru construcţii metalice şi din beton (vezi tabelul 1.2). Din oţelurile de uz general pentru construcţii se obţin prin laminare o serie de produse folosite în construcţiile metalice şi în construcţiile din beton cu armătură rigidă. Tabel 1.2 Tipuri de produse din oţel pentru construcţii şi confecţ ii metalice
4
- Produse din oţel pentru beton beto n armat. Pentru realizarea armăturilor utilizate la betonul armat se folosesc: - bare din oţel carbon obiş nuit, tip OB 37 cu diametrul de 6.. .40 mm; - sârmă trasă netedă (STNB) cu diametrul de 3...10mm; - sârmă trasă profilată pentru beton armat (STPB), cu diametrul de 3... 10 mm; - oţel beton cu profil PC 52 şi PC60 cu două nervuri longitudinale diametral opuse şi nervuri elicoidale la distanţe egale, înclinate faţă de nervurile longitudinale şi cu diametre de 6...40 mm utilizat ca armătură de rezistenţă.
Produse metalice cu tije cilindrice pentru asamblări Şuruburile - sunt folosite la asamblări demontabile. Ele pot fi: şuruburi pentru metale - numite şuruburi metalice şi şuruburi pentru lemn. Niturile - folosite la realizarea asamblărilor nedemontabile Cuiele - folosite pentru construcţii pot fi: cuie pentru lemn (folosite pentru lucrări de dulgherie); cuie pentru tablă, cuie pentru rabit (cu cioc); cuie-scoabe etc. Scoabele servesc la asamblări ale pieselor de lemn la care mijlocul principal de îmbinare (cep, prag, dorn) nu împiedică deplasările pe orice direcţie. 1.1.5 Produse ceramice pentru construcţii Produsele ceramice pentru construcţii sunt materiale neglazurate, care se fabrică din argile obişnuite sau refractare cu adaosurile necesare (nisip, apă). în categoria produselor ceramice intră: cărămizile pentru construcţii, materiale ceramice pentru învelitori etc. Cărămizi pentru construcţii - sunt produse ceramice colorate, cu structură poroasă. Pentru realizarea zidăriilor se utilizează diferite tipuri de cărămizi. Cărămizile pline presate - sunt produse masive, poroase, prevăzute cu găuri de uscare (al căror volum total nu depăşeşte 15% din volumul cărămizi). Cărămizile pline se fabrică în două tipuri ale căror dimensiuni (în mm) sunt: 240X115X63; 240X115X88. 240X115X88. Cărămizile şi blocurile cu goluri verticale (GV) - golurile cu formă cilindrică sau prismatică şi sunt perpendiculare pe faţa de aşezare (faţa mare) a cărămizilor. Cărămizile şi blocurile ceramice cu goluri orizontale (GO) ■
Materiale ceramice pentru învelitori Din categoria materiale materialelor ceramice utilizate pentru învelitori fac parte: ţiglele, olanele şi coamele. Aceste produse se obţin din argile fuzibile, prelucrate prin presare în tipare sau prin tragere prin filiera presei cu melc. După uscare se ard la 900... 1 000 C. Ţiglele şi coamele pot fi impregnate, colorate în masă sau glazurate cu glazuri transparente sau opace, incolore sau divers colorate. Ţiglele, după formă şi modul de obţinere sunt de trei categorii: ţigle -solzi trase prin filieră, ţigle cu jgheab trase şi ţigle cu jgheab presate. Ţiglele trase şi ţiglele presate sunt ţigle profilate. Olanele - se prezintă sub formă de jgheaburi tronconice. Fixarea lor se execută cu ajutorul unor clame metalice. Coamele - sunt folosite pentru fixarea ţiglelor de -a lungul muchiilor acoperişului, precum şi pentru etanşarea învelitorii la muchii.
1.1.6 Materiale pentru izolaţii Materiale pentru hidroizolaţii - împiedică pătrunderea apei şi a umezelii în elementele de construcţii, scăderea rezistenţelor mecanice şi a rezistenţei la îngheţ -dezgheţ a elementelor de construcţii, împiedică aşadar scăderea durabilităţii construcţiei. Materialele de hidroizolaţii trebuie să fie compacte, impermeabile la apă, rezistente la acţiunea apei, a agenţilor atmosferici şi a variaţiilor de temperatură. Principalele materiale utilizate pentru hidroizolaţii în construcţii sunt: materiale pe bază de bitum (bitumuri, pânzele bitumate, cartoanele bitumate) materiale pe bază de sticlă (împâsliturile din fibră de sticlă bitumate, ţesăturile di n fire de sticlă bit umate). Materiale termoizolante - împiedică schimbul de căldură dintre încăperile unei construcţii sau dintre interiorul şi exteriorul construcţiei. Materialele folosite pentru termoizolaţii se grupează în următoarele tipuri: mortare şi betoane; materiale ceramice; materiale pe bază de diatomit; materiale pe bază de azbest; materiale pe bază de sticlă, zgură şi roci sfiicioase; materiale din lemn, materiale pe bază de polimeri; materiale din plută etc. Materiale pentru fonoizolaţii - au rolul de a asigura un anumit grad de confort acustic în încăperi, prin împiedicarea transmiterii zgomotelor din exterior spre interior sau între încăperi. Aceste materiale sunt de natură anorganică sau organică, cu densitate aparentă mică, poroase, cu pori deschişi, cu bune proprietăţi de absorbţie fonică, folosite sub formă de pâsle, plăci, panouri realizate din vată minerală, lemn, precum şi tencuieli acustice din ciment şi agregate uşoare poroase (fonoabsorbante).
Materialele pentru izolaţii anticorosive - sunt materiale de protecţie a elementelor de construcţii supuse la acţiunea agresivă a agenţilor chimici. Materialele obişnuite pentru protecţia anticorosivă sunt: uleiurile minerale şi vaselinele tehnice; materiale pe bază de bitum. Pentru protecţii speciale anticorosive se utilizează vopsele, emailuri, lacuri şi grunduri anticorosive. 5
1.1.7 Materiale pentru zugrăveli, vopsitorii Materialele de vopsitorie sunt materialele folosite pentru protecţia construcţiilor şi a elementelor de construcţie, contra acţiunilor agresive chimice sau biologice ale mediului înconjurător, în scopuri decorative, ignifuge de întreţinere si de îmbunătăţire a condiţiilor tehnico -sanitare în încăperi etc. Materialele de vopsitorie sunt constituite din substanţe solide şi lichide, între care obligatorie una dintre substanţe este peliculogenă (liant). în compoziţia materialelor pentru vopsitorii intră următoarele materii prime: lianţi, pigmenţi şi materiale ajutătoare. Lianţii pentru vopsele sunt: uleiuri vegetale sicative, răşinile sintetice. Pigmenţii - sunt substanţe minerale colorate pulverulente, insolubile în liant, în apă şi în solvenţi, folosiţi pentru a conferi o anumită culoare materialului de zugrăvit sau vopsit. Materiale ajutătoare - la prepararea materialelor de vopsitor ie se folosesc solvenţii, diluanţi, sicativii etc. Materiale de vopsitorie - după felul cum substanţele solide se dizolvă sau nu în substanţele lichide, materialele de vopsitorie pot fi: grunduri, lacuri, emailuri şi vopsele.
1.2. Alcătuirea generala a construcţiilor 1.2.1. Factori determinanţi concepţia şi alcătuirea construcţiilor Factorii principali care determină concepţia, concepţia, alcătuirea şi modul de execuţie a construcţiilor sunt, în general, omul, activitatea umană şi natura. Omul, indiferent indiferent de zona geografica, g eografica, are nevoie de aceleaşi condiţii fiziologice şi igienice (volume, gabarite, temperatură, temperatură, umiditate, lumină, nivel sonor etc), determinate de anatomia şi fizi ologia sa, în vederea asigurării celor mai bune condiţii de sănătate, activitate, odihnă şi recreere. recreere. Activitatea Activitatea umană, pentru care este destinată construcţia are aspecte foarte diferite. Diversitatea proceselor proceselor funcţionale şi tehnologice, care sporeşte neîncetat odată cu dezvoltarea economică şi cu progresul tehnic şi social, determina marimea si forma spatiilor construite, modul de compartime c ompartimentare ntare si distributie, legaturile pe orizontala si verticala, gradul de iluminare, i luminare, actiunile (fizice, mecanice, chimice si uneori biologice) ce decurg din procesele functionale sau tehnologice, etc. In acelasi timp, realizarea constructiilor constructiilor se face si din considerente considerente de ordin arhitectural si urbanistic. Natura, exercita asupra constructiilor constructiilor actiuni mecanice, fizice, fiz ice, chimice si biologice deosebit de variate, datorita atat conditiilor de clima, cat si datelor specifice amplasamentului. amplasamentului.
Partile principale si elementare componente ale cladirilor Tinand seama de alcatuirea alcatuirea constructiva si rolul structurii, se evidentiaza doua parti principale ale cladirilor: infrastructura si suprastructura. Infrastructura cladirii situata sub cota ±0.00, cuprinde fundatiile, elementele constructive constructive ale subsolului s ubsolului si planseul peste subsol, respectiv numai numai fundatiile in i n cazul cladirilor fara subsol. Executata in buna parte sub nivelul terenului natural, infrastructura vine in contact direct cu terenul asigurand incastrarea in teren si stabilitatea intregii constructii. Prin intermediul fundatiilor infrastructura transmite terenului de fundare toate incarcarile care se actioneaza actioneaza asupra constructiei. constructiei. In cazul constructiilor situate pe terenuri in panta, infrastructura infrastructura se poate realiza sub forma de trepte. Suprastructura Suprastructura cladirii cuprinde toate elementele constructive (verticale si orizontale) situate deasupra cotei ±0.00, inclusiv acoperisul. Suprastructura Suprastructura se realizeaza din elemente care au rolul de a crea spatiile necesare desfasurarii desfasurarii proceselor functionale sau tehnologice, spatiul construit fi ind delimitat in plan orizontal in incaperi de catre pereti si pe verticala in niveluri catre plansee.
Fig. 1.1 Părţile principale ale unei clădiri:
a - teren orizontal (secţiune transversală); b - teren în pantă (secţiune longitudinală). A - infrastructura; B - suprastructură; 1 - fundaţii; 2 - pereţi de subsol; 3 ere i 4 - lan eu este este subso subsoll 5 - lan lan ee cur curen ente te 6 - lan lan eu de od 7 -
Pereţii de pe conturul clădirii, prevăzuţi cu ferestre, sunt pereţi exteriori (sau de închidere). în cazul existenţei subsolurilor, primul planşeu se numeşte planşeul peste subsol, iar ultimul - planşeu! de pod (Fig. 1.1, a) sau planşeul terasă (Fig. 1.1, b), în funcţie de modul de rezolvare constructivă a acoperişului. Planşeele intermediare se numesc planşee curente.
Numerotarea nivelurilor se face de jos în sus astfel: P + n în cazul clădirilor fără subsol, sau în cazul clădirilor cu mansardă, (vezi anexe) respectiv S + P + n în cazul clădirilor cu subsol. Notaţiile S, P şi n desemnând subsolul, parterul (primul nivel) şi numărul de etaje. Mansarda este un etaj alcătuit dintr -o încăpere sau un ansamblu de încăperi locuite aşezate imediat sub acoperiş. In cazul clădirilor pe terenuri în pantă cota ±0,00 se poate fixa la nivelul unde se realizează accesul principal în clădire sau la cel mai jos nivel cu procese funcţionale specifice clădirii respective (de exemplu camere de locuit), care se consideră parterul clădirii. Circulaţia pe verticală (între niveluri) se realizează prin intermediul scărilor. La clădiri civile (de locuit, administrative administrative etc.) cu peste p este patru etaje se prevăd şi lifturi, iar la clădiri industriale prevederea prevederea lifturilor este determinată determi nată de procesele tehnologice, indiferent de numărul de niveluri. La unele clădiri etajate se prevăd la parter spaţii mari care necesită înălţimi mai mari decât ale nivelului curent (de exemplu holul), în multe situaţii aceste spaţii se dezvoltă numai pe o anumită porţiune a parterului şi atunci pe porţiunea rămasă se prevede un etaj parţial care se numeşte mezanin (notat cu M), primul etaj fiind nivelul situat peste parter şi mezanin (Fig. 1.2).
Acoperişul este elementul realizat la partea superioară a clădirilor, fiind cu pod (Fig. 1.1,a) sau de tip terasă (Fig. 1.1 ,bşi 1.2). în cazul construcţiilor care nu adăpostesc procese funcţionale sau tehnologice (poduri, rezervoare, estacade etc), părţile principale sunt aceleaşi: infrastructura (formată (formată din fundaţii) şi suprastructura (care este chiar construcţia propriu zisă).
1.2.2.2. Elementele componente ale clădirilor întreaga clădire, atât infrastructura cât şi suprastructura, este formată din elemente de construcţie. O parte din elemente alcătuiesc structura de rezistenţă a clădirii (numite elemente de rezistenţi sau structurale); o altă parte nu contribuie la realizarea structurii de rezistenţă (numite elemente nestructurale), rolul lor fiind hotărâtor în realizarea spaţiilor corespunzătoare (estetic şi igienic) pentru desfăşurarea proceselor funcţionale sau tehnologice. De asemenea, pentru buna funcţionare a clădirilor sunt necesare Instalaţiile de apă, încălzire, electrice, ventilare, climatizare etc, acestea fiind, de a semenea, semenea, elemente elemente nestructurale. rezistenţă a clădirii. Fiecare element structural a) Elementele structurale formează, în ansamblu, structura de rezistenţă a preia încărcările ce-i revin, în funcţie de poziţia sa concretă în structură. Prin îmbinări se asigură legăturile dintre elementele structurale şi conlucrarea acestora în cadrul structurii, care sub acţiunea încărcărilor ce revin întregii construcţii se comportă ca o structură spaţială complexă.
7
încărcările verticale (sau gravitaţionale) sunt preluate de elementele structurale orizontale ş i transmise elementelor verticale care, la rândul lor, le transmit fundaţilor şi acestea mai departe terenului de fundare. încărcările orizontale (produse de vânt, seism sau datorate instalaţiilor tehnologice) sunt preluate iniţial în mod preponderent de p lanşee şt apoi transmise elementelor structurale verticale, urmând ca prin intermediul fundaţiilor să fie descărcate pe terenul de fundare. Din categoria elementelor structurale fac parte fundaţiile, grinzile, plăcile, stâlpii, diafragmele, arcele, scările , cablurile pentru acoperişuri sau poduri suspendate etc. Fundaţiile sunt elemente care preiau încărcările de la elementele structurale verticale şi le transmit terenului de fundare. Grinzile sunt elemente orizontale (uneori uşor înclinate) de formă liniară (lungimea este mare în comparaţie cu dimensiunile secţiunii transversale), acţionate de încărcări verticale, obişnuit perpendiculare pe axa mediană a grinzii (fig . 1.3, a) Plăcile sunt elemente orizontale (uneori uşor înclinate) de formă plană (grosimea este mică în comparaţie cu celelalte două dimensiuni), acţionate de încărcări verticale de obicei perpendiculare pe planul median al plăcii (Fig. 1.3,b) . Stâlpii sunt elemente liniare verticale (uneori înclinaţi) acţionaţi de încărcări verticale centrice sau excentrice
Fig.1.3. Elemente structurale: a) grindă; b) placă; c) stâlp; d) diafragmă; e) cadru etajat; f) cadru cu un nivel
8 (Fig.l .3.c).
Stâlpii, plăcile şi grinzile pot fi elemente independente însă, în mod obişnuit, acestea se îmbină între ele şi formează elemente structurale complexe. Astfel, stâlpii şi grinzile formează cadre (î n acest caz grinzile se numesc rigle), care pot fi etajate (Fig. 1.5, e) sau cu un singur nivel (Fig. 1.3,f). Cadrele se dispun după ambele direcţii şi împreună cu elementele de rezistenţă ale planşeelor formează structura de rezistenţă a clădirii (structură în cadre).
Diafragmele reprezintă elemente plane verticale (uneori înclinate) acţionate de încărcări situate în planul lor median (Fig.l.3,d). Ansamblul diafragmelor unei clădiri, solidarizate cu elementele de rezistenţă ale planşeelor, formează structura de rezistenţă a clădirii (structură cu diafragme). Grinzile cu zăbrele, (numite şi ferme) sunt elemente structurale alcătuite din elemente liniare (bare) prinse articulat în noduri (Fig. 1.4), caracterizate în general prin deschideri mai mari decât grin zile obişnuite, fiind utilizate la structuri de acoperişuri.
Fig.1.4. Grinzi cu zăbrele: a) dreptunghiulară; b, d) trapezoidală; c) triangulará Arcele sunt elemente curbe utilizate pentru anumite construcţii cu deschideri mari. (fig. 1.5) . ..
9
Fig.1.5. Arce: a) cu trei articulaţii; b) cu două articulaţii; c) dublu încastrat; d) cu tirant
Cablurile sunt elemente liniare flexibile (nu preiau decât eforturi de întindere) utilizate pentru realizarea acoperişurilor cu deschideri foarte mari (de ordinul zecilor de metri) sau a podurilor suspendate (Fig. 1.6).
Fig.1.6. Structuri suspendate: a) schema unui cablu; b) pod suspendat; c) acoperiş suspendat
Scările sunt elemente structurale cu forme diferite în funcţie de forma în plan şi rezolvarea constructivă, cu o contribuţie mai puţin importantă în ansamblul structurii de rezistentă, însă deosebit de importante pentru asigurarea circulaţiei şi mai ales a evacuării rapide şi sigure a persoanelor în caz de per icol (de exemplu incendiu). Reţelele reticulare sunt structuri formate din bare articulate în noduri care în ansamblu formează o structură spaţială (cupolă geodezică) sau o structură spaţială planară (Fig. 1.7).
Fig. 1.7.
Reţea reticulară planară
în unele cazuri se prevăd elemente suplimentare care măresc rigiditatea elementelor structurale (elemente de rigidizare) sau asigură conlucrarea şi stabilitatea elementelor structurale (contravânturi, elemente de legătură), care au un rol secundar la preluarea încărcărilor, însă deosebit de important la realizarea conlucrării şi stabilităţii generale a struc turii. b) Elementele nestructurale au rolul de a realiza confortul adecvat în spaţiile con struite, în conformitate cu specificul proceselor funcţionale sau tehnologice. In funcţie de rolul funcţional, elementele nestructurale pot fi: de compartimentare, închidere, izolare, etanşare şi finisaj, precum şi elementele de instalaţii. Elementele de compartimentare (sau pereţi de compartimentare) au rolul de a delimita pe orizontală spaţiul construit în mod suplimentar faţă de compartimentarea realizată prin pereţii structurali, respectiv compartimentarea în ansamblu în cazul când elementele structural e verticale sunt stâlpi. Aceste elemente trebuie să fie cât mai uşoare deoarece greutatea lor proprie este preluată de elementele de rezistenţă ale planşeelor şi apoi transmisă elementelor structurale verticale. Elementele nestructurale de închidere (sau pereţi cu rol exclusiv de închidere) sunt destinaţi delimitării spaţiului construit faţă de mediul exterior. Aceste elemente trebuie să fie cât mai uşoare deoarece greutatea lor proprie est e preluată de rigle sau console scurte realizate pe conturul clădiri lor. Elementele de izolare şi etanşare asigură protecţia clădirii împotriva transferului de căldură, a transmiterii zgomotului, împotriva umidităţii 22
(precipitaţii atmosferice sau apă subterană din teren), a pătrunderii aerului rece etc. Elementele de izolare şi etanşare se prevăd în alcătuirea constructivă a anvelopei clădirii şi în rosturi (spaţiile libere care rămân la îmbinări), fiind însă necesare şi pentru elemente interioare (pereţi de compartimentare sau planşee) în special pentru izolarea împotriva zgomotelor (izolare fonică) sau izolare termică faţă de încăperi mai reci. Elementele de finisaj creează aspectul final al elementelor de construcţii (structurale şi nestructurale) şi a întregii clădiri, având un rol foarte important la realizarea estetici interiorului şi exteriorului clădirii. Totodată, elementele de finisaj asigură întreţinerea uşoară şi igienică a clădirilor. Elementele de finisaj cele mai importante sunt: tencuielile, placajele, pardoselile, zugrăvelile, vop sitoriile, tapetele, lambriurile, tâmplăria etc. Elementele de instalaţii sunt necesare pentru exploatarea normală a clădirilor. Sunt categorii de instalaţii necesare în toate tipurile de clădiri civile (de exemplu pentru apă şi încălzire) precum şi instalaţii specifice folosite la clădiri mai importante (de ventilare şi condiţionare a aerului). La clădiri industriale şi agrozootehnice există o mare diversitate de instalaţii, în funcţie de natura şi complexitatea proceselor tehnologice.
Instalaţii interioare de alimentare cu apă Branşamentul - este conducta de racord dintre instalaţia interioară şi reţeaua exterioară (conducta publică sau de serviciu) sau sursele proprii ale consumatorului consumatorului respectiv. Instalaţii interioare de canalizare au rolul de a colecta apele uzate menajere, industriale sau meteorice meteorice (pluviale) şi de a le evacua prin intermediul căminelor de racord. Reţele exterioare de canalizare constituie partea din sistemul de canalizare care cuprinde canalele şi construcţiile anexe având rolul de a colecta şi transporta apele uzate şi meteorice de la căminele de racord ale canalizării interioare a clădirilor până la emisar.
10
în mod frecvent unele elemente de construcţie îndeplinesc simultan mai multe roluri: de rezistenţă, izolare termică, etanşeitate etc, cum este cazul pereţilor exteriori sau planşeelor. Acestea au o alcătuire complexă, fiind formate din segmente distincte care asigura rezistenţa, izolarea termică sau fonică, etanşeitatea etc.
1.3. Clasificarea construcţiilor Cea mai largă clasificare a construcţiilor are la bază criteriul destinaţiei, deosebindu -se două grupe mari: clădiri şi
construcţii inginereşti 1.3.1. Clădirile Clădirile sunt construcţii cu spaţii construite închise complet sau parţial în raport cu mediul înconjurător, cu compartimentări şi dotări în funcţie de specificul activităţii umane pentru care este destinată clădirea respectivă. Pe baza activităţii desfăşurate în clădiri, acestea se clasifică în trei grupe de clădiri: civile, industriale si agrozootehnice. Clădirile civile sunt destinate unei game foarte largi de procese funcţionale, cele mai importante fiind: locuire, învăţământ, sănătate, administraţie, comerţ, sport, cultura, alimentaţie publică etc. Unele din aceste procese funcţionale necesită spaţii relativ reduse, cum sunt clădirile de locuit (locuinţe, hoteluri, cămine, corpurile de cazare la spitale, clădirile administrative pentru birouri etc), spaţii de mărime medie (şcoli, grădiniţe) sau spaţii mari ce urmează să adăpostească procese funcţionale cu un mare număr de oameni, cum sunt sălile de spectacol, expoziţii sau sport, amfiteatrele, magazinele universale etc, astfel de cl ădiri fiind dotate şi cu spaţii anexe de dimensiuni relativ reduse. Clădirile industriale au ca destinaţie adăpostirea diverselor procese tehnologice din toate ramurile industriei. Dimensiunile spaţiilor şi încăperilor sunt determinate de particularităţile proceselor tehnologice şi industriale şi de modul de organizare a fluxului tehnologic (care reprezintă succesiunea strictă a proceselor tehnologice), având în vedere tipul şi mărimea utilajelor, a spaţiilor de lucru, instalaţiile, circulaţiile etc. Din categoria clădirilor industriale fac parte clădirile de producţie (uzine, fabrici, hale, ateliere etc.) dar şi o serie de clădiri anexe (în special pentru depozitare). Clădirile agrozootehnice sunt destinate proceselor de producţie din sectorul zootehnic (adăposturi pentru animale şi păsări) şi agrovegetal (sere, răsadniţe, fabrici de nutreţuri, clădiri pentru vinificaţie etc), precum şi clădirile auxili are producţiei (magazii de cereale, silozuri de nutreţuri, garaje, remize, ateliere etc). 1.3.2. Construcţiile inginereşti Construcţiile inginereşti cuprind o serie de construcţii specifice din diverse domenii, cum sunt: - pentru comunicaţii: drumuri, căi ferate, poduri, tunele, piste, platforme, turnuri pentru antene etc; - construcţi i hidrotehnice: baraje, canale etc; - construcţii inginereşti industriale: coşuri de fum, rezervoare, rezervoar e, decantoare, silozuri, castele de apă, turnuri turnur i de răcire etc; - pentru producerea energiei electrice: hidrocentrale, termocentrale, centrale nuclear e etc; - pentru sport: trambuline pentru schi, turnuri pentru paraşutism etc.
Capitolul 2
INFRASTRUCTURA CLĂDIRILOR: SUBSOLURI, FUNDAŢII, HIDROIZOLATII 2.1. Subsoluri Subsolurile reprezintă, spaţiul construit sub cota zero, situat parţial sau total sub cota terenului amenajat. Se poate realiza ca subsol tehnic sau subsol general (Fig. 2 .1). Subsolul tehnic este de obicei parţial, fiind utilizat numai pentru amplasarea şi vizitarea conductelor pentru instalaţii. In general se realizează sub forma unui coridor central circulabil în lungul clădirii cu înălţimea utilă de 1,80 - 2 m pentru conductele principale din care se prevăd canale transversale pentru sa u nevizitabile. nevizitabile. conducte ramificate vizitabile (cu înălţimea de 1 -1,20 m) sau Având în vedere că sunt necesare multe canale pentru o clădire, fiecare fiind realizat din fundaţii, pereţi şi planşee, rezultă o investitie relativ ridicată pentru r ealizarea ealizarea lor. In aceste condiţii se poate un subsol general (sub toată clădirea), cu o oarecare creştere a investiţiei, însă cu avantaje certe în ceea ce priveşte verificarea şi întreţinerea instalaţiilor şi olosirea subsolului pentru scopuri funcţionale (spaţiu pentru depozitare). f olosirea
Fig. 2.1. Subsol tehnic parţial (a) şi general (b): 1 - pereţi de subsol; 2 - pereţi la parter; 3 - fundaţii; 4 - planşeu peste subsol; 5 umplutură
12
Iluminarea naturală a subsolurilor se poate realiza prin ferestre cu înălţimi reduse, cota ±0,00 fiind fixată la o anumită înălţime faţă de trotuar (Fig. 2.2). Dacă subsolul este îngropat total în teren, atunci iluminarea naturala şi aerisirea se p ot realiza prin curţi de lumină (Fig.2.2,b) sau prin alte sisteme.
Fig. 2.2. Iluminarea naturală a subsolurilor: a) directă; b) prin curte de lumină; 1 -fundaţii; 2 - pereţi de subsol; 3 - zid de sprijin; 4 trotuar; 5 - pereţi la parter; 6 - planşeu peste subsol; 7 - parapet; 8 - pardoseală; 9 - curte de lumină; 10 - umplutură
Indiferent de tipul structurii, subsolul se prevede pe contur cu pereţi din beton monolit sau chiar din panouri mari prefabricate. In cazul structurilor cu diafragme, aceste a se continuă în pereţii de subsol a căror rigiditate si capacitate portantă trebuie să fie cel puţin egale cu cele de la parter. In cazul structurilor în cadre stâlpii se continuă până la fundaţii. Pereţii exteriori ai subsolului, din beton monolit, se realizează între stâlpi în aşa fel ca faţa exterioară a peretelui să fie în acelaşi plan cu latura exterioară a stâlpilor, iar pereţii interiori ai subsolului pot fi din materiale uşoare (zidărie pe mu chie sau pe lat, panouri panouri prefabricate) sau din beton monolit, poziţia acestora fiind determinată din considerente funcţionale. Se recomandă ca grosimea minimă a pereţilor de subsol portanţi sau autoportanţi din beton monolit să fie de 30 cm, pentru pereţii exteriori, respectiv de 20 cm pentru pereţii interiori
Fundatii Fundatiile sunt elemente structurale structurale care preiau toate actiunile de la s tructura de rezistenta si le transmit terenului terenului de fundare, fiind necesare la toate to ate tipurile de constructii. Alegerea tipului de fundatie este determinata determinata de o serie de factori, cum sunt: tipul structurilor de rezistenta, marimea marimea incarcarilor, caracteristicile terenului de fundare, panta terenului, etc. Adancimea Adancimea de fundare reprezinta adancimea adancimea de la nivelul terenului amenajat la partea inferioara a fundatiei, care asigura transmiterea transmiterea incarcarilor la teren; trebuie sa fie cel putin cu adancimea de inghet si situatia in teren bun pentru fundare, capabil sa preia incarcarile transmise de fundatii.
Alegerea tipului de fundatii Fundatiile sunt elemente structurale structurale care preiau toate actiunile de la structura de rezistenta si le transmit terenului terenului de fundare, fiind necesare la toate tipurile de constructii. Alegerea tipului de fundatie este determinata determinata de o serie de factori, cum sunt: tipul structurilor de rezistenta, marimea marimea incarcarilor, caracteristicile terenului de fundare, panta terenului, etc. Adancimea Adancimea de fundare reprezinta adancimea de la nivelul terenului amenajat la partea inferioara a fundatiei, care asigura transmiterea transmiterea incarcarilor la teren; trebuie sa fie cel putin cu adancimea adancimea de inghet si situatia in teren bun pentru fundare, capabil sa preia incarcarile transmise de fundatii.
Clasificarea fundatiilor Clasificarea fundatiilor se poate face dupa mai multe criterii, printre care: adancimea adancimea de fundare, material, material, modul de lucru (la preluarea eforturilor), forma constructiva, etc. Dupa adancimea de fundare sunt fundatii directe (de mica adancime sau de suprafata) si fundatii indirecte (de adancime mare). Fundatiile directe sunt fundatii obisnuite, realizate in terenuri normale, iar fundatiile indirecte se folosesc in cazuri deosebite, cand incarcarile sunt mari si terenul bun de fundare este situat la adancime mare. Fundatiile de suprafata se clasifica astfel: - dupa material: din beton (simplu, ciclopian, armat), piatra naturala sau artificiala, pamant stabilizat, etc. 13
dupa modul de lucru: fundatii rigide (cele din beton simplu sau zidarie) zi darie) si elastice (cele din beton armat) - dupa forma constructiva: izolate (sub stalpi), continue (sub pereti sau diafragme), pe retele de grinzi, circulare, inelare, radier general, etc. - dupa tehnologia de executie: monolite si prefabricate - dupa pozitia fata de nivelul apelor subterane: deasupra (executate (executate in uscat) si sub nivelul apei freatice Fundatiile de adancime pot fi: pe piloti, p iloti, pe chesoane sau pe coloane.
-
2.2.3. Fundaţii directe
2.2.3.1. Fundaţii continue Fundaţiile continue se prevăd sub pereţi portanţi şi autoportanţi (diafragme) din zidărie sau beton. Pot fi rigide, elastice, cu talpă şi cuzinet şi cu descărcări pe reazeme izolate. a) Fundaţii continue rigide. Se utilizează în cazul structurilor cu pereţi din zidărie sau beton la clădiri cu puţine niveluri. Se executa în mod frecvent din beton simplu, mai rar din zidărie de piatră naturală sau artificială. Ele se dispun sub pereţii portanţi şi autoportanţi. In figura 2.3 se prezintă câteva exemple de fundaţii rigide continue pentru clădiri fără subsol şi cu subsol. In cazul clădirilor fără subsol fundaţiile se pot realiza cu aceeaşi lăţime până la cota ±0,00 (Fig.2.3 a) sau se poate prevedea un element cu lăţimea mai redusă între nivelul terenului şi cota ±0,00 numit soclu (Fig.2.3,b). în mod frecvent, porţiunea de deasupra terenului, până la cota ±0,00, a pereţilor exteriori se numeşte soclu, indiferent de modul de realizare a fundaţiei. Peretele exterior de la cota ±0,00 se poate realiza retras, la acelaşi nivel sau în exterior în raport cu soclul.
Fig. 2.3. Fundaţii rigide
continue: a, b - la clădiri fără subsol; c, d - la clădiri cu subsol; l - fundaţii; 2 - soclu; 3 - pereţi de subsol; 4 - hidroizolaţie verticală; 5 - protecţia hidroizolaţiei; 6 - planşeu peste subsol; 7 - pereţi la parter; 8 -trotuar; 9 - umplutură; 10 -pardoseli pe sol; 11 - pardoseală pe planşeu; D f - adâncimea fundaţiei
Fundaţiile se numesc rigide pentru că sunt nearmate, însă pentru a micşora , eforturile unitare de întindere (pentru a putea fi preluate de betonul simplu sau zid ărie) este necesar ca raportul dintre lăţime şi înălţime să fie mai mare decât o valoare minimă necesară. Această condiţie se exprimă prin relaţia (vezi Fig .2.3,b, c): b) Fundaţii continue elastice. Se realizează din beton armat, fiind prevăzute în special la clădiri având mai mult de 5 niveluri cu structura din diafragme din beton monolit sau panour i mari. în secţiune transversală talpa fundaţiei este prismatică cu evazări sau cu supraînălţare şi evazări, în funcţie de mărimea încărcărilor şi caracteristicile mecanice ale terenului de fundare (Fig.2.4). Armăturile de rezistenţă, care preiau eforturile de întindere, se determină prin calcul şi se dispun la partea inferioară pe direcţia transversală, pe un strat de beton simplu cu grosimea de 5-10 cm (cu rol de egalizare); armăturile longitudinale având rol de montaj, se dispun pe considerente constructive.
Fig. 2.4 Fundaţii elastice continue: a, b - cu talpă prismatică şi evazată la pereţi exteriori; c - cu talpă evazată şi supraînălţare: 1 - armătură de rezistenţă; 2 - armătură de repartiţie; 3 - armături verticale în diafragmă; 4 - beton simplu; 5 - hidroizolaţie verticală; 6 protecţia hidroizolaţiei; 7 - umplutură
14
Fundaţia cu talpă dreptunghiulară (Fig.2.4,a) se adoptă în cazul unor încărcări relativ mici. Pentru asigurarea rigidităţii necesare şi repartizarea uniformă a presiunilor pe teren, se impune înălţimea minimă astfel ca raportul Hf/Bf, să fie cel puţin 0,20 -0,25 (în funcţie de clasa betonului şi presiunea maximă pe teren). Totodată, înălţimea fundaţiei trebuie să fie cel puţin de 30 cm şi multiplu de 5 cm. Legătura fundaţiilor cu pereţii se asigură prin continuitatea tuturor armăturilor verticale în fundaţii şi asigurarea lungimii necesare pentru ancorare. c) Fundaţii continue cu talpă şi cuzinet. In acest caz fundaţia este formată dintr -o talpa continuă din beton simplu şi un cuzinet continuu (sau centură) din beton armat (fig. 2.5).Aceste fundaţii se prevăd în special la structurile cu diafragma din beton armat monolit.
-Ti -Ti
Fig. 2.5 Fundaţii continue cu centură (cuzinet) din beton armat: a - cu talpă simplă; b - cu talpă în trepte: 1 - talpă continuă din beton simplu; 2 - centură din beton armat; 3 - armătură de rezistenţă; 4 - armătură pentru ancorarea centurii (dacă este necesară); 5 - armături în diafragme
d) Fundaţii continue cu descărcări pe reazeme izolate. Sunt formate din grinzi din beton armat care preiau greutatea pereţilor şi o transmit unor fundaţii izolate (blocuri din beton simplu), pe care reazemă (Fig. 2.6). Se utilizează la clădiri fără subsol, grinda având rol de soclu. Sunt avantajoase din punct de vedere economic în cazul când terenul bun de fundare este la adâncimi de peste 2 m. Nu se recomandă la terenuri cu tasări inegale şi în zone cu gra d de seismicitate ridicat.
Fig. 2.6 Fundaţie continuă cu descărcări pe reazeme izolate: 1 - fundaţie continuă; 2 reazeme (fundaţii) izolate; 3 - perete; 4 - trotuar; 5 - umplutură; 6 -pardoseală; 7 -strat din beton simplu
15
2.2.3.2. Fundaţii izolate Fundaţiile izolate se utilizează în cazul stâlpilor din beton, zidărie, metal sau lemn. Se realizează din beton, pot fi cu talpă, cu bloc şi cuzinet sau prefabricate de tip pahar.
Fig. 2.7 Fundaţii izolate sub stâlpi: a, b - cu talpă simplă şi evazafă; c - cu bloc şi cuzinet; 1 - talpă din beton armat; 2 - bloc din beton simplu; 3 cuzinet din beton armat; 4 - stâlpi; 5 - armătură de rezistenţă; 6 - ancorarea cuzinetului; 7 - armături în stâlpi
a) Fundaţiile cu talpă din beton armat se realizează sub formă prismatică când suprafaţa fundaţiei este sub 1 m 2 2 (Fig. 2.7, a) sau cu talpă teşită când suprafaţa este mai mare de 1 m (Flg.2.7.b). Condiţia de rigiditate a fundaţiei se realizează prin impunerea raportului minim dintre înălţime (H f ) şi lungime (L, Lf > B,) la valori de 0,25-0,35 şi
înălţime de cel puţin 30 cm. în cazul fundaţiei cu talpă teşită înălţimea minimă (H) va fi de 1/2 -1/3 din Hf , şi cel puţin 20 cm. La partea inferioară se armează cu armături dispuse pe ambele direcţii, sub formă de plasă. Toate armăturile verticale se continuă în fundaţie, asigurăndu -se lungimea necesară de ancorare. Sub fundaţie se prevede un strat de beton simplu cu rol de egalizare în grosime de 5 -10 cm. b) Fundaţii izolate cu bloc si cuzinet. Sunt alcătuite dintr -un bloc de beton simplu şi un cuzinet din b eton armat (Fig.2.7, c). Dimensiunile blocului trebuie să respecte condiţia (2.3) pe ambele direcţii, înălţimea minimă fiind de 40 cm. Dacă rezultă înălţimi mari, blocul se poate executa în trepte, respectând condiţia (2.3) şi în acest caz. înălţimea minimă a unei trepte este de 30 cm, numărul maxim de trepte fiind 3.
realizează cu bare dispuse pe ambele direcţii sub formă de plasă. Armăturile verticale din Armarea cuzinetului se realizează cu stâlp se continuă în cuzinet, asigurâ ndu-se lungimea necesară pentru ancorare. Dacă între cuzinet şi bloc apar eforturi de întindere, acestea vor fi preluate de armăturile care asigură ancorarea cuzinetului. c) Fundaţii prefabricate de tip pahar. Se realizează din beton armat sub formă prismatică sau evazată (Fig.2.8). în ansamblu, dimensiunile fundaţiilor pahar trebuie să respecte condiţiile constructive necesare pentru asigurarea rigidităţii, ca şi în cazul fundaţiilor monolite, intervenind şi condiţii suplimentare referitoare la dimensiuni le minime ale pereţilor paharului, ale spaţiului dintre stâlp şi pereţii fundaţiei, ale grosimii minime sub stâlp, în aşa fel încât să se a sigure încastrarea stâlpului în fundaţie. Pe lângă armarea obişnuită cu bare dispuse la partea inferioară sub fomiă de plasă, este necesară armarea pereţilor fundaţiei pentru preluarea momentului încovoietor de la baza stâlpului.
Fig 2.8 Fundaţii prefabricate de tip pahar: a - simplă; b - evazată; 1 mortar de ciment; 2 - monolitizare cu beton; 3 - stâlpi; 4 - beton simplu de egalizare
d) Fundaţii izolate sub stâlpii metalici. Se proiectează sub formă de bloc simplu (Fig.2.9, a) sau cu bloc din beton simplu şi cuzinet din beton armat (Fig.2.9, b). Stâlpul metalic este prevăzut cu o placă metalică de bază cu dimensiunile în plan mai mari decât ale secţiunii orizontale prin stâlp, care se prinde de fundaţie cu ajutorul şuruburilor. Placa de bază se rigidizează cu ajutorul unor plăcuţe triunghiulare sudate de stâlp şi placă sau cu profile metalice sudate de stâlpi şi placa de bază.
Fig. 2.9. Fundaţii izolate sub stâlpi metalici: a, b - variante constructive; 1 - bloc din beton simplu; 2 - cuzinet din beton armat; 3 - stâlp metalic; 4 - comiere; 5 - profile U; 6 - şuruburi de ancorare; 7 placă metalică; 8 mortar de egalizare; 9 - plăcuţe de rigidizare
-
2.2.3.3. Fundaţii pe reţele de grinzi In cazul unor terenuri de fundare mai slabe, care conduc la fundaţii izolate cu suprafeţe mari sau cu pericol de tasări inegale, se realizează fundaţii pe reţele de grinzi (Fig. 2.10). Reţeaua este formată din grinzi de beton armat monolit, dispuse pe ambele direcţii, cu aceeaşi înălţime, stâlpii fiind amplasaţi la intersecţia grinzilor. Pentru asigurarea rigidităţii necesare a grinzilor reţelei, înălţimea acestora trebuie să respecte respecte condiţia condiţia constructivă: Creşterea rigidităţii şi capacităţii portante a grinzilor se poate face şi Prin prevederea de vute (Fig.2.10, b).
Fig. 2.10 Fundaţii pe reţele de grinzi; a - grinzi cu secţiunea constată; b - grinzi cu vute: 1 , 2 - grinzi longitudinale şi transversale; 3 - perete exterior la subsol; 4 - stâlpi marginali; 5 - axe stâlpi interiori
Grinzile reţelei sunt grinzi continue fiind armate cu armături longitudinale de rezistenţă dispuse la partea superioară în câmpuri şi la partea inferioară pe reazeme (în dreptul stâlpilor), având în vedere că încărcările sunt presiuni le pe teren considerat e ca reacţiune a terenului asupra grinzilor.
17
2.2.3.4. Fundaţii pe radier general Radierul general este format dintr- o placă din beton armat monolit prevăzută sub toată construcţia. Pe radier reazemă toate elementele structurale verticale şi acesta le transmite terenului de fundare. Pe contur se prevăd pereţii de subsol din beton monolit, care împreună cu radierul general şi planşeul peste subsol formează aşa -numita cuvă. Soluţia constructivă cu radier general se adoptă în cazurile unor încărcări mari şi terenuri de fundare mai slabe, precum şi în cazurile în care există apă subterană la adâncimi relativ mici.
Fig. 2.11 Fundaţii sub formă de radier general: a - tară grinzi; b - cu grinzi; 1 - radier; 2 - grinzi; 3 - perete exterior la subsol; 4 - perete sau stâlpi la parter; 5 - stâlpi la subsol
Radierul poate fi alcătuit dintr -o placă plană cu grosime mare (care poate depăşi 1 m) (Fig.2.11, a) sau din placă cu grinzi (Fig.2.11, b). î n cazul radierelor cu grinzi . placa poate fi prevăzută cu vute; la fel şi grinzile în cazul structurilor în cadre cu subsol flexibil. Soluţia cu radier general poate fi aplicată In cazul structurilor cu diafragme, cadre, mixte sau tubulare.
2.2.4. Fundaţii indirecte Fundaţiile indirecte (de adâncime) se adoptă cu scopul de a transmite încărcările la terenul bun de fundare situat la adâncime mare (uneori la peste 20-30 m), care trec prin straturile superioare de pământ neconsistente şi incapabile să suporte încărcările date de construcţie. Din această categorie fac parte fundaţiile pe piloţi, chesoane şi coloane. a) Fundaţiile pe piloţi. Piloţii sunt elemente liniare din beton armat, prefabricaţi sau monoliţi, care se introduc în teren prin diverse metode. După introducerea în teren, ansamblul de piloţi se leagă la partea superioară cu o placă groasă din beton armat monolit, numită radier, pe care se execută construcţia (Fig. 2.12).
Fig. 2.12 Fundaţii de piloţi: 1 - piloţi; 2 - radier; 3 4 - teren bun de fundare
Piloţii prefabricaţi se introduc în teren prin batere, vibrare şi vibropercuţie sau înşurubare şi subspălare cu jet de apă sub presiune. Piloţii monoliţi se realizează prin betonarea unui foraj în care s -a introdus armătura sub formă de carcasă. Forarea se poate executa fără tub metalic sau cu tub metalic de protecţie. Tubul poate fi nerecuperabil sau recuperabil (procedeele Franki, Benoto, Wolfholtz, Simplex etc). b) Fundaţii pe chesoane. Chesoanele pentru fundaţii sunt elemente din beton prefabricat cu dimensiuni mari sub formă de cutii care pătrund în teren prin săparea şi evacuarea pământului din interiorul lor. Pe măsura
înaintării în teren, la nivelul terenului se adaugă noi chesoane, realizându -se astfel o coloană verticală. Pentru o construcţie sunt necesare mai multe coloane, la partea superioară realizându -se radierul din beton armat monolit. Chesoanele pot fi deschise sau închise. Cele închise se folosesc în cazul săpăturilor sub nivelul apei, nivel care este coborât cu ajutorul aerului comprimat pentru a se putea executa săpăturile în interiorul chesonului. c) Fundaţii pe coloane. Coloanele p entru fundaţii sunt elemente de formă tubulară de diametru mare, din beton armat sau metal, introduse în teren prin vibrare sau forare-excavare şi apoi umplute cu beton armat. în funcţie de diametru sunt piloţi-coloane (diametru de 0,6-1 m), coloane propriu-zise (cu diametre de 1,6-2,5 m) şi puţuri-coloane (cu diametre de 3-6 m). Coloanele se introduc în teren până la adâncimi de 40 m. Pe măsura pătrunderii în teren se înnădesc cu ajutorul flanşelor sau sudurii şi în final se realizează radiere din beton armat la partea superioară a coloanelor.
2.3. Hidroizolatii Hidroizolatii
2.3.1. Condiţii generale Acţiunea apei asupra elementelor de construcţie conduce la efecte nedorite: igrasie, mucegai, degradări ale materialelor etc. şi pentru a le preîntâmpina elementele da construcţie se protejează prin izolaţii hidrofuge, de etanşare, cu grosime redusă, care se executa pe suprafaţa pereţilor de subsol, fundaţiilor, planşeelor etc. Izolaţiile hidrofuge sunt lucrări ascunse, care trebuie să fie executate cu deosebită atenţie astfel încât să nu fie necesare reparaţii ulterioare (deosebit de dificile) pe durata de exploatare normată a construcţiei. Hidroizolaţiile se aplică în cazurile în care sunt mai avantajoase decât alte procedee de protecţie, ca drenarea , impermeabilizarea, impermeabilizarea, ridicarea r idicarea nivelului pardoselii etc. La alegerea tipului şi structurii hidroizolaţiei se au în vedere o serie de factori, cum sunt categoria de umezire admisibilă, rezistenţa la fisurare a elementului suport, condiţiile hidrologice şi g eologice ale amplasamentului etc. a) Categoria de umezire admisibilă a pardoselilor sau pereţilor interiori ai încăperilor: - uscat, când se admit numai pete izolate de umezeală pe o suprafaţă totală de max. 1% din suprafaţa elementelor interioare; - umed, când se admit porţiuni izolate de umezeală fără apariţia picăturilor de apă, pe o suprafaţă de max. 20% din suprafaţa elementelor interioare; - ud, când se admit porţiuni izolate de umezeală cu apariţia picăturilor de apă pe o suprafaţă de max. 20% din suprafaţa totală a pereţilor (nu se admit picături pe tavan). b) Rezistenţa la fisurare a elementului suport, apreciată după valoarea limită de calcul a deschiderii fisurilor: - cu deschiderea fisurilor până la 0,1 mm; - cu deschiderea fisurilor de la 0,1 la 0,2 mm; - cu deschiderea fisurilor de la 0,2 la 0,5 mm. c) Condiţiile hidrologice şi geologice ale amplasamentului construcţiei (nivelul maxim al apelor freatice, posibilităţi de stagnare şi acumulare în zone de umplutură a apelor provenite din infiltraţii sau precipitaţii, compoziţia apelor etc). d) Alţi factori: acţiunea temperaturii şi solicitărilor mecanice asupra hidroizolaţiei (presiuni, eforturi tangenţiale, vibraţii), forma construcţiei, existenţa altor construcţii în apropiere etc. In cazul terenurilor cu apă subterană, acestea se caracterizează prin nivelul maxim al apei subterane, o zonă de saturaţie deasupra acestui nivel şi zona cu umiditatea naturală a terenului (de la zona de saturaţie până la suprafaţă). în vecinătatea pereţilor de subsol se poate acumula apă din infiltraţii sau precipitaţii cu presiune hidrostatică. De aceea se recomandă ca umplutura din jurul clădirii să fie realizată din pământuri argiloase şi compacte, care să îndepărteze apa din jurul clădirii, precum şi prevederea unui trotuar pe întreg perimetrul clădirii cu lăţimea minimă de 50 cm, care îndepărtează apele din precipitaţii. Acţiunea apei este cu atât mai puternică cu cât are presiunea mai mare, fiind minimă în cazul terenurilor uscate (cu pânza freatică la mare adâncime) şi fără posibilităţi de acumulare în umplutură.
2.3.2. Tipuri de hidroizolaţii Izolaţiile hidrofuge se pot clasifica după mai multe criterii, astfel: în raport cu sursa de umiditate şi modul de acţiune al apei, după materialele folosite, după poziţia (orizontală sau verticală) a hidroizolaţiei etc. a) După sursa de umiditate şi modul de acţiune al apei asupra elementelor de construcţie, hidroizolaţiile pot fi: - împotriva umidităţii naturale a pământului, având rolul de a împiedica contactul elementelor de construcţie subterane cu umiditatea din teren; - împotriva apelor subterane fără presiune hidrostatica, având rolul de a împiedica pătrunderea apei în elementele de construcţie prin capilaritate; 19
- împotriva apelor subterane cu presiune hidrostatică, nivelul apelor fiind d easupra elementelor protejate cu hidroizolaţii. b) După materialele folosite şi tehnologia de execuţie se disting următoarele tipuri de hidroizolaţii: - din mortare şi tencuieli cu permeabilitatea cât mai redusă. Sunt hidroizolaţii care fisurează odată cu fisurarea stratului suport sau la solicitări mecanice mari; - vopsele şi pelicule bituminoase, realizate din soluţii de bitum în benzină, masticuri de bitum sau suspensii de bitum filerizate. Au elasticitate redusă şi se deteriorează odată cu fisurarea s tratului suport; - din straturi multiple de mastic bituminos cu grosimea totală de 1 -2 cm, care sunt plastice, adaptându-se la deformaţiile lente ale stratului suport, dar care fisurează în cazul unor solicitări bruşte sau alternante; . - din straturi multiple de carton şi pânză bitumate, împâslitură sau ţesătură din fibre de sticlă bitumate dispuse între straturi de bitum, care sunt elastice şi rezistente la deformaţiile şi fisurarea stratului suport; - din foi metalice (plumb, oţel, aluminiu), care sunt elastice (foi din oţel şi aluminiu) sau plastice (foi de plumb), cu o comportare foarte bună, dar care sunt foarte scumpe; - mixte, cum sunt hidroizolaţiile bituminoase aplicate pe tencuieli impermeabile, bituminoase cu foi metalice etc.
2.3.3. Alcătuirea de principiu a hidroizolaţiilor hidroizolaţiilor Pentru a corespunde exigenţelor impuse, hidroizolaţiile trebuie să fie alcătuite, în general, din trei straturi: suportul, hidroizolaţia propriu-zisă şi protecţia hidroizolaţiei. Stratul suport asigură o suprafaţă plană care permite aplicarea fără pericol de întrerupere (perforare, forfecare etc.) a hidroizolaţiei. Se realizează diferenţiat în funcţie de elementul care se izolează, de poziţia acestuia (orizontală, verticală, înclinată), precum şi de tipul hidroizolaţiei. în cazul elementelor de beton se realizează prin umplerea golurilor cu mortar de ciment şi drişcuirea acestuia, iar în cazul elementelor din zidărie se realizează din tencuială din mortar de ciment cu grosimea de 1,5-3 cm, bine drişcuită. Stratul hidroizolant se realizează din materiale impermeabile, conform tipului de hidroizolaţie, proiectat. Stratul de protecţie are rolul de a preveni eventualele deteriorări (perforări, striviri, forfecări) ale hidroizolaţiei, precum şi de a împiedica desprinderea ac esteia de pe stratul suport. Se poate realiza din mortar de ciment cu grosimea de 4-5 cm (în unele cazuri este pe plasă de rabiţ), din zidărie de cărămidă plină pe muchie sau pe lat zidită cu mortar de ciment (la hidroizolaţii verticale), precum şi prin straturi mai groase din beton în cazul apelor cu presiune hidrostatică. In principiu, hidroizolaţiile se dispun la partea exterioara a construcţiilor. în cazul pereţilor de subsol se execută dinspre exterior, în spaţiul rezultat din săpătură. In cazul când nu se poate asigura la exterior spaţiul de lucru datorită unor construcţii adiacente, se poate adopta sistemul de execuţie, al hidroizolaţiei la interior. 2.3.4. Alegerea hidroizolaţiei Hidroizolaţiile din foi metalice, care sunt cele mai bune şi mai scumpe, se utilizează în cazuri izolate pentru construcţii deosebit de importante. Pentru construcţiile obişnuite se utilizează hidroizolaţii bituminoase şi tencuieli impermeabile, care se aleg în funcţie de tipul clădirii şi elementului, categoria de umezire şi stabilitatea la fisurare a elementului. Numărul straturilor din foi bitumate se stabileşte în funcţie de presiunea apei şi categoria de fisurare, cu precizarea că la construcţii pentru instalaţii electrice ( de ex. pentru transformatoare) se prevede un strat în plus din pânză sau ţesătură bitumată. 2.3.5. Hidroizolaţii Hidroizolaţii contra umidităţii pământului şi a apelor fără
presiune hidrostatică Se prevăd sub pereţii clădirilor (la cota zero), la soclurile exterioare, sub pardoselile încăperilor situate pe sol, la încăperi ude (băi, spălătorii), precum şi la pereţii şi pardoselile încăperilor de la subsoluri (Fig.2.13 şi 2.14)
Fig. 2.13 Hidroizolaţii de clădiri fără subsol: a - la încăperi uscate; b - la încăperi ude: 1 fundaţie; 2 - soclu; 3 - umplutură; 4 - hidroizolaţie orizontală; 5 - strat filtrant din pietriş; 6 - strat de beton simplu rectificat; 7 - strat suport pentru pardoseală; 8 - pardoseală; 9 - perete; 10 - tencuială impermeabilă; 11 - trotuar; 12 - strat nisip sau balast; 13 - cordon de bitum Hidroizolaţia orizontală de sub pereţi (la cota zero) se prevede pe toată grosimea peretelui la o înălţime de min. 30 cm de la cota trotuarului, alcătuită din două straturi de carton bitumat sau împâslitură bitumată lipită cu două straturi de bitum sau mastic din bitum. Se racordează cu hidroizolaţia verticală a soclului (plăci prefabricate, tencuială impermeabilă) la nivelul trotuarului prin intermediul unui cordon de bitum. Hidroizolaţia verticală a soclului se racordează cu 20
hidroizolaţia orizontală de sub pardoseală în cazul clădirilor fără subsol. în mod obişnuit se renunţă la hidroizolaţia orizontală de sub pardoseală, prevăzând un strat filtrant din pietriş, cu rol de rupere a capilarităţii (Fig. 2.13, a şi 2.14, a) Fig. 2.14 Hidroizolaţii la clădiri cu subsol: a- împotriva înmânaţii terenului şi a apelor f ară ară presiune hidrostatică; b - împotriva apelor cu presiune hidrostatica: 1 – perete de subsol; 2 - fundaţie; 3 - hidroizolaţie verticală; 4 - protecţia hidroizolaţiei; 5 - hidroizolaţie orizonată; 6 -strat filtrant din pietriş: 7- beton simplu rectificat; 8 - strat din beton simplu; 9 - plăci prefabricate; 10 -tencuiala impermeabilă; 11 - planşeu peste subsol; 12 - pardoseală; 13 - cordon de bitum; 14 - trotuar; NMAS - nivel maxim al apei subterane
Hidroizolaţia verticală a pereţilor de subsol se va racorda in exterior, cu hidroizolaţia orizontală de la nivelul fundaţiei. In cazul clădirilor cu structura din beton armat monolit, hidroizolaţiile orizontale ale pereţilor (de la nivelul fundaţiei şi de la cota zero) se vor realiza din mortar impermeabil, având in \edere existenţa armăturilor verticale care nu permit realizarea unor hidroizolaţii cu foi bitumate. Şi în cazul pereţilor structurali din zidâne se recomandă ca hidroizolaţia orizontală de sub perete (la cota zero) să fie rigidă, din mortar de ciment cu adaosuri pentru impermeabilizare, care asigură o legătură între peretele structural şi soclul cel puţin la fel de rezistentă ca un rost orizontal curent al zidăriei.
Hidroizolaţii contra apelor cu presiune 2.3.6. Hidroizolaţii Se prevăd la elementele de construcţie aflate sub nivelul maxim al apelor subterane (pereţi, radiere, pardoseli). Hidroizolaţia, a cărui număr de, straturi de carton sau pânză bitumată se stabileşte în funcţie de presiunea apei se ridică pe pereţi cu cel puţin 30 cm deasupra nivelului maxim al apelor subterane; peste acest nivel se poate prevedea o hidroizolaţie contra apelor fără presiune hidrostatică. Modul de dispunere al hidroizolaţiei se prezintă în figurile 2.14 şi 2.15
Hidroizolaţie contra apelor cu presiune p resiune hidrostatică la construcţii cu radier general: ge neral: 1 - radier general; 2 Fig. 2.15 Hidroizolaţie perete exterior exterior la subsol; 3, 4 - hidroizola hidroizola ţii, verticală şi orizontală; 5 - start de beton; 6 - rectificare cu mortar din ciment; 7 - umplutură; 8 - tencuială sau plăci impermeabile; 9 - cordon de bitum; 10 - protecţia hidroizolaţiei; 1 1 - şapă de protecţie din mortar de ciment.
21
Capitolul 3 PEREŢI 3.1. Definiţia, clasificarea şi rolul pereţilor Pereţii sunt elemente plane (uneori curbe) verticale care au rolul funcţional de realizare şi delimitare pe orizontală a unităţilor şi subunităţilor funcţionale din clădiri, deosebindu -se astfel pereţi exteriori şi interiori. Pereţii exteriori au rolul de închidere a spaţiului, separând mediul exterior de cel interior, iar pereţii interiori au rolul de compartimentare p e orizontală a spaţiului construit. Pe lângă rolul funcţional de închidere şi delimitare a spaţiului construit, pereţii pot să fie şi elemente structurale ce fac parte din structura de rezistenţă a clădirii. Pereţii structurali se mai numesc diafragme. Se constată că noţiunea de perete este generală, ea cuprinde atât pereţii structurali câ t st cei nestructurali (care nu fac parte din structura de rezistenţă), în timp ce noţiunea de diafragmă are un conţinut mai restrâns, desemnând numai pereţii structurali. porţiune din planul unei clădiri cu planşeele din fâşii prefabricata fâşii prefabricata ce reazemă pe pereţii în figura 3.1. se prezintă o - porţiune longitudinali, în acest caz pereţii longitudinali sunt pereţi portanţi, iar cei transversali sunt autoportanţi. Pereţii portanţi preiau încărcări gravitaţionale (verticale) de la planşee, greutatea lor proprie şi încărcări orizontale (din vânt sau seism) şi prin intermediul fundaţiilor le transmit terenului. Pereţii autoportanţi preiau încărcări orizontale (din vânt sau seism) şi verticale numai din greutatea lor proprie (nu preiau încărcări de la planşee) şi prin intermediul fundaţiilor le transmit terenului. Ei nu sunt destinaţi rezemării planşeeior, având rolul de realizare a rigidităţii de ansamblu a clădirii şi de preluare a încărcărilor orizontale. In cazul clădirii din figura 3.1 pereţii autoportanţi preiau integral încărcările orizontale de pe direcţia transversală a clădirii. Poziţia pereţilor autoportanţi se stabileşte în funcţie de modul de realizare şi rezemarea planşeeior, urmărind realizarea rigidităţii necesare pentru structura de rezistenţă.
Fig. 3.1. Tipuri de pereţi: a- porţiune din plan orizontal; b - perete de umplutură: 1 - pereţi portanţi; 2 - pereţi autoportanţi; 3 - pereţi purtaţi; 4 - fâşii prefabricate pentru planşeu; 5 - direcţia de rezemare a fâşiilor; 6 - fundaţii; 7 - perete de umplutură; 8 - stâlp; 9 - riglă; N - efortul axial de la nivelele superioare; p - încărcări de la planşee; G - greutatea proprie a pereţilor pe un nivel; p - presiunea fundaţiei asupra terenului Având în vedere rolul lor, pereţii autoportanţi se mai numesc pereţi contravântuire. Pereţii portanţi şi autoportanţi, care sunt pereţi structurali, se mai numesc diafragme Pereţii purtaţi nu fac parte din structura de rezistenţă a clădirii. Ei reazemă pe planş ee sau grinzi, care preiau greutatea lor proprie şi o transmit elementelor verticale de rezistenţă (pereţi portanţi sau stâlpi). Pereţii de umplutură sunt pereţi ce reazemă pe rigle de cadre, fiind amplasaţi în planul cadrului, între stâlpi şi rigle (Fig. 3.1.b). 22
După rolul funcţional se deosebesc pereţi purtaţi interiori (cu rol de compartimentare interioară) şi pereţi purtaţi exteriori (cu rol de închidere). După materialul folosit şi tehnologia de execuţie, pereţii pot fi din zidărie, beton monolit, elem ente prefabricate, lemn sau alte materiale (sticlă, materiale plastice). Condiţiile tehnice (sau exigenţele) pentru pereţi decurg din rolul lor funcţional şi structural. Astfel, din punct de vedere funcţional, pereţii exteriori 23
23
trebuie să asigure protecţia împotriva frigului, precipitaţiilor, vântului, zgomotelor etc, să asigure în acelaşi timp iluminarea naturală a încăperilor. Totodată, trebuie să corespundă exigenţelor (cerinţelor) capitale (durabilitate şi rezistenţă la foc), mecanice (în cazul pereţilor structurali), estetice şi economice. Exigenţele pentru pereţii interiori sunt mai reduse, având în vedere rolul lor limitat, de compartimentare al spaţiului interior.
3.2. Pereţi din zidărie Zidăria reprezintă un element de construcţie realizat din pietre dispuse după anumite reguli şi legate cu mortar. Pietrele utilizate pentru zidărie pot fi naturale sau artificiale. Uneori nu se întrebuinţează mortarul (zidărie uscată).
3.2.1. Pereţi din pietre naturale In .general, pietrele naturale utilizate pentru pereţi sunt poroase, în vederea prelucrării şi transportării lor mai uşoare, a reducerii greutăţii pereţilor şi a unei izolaţii termice mai bune. După forma şi dimensiunile pietrelor şi după modul lor de aşezare în zidărie, se pot realiza următoarele tipuri de zidării: din piatră brută, cioplită, lucrată, din zidărie ciclopiană sau mixtă. Zidăria din piatră brută este alcătuită din pietre de carieră sau bolovani de râu, de forme neregulate sau cioplit e uşor pentru a se putea aşeza mai bine în zidărie, depărtându -se părţile pământoase, moi sau crăpate. La pereţii de umplutură sau cu încărcări reduse, unde este nevoie de o buna izolare termică, se vor întrebuinţa pietre cu rezistenţe mecanice reduse, dar cu o capacitate de izolare termică mai bună (de ex. calcare cochilifere, tufuri calcaroase etc). Grosimea pereţilor va fi în general de cel puţin 60 cm pentru piatra brută spartă neregulat şi bolovani de rău şi 50 cm pentru piatra brută stratificată. Se p oate utiliza zidărie uşoară (fără mortar) pentru unele zidării de sprijin sau la fundaţiile şi soclul clădirilor de lemn. La zidăria cu mortar se recomandă ca cel puţin la fiecare 2 m înălţime să se introducă unul sau două rânduri din pietre regulate (ales e) (Fig.3.2,a). Se utilizează la fundaţii, ziduri de sprijin, pereţi de s ubsol etc.
Fig. 3.2 Pereţi din piatră naturală: a - din piatră brută; b - din piatră brută poligonală; c, d piatră cioplită cu rosturi orizontale (c) şi zidărie modernă (d); e - din moloane; f - din piatră mozaic; g - piatră cioplită; h -molon; i - piatră de talie
Zidăria din piatră brută poligonală (opus incertum) se execută numai cu pietre de carieră (Fig. 3.2.,b). Faţa văzută a pietrelor este de formă poligonală. Se recomandă ca pietrele să fie astfel aşezate ca într -un punct să nu se întâlnească mai mult de 3 rosturi Zidăria din piatră cioplită este formată din pietre de carieră la care faţa văzută are forma dreptunghiulară, fiind cioplită grosier, cu muchiile cât mai regulate (Fig.3.2., c, d). Zidăria din piatră lucrată se execută din pietre de carieră cu feţele prelucrate regulat (Fig.3.2., c, şi f). După modul de prelucrare există moloane (Fig.3.2,h), piatră -mozaic şi piatră de talie (Fig.3.2.,h). Moloanele şi piatră-mozaic se prelucrează pe faţa văzută şi 3 -7 cm în adâncime, iar piatra de talie se prelucrează complet pe cel puţin patru feţe. Pietrele cioplite, moloanele şi pietrele -mozaic se dispu n cu faţa cioplită sau prelucrată pe faţa văzută a zidului (pe restul grosimii folosindu- se pietre brute de completare) iar pietrele de talie se dispun pe toată grosimea zidului. Toate tipurile de zidării din piatră naturală se realizează cu rosturile verticale ţesute, adică rosturile verticale nu sunt continue pe înălţimea zidăriei. 3.2.2. Pereţi din pietre artificiale Pietrele artificiale se realizează din argila arsă (cărămizi şi blocuri ceramice), beton cu agregate uşoare (blocuri mici cu goluri vertic ale) sau din BCA (blocuri şi placi). Pereţii din zidărie din pietre artificiale prezintă unele avantaje, cum sunt: nu necesita cofraje şi utilaje de capacitate ridicată, au un consum redus de oţel, capacitate de izolare termică bună (mai ales în cazul blocurilor şi plăcilor 24
din BCA). Prezintă dezavantajul unui consum ridicat de manoperă, o capacitate portantă mai redusă în comparaţie cu alte tipuri de pereţi şi o comportare mal slabă la acţiuni seismice. La realizarea zidăriei trebuie respectate următoarele reguli: - rosturile orizontale să fie plane şi cu grosimea constantă (considerată de 1 2 mm); - rosturile verticale (considerate cu grosimea de 10 mm) trebuie să fie ţesute (în mod obişnuit la un rând), adică unui rost vertical dintr-un rând curent să -i corespundă un plin în rândul următor. In felul acesta se evită formarea stâlpişorilor independenţi şi se asigură conlucrarea pietrelor, peretele fiind considerat în calcule, în mod simplificat, ca un element omogen. După modul de realizare pereţii din zidărie pot fi: din zidărie simplă, zidărie mixtă, zidărie armată şi zidărie complexă.
Fig. 3.3. Rezemarea fâşiilor de planşeu pe pereţi din zidărie: 1 - perete; 2 - fâşie; 3 - rost monolitizat
a) Pereţii din zidărie simplă se realizează cu un singur tip de pietre, grosimea necesară fiind în funcţie de rolul pereţilor. Astfel, în cazul pereţilor portanţi grosimea trebuie să asigure rezemarea planşeelor, rezistenţa şi stabilita tea pereţilor, izolarea fonică, respectiv izolarea termică în cazul
pereţilor exteriori. Pentru un perete portant interior, în figura 3.3 prezintă modul de determinare a grosimii necesare din condiţia de rezemare a panourilor (sau fâşiilor prefabricate) de planşeu: d = 2a + r Adâncimea de rezemare (a) depinde de mărimea încăperilor, deschidere, toleranţe, sistemul constructiv al planşeului, fiind de 5-10 cm. pentru planşee monolite r = 0 (rezultând o grosime necesară a peretelui de 10-20 cm), iar la planşee prefabricate r = 8 cm (rezultând o grosime de 18 -28 cm). La clădirile obişnuite cu pereţi portanţi din zidărie (care au max. P + 4E), pereţii structurali interiori se realizează cu grosimea de fabricaţie de 25 cm, egală cu lung imea sau lăţimea pietrelor folosite (Fig.3.4,a). In general, grosimea pereţilor exteriori este determinată din condiţia de izolare termică.
b, c - exteriori din cărămidă plină (b) şi eficientă (c); 1 - perete; 2 - tencuială Fig. 3.4. Pereţi structurali din zidărie simplă: a - interior; b,
Pereţii exteriori se realizează cu grosimea de fabricaţie de 37,5 cm dacă se folosesc cărămizi pline (o cărămidă şi jumătate), respectiv de 30 cm (grosimea actuală 30 cm) dacă se folosesc cărămizi eficiente sau blocuri din beton uşor (Fig.3.4, b, c). Aceşti pereţi asigură, împreună cu tencuiala, o rezistenţă la transfer termic de 0,66 -0,75 m2K/W, mai mică în comparaţie cu cerinţele actuale. Realizarea unor pereţi exteriori din zidărie simplă care să asigure rezistenţa necesară la transfer termic ar necesita grosimi foarte mari şi neeconomice. 25 25
O soluţie eficientă o reprezintă pereţ ii exteriori din blocuri din beton celular autoclavizat (BCA), care permit realizarea rezistenţei termice necesare pentru grosimi de 30 -40 cm (Fig.3.5), în funcţie de calitatea blocurilor şi zona climatică, în general, pereţii din BCA sunt nestructurali. Se admit pereţi structurali din BCA numai la clădiri cu max. două niveluri (P + 1)
Fig. 3.5. Pereţi exteriori din zidărie din blocuri de BCA b) Pereţii din zidărie mixtă reprezintă o rezolvare constructivă eficientă, ei fiind formaţi dintr -un strat portant din zidărie plină sau cu goluri, care asigură preluarea încărcărilor şi unul sau două straturi de izolare termică, dispuse la exterior (Fig. 3.6). Staturile de izolare termică sunt nestructurale, fiind realizate din materiale cât mai uşoare.
b
o
c
Fig. 3.6. Pereţi exteriori din zidărie mixtă: a - în două straturi; b, c - cu strat de aer şi strat termoizolant; 1 - strat portant; 2 blocuri din BCA; 3 - strat de aer neventilat; 4 - strat termoizolant; 5 - tencuială exterioară; 6 - tencuială interioară; 7 - agrafe de legătură.
26
26
Cea mai simplă soluţie rezultă prin prevederea, la exterior, a unui strat din blocuri sau plăci din BCA (Fig. 3.6) sau din fâşii din BCA dispuse vertical sau orizontal. Prin prevederea unui strat de aer neventilat, dar mai ales a unui strat intermediar din materiale termoizolante (3.6. b,c) se măreşte rezistenţa la transfer termic a pereţilor. Stratul intermediar se poate realiza din materiale în vrac ( zgură , deşeuri poroase etc) sau plăci termoizolante din vată minerală sau betoane cu agregate foarte uşoare. c) Pereţii din zidărie armata sunt formaţi din zidărie cu armături orizontale dispuse in rosturile orizontale la o anumită distanţă pe verticală, sau din armături verticale dispuse la interior (în rosturi verticale continue) s au la exterior, cu scopul de a mări capacitatea portanta a zidăriei şi a îmbunătăţi comportarea la solicitări dinamice. d) Zidăria complexă rezultă, prin înglobarea unor stâlpişori din beton armat pentru mărirea capacităţii portante în cazul solicitărilor seismice.
3.2.3. Punţi termice la pereţii din zidărie In cazul pereţilor din zidărie se realizează o serie de elemente componente ale pereţilor, cu diverse roluri, cele mai importante fiind centurile şi buiandrugii. Centurile sunt elemente liniare orizontale din beton armat prevăzute în dreptul planşeelor pe toţi pereţii structurali (portanţi şi autoportanţi). Ele asigură rezemarea planşeelor,. rigidizarea în plan orizontal a planşeelor din elemente prefabricate şi conlucrarea pereţilor, având astfel un rol esenţial la realizarea structurii spaţiale şi rigidităţii de ansamblu a clădirii. Buiandrugii sunt elemente din beton armat (monolit sau prefabricat), metal, lemn sau zidărie (sub formă de arce) prevăzute peste golurile de uşi şi ferestre, având rolul de a prelua încărcările ce revin în dreptul golurilor. Atât centurile cât şi buiandrugii reprezintă, în cazul pereţilor exteriori, zone cu rezistenţă mică la transfer termic, formând punţi termice. Dacă distanţa dintre buiandrug şi centură este mică, atunci se realizează un singur element pe porţiunea golului (centură- buiandrug), buiandrug), care reprezintă o punte termică cu suprafaţa mărită. Corectarea punţilor termice cu materiale termoizolante este deosebit de importantă pentru micşorarea pierderilor de căldură, micşorarea riscului de condens şi creşterea gradului de confort. In figura 3.7. se prezintă un perete din zidărie simplă şi corectarea punţilor termice cu zidărie. Soluţia este depăşită, dar s -a folosit mult în trecut astfel perete le exterior din zidărie simplă nu asigură rezistenţa necesară la transfer termic. în figura 3.8 se prezintă un perete din zidărie mixtă la care stratul exterior reazemă la fiecare nivel pe console continue d in beton armat, iar buia ndrugii şi centurile se prevăd numai pe grosimea stratului portant. în dreptul centurii -buiandrug se prevede o fâşie din BCA dispusă orizontal, iar în dreptul consolei se prevede o fâşie orizontală din material eficient din punct de vedere al izolării termice (polistiren, vată minerală) cu grosime redusă (5 cm), astfel încât reducerea lăţimii consolei să fie minimă şi să nu afecteze rezemarea şi stabilitatea stratului termoizolant.
Fig.
3.7 Punţi
termice la pereţi din zidărie: a, b, c - variante constructive pentru buiandrug; d, e - variante de centură; 1 - pereţi; 2 -
centură; 3 - buiandrug; 4 - centură-buiandrug; 5 - zidărie pentru corectarea punţii termice; 6 - gol pentru fereastră
Fig. 3.8. Corectarea punţilor termice la pereţi stratificaţi: a - deasupra ferestrei; b - în dreptul centurii; 1 - strat din zidărie; 2 - strat din blocuri din BCA; 3 - fâşie orizontală din BCA; 4 - polistiren; 5 centură -buiandrug; 6 - centură; 7 - consolă continuă;8 planşeu (monolit sau prefabricat); 9 - gol de fereastră
27
3.3. Pereţi din beton monolit Pereţii din beton monolit sunt pereţi structurali portanţi sau autoportanţi (diafragme). Au o serie de avantaje cum sunt: - durabilitate mare; - capacitate portantă mare, fiind utilizaţi la clădiri cu multe niveluri; - au o foarte bună conlucrare; - prin folosirea cofrajelor cu dimensiuni mari se realizează o productivitate bună, în execuţie; - la turnare rezultă suprafeţe relativ netede, prin finisaje utilizându -se tencuieli subţiri. Dintre dezavantaje se pot menţiona: - betonul are o rezistenţă termică foarte redusă (un perete cu grosimea de 15 cm realizează sub 10% din Ro ceea ce necesită practic, asigurarea rezistenţei termice prin prevederea unui strat termoizolant; - tehnologia de execuţie pune probleme în perioadele reci ale anului; - necesită un consum mare de ciment, oţel şi cofraje.
nec,
Alcătuirea pereţilor Pereţii interiori se realizează dintr -un singur strat cu grosimea dedusă din calculul de rezistenţă şi cel puţin 12 cm (din condiţii tehnologice de realizare). Pentru clădiri cu 10 -12 niveluri se prevăd pereţi interiori cu grosimea de 14 -16 cm în căzut betonului greu, respectiv de 15 -18 cm în cazul betonului uşor din granulit.
Fig. 3.9 Pereţi din beton monolit: a-d - exteriori; e - interiori; 1 - strat portant din beton armat; 2 - strat termoizolant; 3 - strat de protecţie din beton armat; 4 - tencuială exterioară permeabilă la vapori; 5 - tencuială interioară impermeabilă; 6 - barieră de vapori
Pereţii exteriori se realizează în două sau trei straturi, stratul portant având grosimea de cel puţin 12 cm (Fig. 3.9).Structura în două straturi, din care stratul portant la interior şi cel termoizolant la exterior este cea mai folosită, datorită atât avantajelor de execuţie, cat şi a celor de comportare higrotermică. Astfel, din punct de vedere al execuţiei, stratul termoizolant se poate realiza după execuţia stratului portant din fâşii de BCA dispuse vertical pe console exterioare continue, ca şi la pereţi din zidărie mixtă (Fig.3.10). Din punct de vedere al comportării higrotermice, stratul poros amplasat la exterior favorizează permeabilitatea vaporilor în zona rece a peretelui şi micşorează riscul de condens. Este însă necesar ca tencuiala exterioară să aibă compactitatea redusă.Execuţia pereţilor exteriori din trei straturi este mai dificilă din punct de vedere tehnologic şi necesită bariere de vapori, indiferent dacă stratul portant este amplasat spre interior sau spre exterior (Fig.3.9,c, d). Se menţionează că dispunerea spre interior a stratului portant este mai avantajoasă având în vedere inerţia termică mare a betonului, ceea ce favorizează regimul termic, dacă este amplasat în zona caldă a peretelui.
Fig. 3.10 Corectarea punţilor termice la pereţi exteriori din beton monolit: a - deasupra ferestrei; b - între ferestre: 1 -strat din beton; 2 - strat termoizolant; 3 - consolă continuă; 4 - fâşie din polistiren; 5 - tencuială exterioară; 6 - gol de fereastră; 7 - planşeu (monolit sau prefabricat);
28
Datorită dezavantajelor, în special a celor de execuţie, soluţia cu pereţii exteriori în trei straturi nu s -a extins.
pr efabricate 3.4. Pereţi din elemente prefabricate Realizarea şi extinderea soluţiei de execuţie a pereţilor din elemente prefabricate este justificată prin creşterea productivităţii şi reducerea considerabilă a duratei de execuţie. In acest sens primele preocupări pentru aplicarea sistemului au început înjurai anului 1950 pri n realizarea de blocuri din zidărie şi apoi panouri mari din zidărie vibrată şi beton uşor în strat unic, precum şi panouri mari din două şi trei straturi. S-au analizat panouri cu dimensiuni reduse (mai mici decât pereţii încăperilor), panouri cu dimensiuni şi greutăţi medii (mărimea acestora fiind egală cu pereţii camerelor), precum şi panouri cu dimensiuni şi greutăţi mari şi elemente spaţiale prefabricate egale cu mărimea camerelor de locuit. Dintre aceste sisteme, cea mai largă, utilizare au cunoscut -o sistemele cu panouri de mărimi şi greutăţi medii, datorită avantajelor de realizare, transport şi montaj, utilizând mijloace de transport şi ridicare (macarale) de capacităţi medii, mai uşor de procurat şi de folosit. Totodată, dimensiunile panourilor per mit transportul lor uşor prin oraşe, încadrându -se în gabaritele gabar itele stradale. Pe lângă avantajul execuţiei rapide a clădirilor, sistemul cu panouri mari prezintă şi unele dezavantaje ce decurg din realizarea îmbinărilor şi corectarea punţilor termice.
Alcătuirea panourilor Panourile pentru pereţii interiori (în special portanţi) se alcătuiesc dintr -un singur strat, cu grosimea de 14-16 cm, necesară pentru rezemarea panourilor de planşeu şi preluarea încărcărilor. Se pot realiza din beton greu sau beton uş or din granulit. In panouri se vor prevedea la confecţionare găuri, şanţuri, canale doze, dibluri, bucşe etc, necesare pentru trecerea şi fixarea conductelor de instalaţii, tâmplăriei şi a obiectelor tehnico -sanitare. Acestea vor fi alcătuite şi dispuse as tfel încât să nu conducă la slăbiri importante ale panourilor. Panourile se armează cu armături sub formă de plase (o plasă, respectiv două plase pentru clădiri cu mai mult de P + 4) sau carcase întrepătrunse, iar pe contur sunt prevăzute cu armături sub formă de mustăţi sau bucle necesare pentru realizarea monolitizării în îmbinări (Fig.3.11). Tot pe contur sunt prevăzute praguri şi alveole necesare pentru preluarea eforturilor de lunecare.
3.6. Elemente asociate pereţilor Exista o serie de elemente şi noţiuni asociate pereţilor, cum sunt: - centurile si buiandrugii care pentru pereţii din zidărie au fost prezentate pe scurt în acest capitol, la paragraful.3. 2.3. în cazul unor niveluri înalte la clădiri cu pereţi din zidărie (de ex. săli), se prevăd şi c enturi intermediare, pe înălţimea nivelului, cu rol de consolidare. în cazul pereţilor din beton monolit centurile rezultă prin armarea pereţilor cu armături orizontale dispuse în dreptul planşeelor, iar în cazul pereţilor din panouri mari centurile rezultă prin armarea şi monolitizarea rosturilor orizontale. Buiandrugii la pereţii din beton monolit şi panouri mari se numesc, în general, rigle şi rezultă prin armarea corespunzătoare a zonelor dintre două goluri suprapuse; - soclul reprezintă porţiunea de perete exterior cuprinsă între, teren şi cota zero, fiind partea superioară a fundaţiilor la clădiri fără subsol, respectiv porţiunea peretelui de subsol ce depăşeşte cota terenului la clădiri cu subsol (vezi Fig.1.1 şi 1.2); - parapetul reprezintă porţiunea de perete exterior situată sub ferestre (vezi Fig. 1.1 şi 1.2); - spaletul este porţiunea plină dintre două goluri de uşi (la pereţi inferiori), respectiv dintre două ferestre în cazul pereţilor exteriori. în cazul diafragmelor, spaleţii se numesc montanţi; - solbancul reprezintă partea superioară a parapetului din exteriorul ferestrei (Fig. 3.23)
Fig. 3.23 Solbancuri şi glafuri: a, b - pereţi din zidărie; c - perete din panouri mari; 1,2-solbanc din zidărie şi prefabricate; 3 - solbanc fără element suplimentar;
4, 5 - glaf (din lemn şi din beton prefabricat); 6 - şorţ din tablă cu lăcrimar; 7 - lăcrimarul solbancului
- glaful reprezintă partea superioară a parapetului din interiorul ferestrei (Fig.3.23); - ancadramentul reprezintă elementele de evidenţiere a ferestrelor în faţadele clădirilor. Se realizează pe conturul exterior al golurilor (uneori pătrund şi pe grosimea peretelui) şi sunt formate din două elemente orizontale
situate la partea de sus şi de jos (care este şi solbanc în acelaşi timp) a ferestrei, sau din patru elemente, două orizontale şi doi montanţi laterali (Fig.3.24);
Fig. 3.24 Ancadramente: a - numai din elemente orizontale; b - din elemente orizontale şi verticale
- coşurile de fum şi canalele de ventilaţie sunt elemente dispuse pe verticală în scopul eliminării gazelor arse din sobe sau pentru ventilarea încăperilor fără ferestre. In cazul bucătăriilor cu gaze, ventilarea (în afară de cea asigurată de fereastră) prin canele de ventilare este obligatorie. b
Fig. 3.25 Coşuri de fum şi canale de ventilaţie: a - coş de fum şi perete din cărămizi pline; b - numai coşul de fum din cărămizi pline; c corp prefabricat pentru ventilaţii cu canal colector
Aceste elemente se realizează din zidărie de cărămidă sau elemente prefabricate (Fig. 3.25). Pentru coşurile de fum se foloseşte numai cărămida plină şi dacă peretele este din acelaşi tip de cărămidă, atunci coşul face parte integrantă din perete, fară însă a -i micşora grosimea (Fig. 3.25, a); dacă este format din alt tip de cărămidă, coşul de fum se zideşte alături (fig. 3.25, b). - contraforţii sunt elemente verticale realizate în cazul pereţilor din zidărie cu lungimi mari, având rolul de consolidare, mărire a capacităţii portante şi rezemare a grinzilor transversale de acoperiş (Fig.3.26).
Fig.3.26 perete din zidărie cu contraforţi Contraforţii se pot înlocui cu stâlpi din beton armat înglobaţi în zidărie; - frontonul este peretele de capăt al unui tronson de clădire; - calcanul este un perete exterior fără goluri, spre care nu se scurg apele de ploaie (Fig. 3.27).
31
32
Fig. 3.27 Calcane şi timpane: 1 - calcane; 2 - timpane timpanul reprezintă un perete exterior delimitat de planurile acoperişului şi de ultimul planşeu (Fig.3.27); aticul este porţiunea pereţilor exteriori ce se ridică deasupra planşeului terasă (vezi Fig. 1.1 ,şi 1.2); cornişa este un element sub formă de consolă ce depăşeşte perimetrul clădirii, fiind realizată, în mod obişnuit la ultimul nivel (vezi Fig. 1.1,a); ghermelele sunt elementele din lemn de esenţă tare, protejate împotriva umidităţii şi înglobate în zidărie pe conturai vertical al golurilor, servind pentru prinderea, prin cuie, şuruburi etc. a tocurilor de uşi sau ferestre.
Capitolul 4
PLANŞEE p lanşeelor. Clasificare 4.1. Rolul şi alcătuirea planşeelor. Planşeele sunt elemente de construcţie orizontale, având rolul funcţional de compartimentare a clădirii pe verticală. în funcţie de poziţia lor, planşeele pot fi curente sau intermediare, planşeul de pod sau planşeul terasă şi planş eul peste subsol în cazul clădirilor cu subsol. Planşeul peste subsol şi planşeul terasa (sau de pod) au şi rolul de închidere a clădiri. Pe lângă rolul funcţional de compartimentare a clădirii pe verticală, planşeele au şi rol de rezistenţă. Ele sunt elemente structurale şi fac parte din structura de rezistenţă a clădirii. Din punct de vedere structural, planşeele trebuie analizate sub două aspecte: de preluare şi transmitere a încărcărilor gravitaţionale (verticale) la elementele portante verticale, respectiv de realizare a conlucrării elemen telor portante verticale sub acţiuni orizontale din vânt sau seism. Preluarea încărcărilor verticale (inclusiv greutatea lor proprie) se face de către elementele de rezistenţă ale planşeului, în funcţie de alcătuirea constructivă. In acest scop elementele de rezistenţă ale planşeului trebuie să aibă o rigiditate corespunzătoare la încovoiere astfel încât săgeţile maxime să fie în limita celor admisibile, ceea ce asigură exploatarea normala a clădirii. în ceea ce priveşte al doilea aspect, realizarea conlucrării elementelor portante verticale este posibilă dacă planşeele au o rigiditate corespunzătoare în planul lor (plan orizontal) astfel încât planşeul în ansamblu să nu se deformeze în plan orizontal sub acţiunea încărcărilor orizontale din vânt sau seism. In acest caz, planşeele de la diversele niveluri ale clădirii se deplasează fără a -şi modifica forma (deplasare plan paralelă). Din punct de vedere constructiv, planşeele sunt formate din două părţi distincte: elementele de rezistenţă (planşeul brut) şi pardoseala. Planşeul brut are rolul de preluare a încărcărilor verticale şi orizontale pe care te transmite elementelor portante verticale (pereţi portanţi, stâlpi). Trebuie să aibă rigiditatea corespunzătoare pentru încărcări verticale, iar în plan oriz ontal să fie o şaibă cat mai rigidă. Pardoseala reprezintă elementele nestructurale ale planşeului, prevăzute peste planşeul brut sub formă de straturi, având în general rolurile de egalizare, fonoizolare, suport, finisaj şi circulaţie. Partea inferioară a planşeului se numeşte tavan. Acesta se poate realiza prin finisarea planşeului brut sau sub formă de tavan suspendat, cu scopul de mascare a grinzilor planşeului şi pentru a crea spaţii necesare pentru instalaţii (în special pentru ventilare şi climatizar e). Ca orice element de construcţie, planşeele trebuie să corespundă exigenţelor (capitale, mecanice, fizice, estetice şi economice), care se impun în funcţie de importanţa clădirii, condiţii de microclimat etc. Clasificarea planşeelor se poate face după m ai multe criterii, astfel: - după materialul utilizat: din lemn, zidărie, metal, beton sau materiale combinate; - după sistemul de susţinere: pe pereţi portanţi (din zidărie sau beton), pe rigle de cadre, pe grinzi, pe stâlpi; - după forma tavanului: plană, curbă, cu grinzi, cu nervuri etc. - după tipul elementelor de rezistenţă: din plăci plane, fâşii cu goluri, panouri mari, grinzi şi corpuri de umplutură etc; - după modul de comportare la zgomot de impact: ecran acustic simplu şi dublu - când pardoseala vibrează independent de planşeul brut, numite şi planşee cu pardoseală flotantă (Fig. 4.1). Fig. 4.1 Alcătuiri constructive de planşee: a - ecran acustic simplu; b - ecran acustic dublu: 1 - finisajul tavanului; 2 - element de rezistenţă; 3 - egalizare; 4 strat de uzură; 5 - fonoizolaţie; 6 - strat suport rigid
După rigiditatea în plan orizontal, planşeele se clasifică în patru grupe notate cu litere a. b, c şi d, grupa a reprezentând planşeele cu cea mai mare rigiditate în plan orizontal şi grupa d - cu cea mai mică: a - planşee monolite sau prefabricate cu suprabetonare; b - panouri sau semipanouri prefabricate monolitizate; c - fâşii prefabricate cu bucle monolitizate; d - fâşii prefabricate fără bucle, grinzi şi corpuri de umplutură fără suprabetonare.
Pentru a considera aportul suprabetonării în rigiditatea în plan orizontal a planşeului, trebuie ca aceasta să aibă grosimea de cel puţin 5 cm şi să fie armată constructiv. 4.2.PIanşee din lemn ■
Planşeele din lemn au în prezent un domeniu limitat de utilizare ca urmare a dezavantajelor pe care le prezintă lemnul ca material de construcţie: rezistenţă redusă la foc şi la acţiunea microorganismelor, rigiditate redusă la î ncovoiere, efectul de şaibă orizontală este foarte slab etc. Planşeele de lemn se utilizează în prezent la construcţii de locuit sau de mică importanţă în mediu rural, şi la unele construcţii cu caracter turistic tradiţional amplasate în zone montane. De obicei se folosesc la clădiri cu pereţi din zidărie sau din lemn. în scopul măririi durabilităţii, elementele componente se pot proteja împotriva focului si putrezirii cu substanţe ignifuge şi antiseptice sau cu răşini sintetice adecvate. Planşeul Planşeul brut este format din grinzi de lemn (sau produse superioare din lemn) şi podina de rezistenţă din dulapi (Fig. 4.2.). La clădiri de mică importanţă planşeul brut poate să fie cel definitiv.
Fig. 4.2. Planşee din lemn: a - porţiune din planul clădirii; b, c, d - alcătuiri constructive; b. c - cu grinzi aparente; d - cu grinzi mascate; 1 - grinzi; 2 - podină; 3 - duşumele; 4 - parchet; 5 - podină din scânduri; 6 - strat de protecţie (carton bitumat, vopsire cu bitum, etc); 7 - umplutură uşoară; 8 - tavan din scânduri; 9 - tencuială; 10 - şipci din lemn; 11 - pereţi portanţi; 12 - pereţi autoportanţi
în funcţie de importanţa clădirii, confortul necesar şi aspectul încăperilor, planşeul brut se poate completa cu umplutură (cu rol de izolare fonica sau termică), peste podină se prevede un strat de finisaj, şi uzură din duşumele sau parchet, iar tavanul poate să fie neted (cu scânduri aparente sau tencuit), respec tiv cu grinzi aparente (Fig.4.2,b, c, d). Grinzile din lemn, dispuse la distanta de 60- 100 cm pe direcţia scurtă a încăperilor, reazemă pe pereţi portanţi. Pentru a li^seTlisigura durabilitatea, grinzile reazemă prin intermediul unor tălpi din dulapi de lemn de esenţă tare impregnate sau protejate cu două straturi de carton lipite cu bitum. De asemenea, capetele grinzilor sunt protejate cu substanţe antiseptice şi izolate hidrofug cu bitum şi carton sau pânză bitumată. Capetele grinzilor se montează în locaşuri prevăzute cu spaţii de aer de 3 -4 cm pentru ventilare. Realizarea pe scară mai largă a planşeelor din elemente din lemn încleiat sau a celor mixte lemn -beton ar putea înlătura multe din neajunsurile planşeelor de lemn menţionate mai sus, schimbând rad ical atât cutumele actuale privind această soluţie de planşee cât şi mărimea deschiderilor pe care le pot acoperi şi destinaţia clădirilor unde se pot utiliza. în mod obligatoriu planşeele din lemn vor fi antiseptizate şi ignifugate. Pentru asigurarea conlucrării planşeelor cu pereţii, se impune solidarizarea grinzilor de pereţi cu ajutorul unor ancore metalice din oţel lat, iar în cazul planşeelor cu deschideri şi încărcări mari este necesar să se prevadă elemente speciale de solidarizare a grinzilor (într e ele) pe toată lăţimea planşeelor (măsură de conlucrare a grinzilor şi mărire a rigidităţii în plan orizontal).
4.3. Planşee metalice 4.3.1. Planşee cu grinzi metalice si elemente de d e umplutură Grinzile metalice se dispun paralele pe direcţia scurtă a încăperilor la un interax de 1 -3 m funcţie de încărcare şi tipul elementelor de umplutură. Grinzile reazemă pe pereţi portanţi sau grinzi. Rezemarea pe pereţi de zidărie se face direct în cazul unor încărcări mici sau prin intermediul unor plăci metalice, cuzineţi sau centuri din beton armat în cazul unor încărcări mai mari care pot să producă strivirea locală a zidăriei. Pentru asigurarea conlucrării grinzilor cu pereţii p e care reazemă şi realizarea conlucrării spaţiale a structurii, este necesară ancorarea grinzilor în pereţi, iar pentru a împiedica flambajul grinzilor în planul planşeului (flambajul lateral) se prevăd legături transversale între grinzi realizate din tije filetate sau profile laminate de dimensiuni mici.
34
în cazul soluţiilor mai vechi, grinzile se realizau din profile I laminate, profile U şi L completate la partea de jos pentru a permite rezemarea corpurilor de umplutură, profile din şină de cale ferată sau grinzi compuse din platbande sau corniere asamblate cu nituri sau, sudură. Elementele de umplutură preiau încărcarea de pe porţiunile dintre grinzi şi o transmit grinzilor pe care reazemă. Se pot realiza din bolţişoare de zidărie (Fig. 4.3,a) sau din beton simplu (Fig. 4.3, d), din plăci de beton armat (Fig.4.3, b, c), plăci prefabricate cu sau fără material de umplutură cu rol de izolare fonică sau termică (Fig.4.3,e, f) sau din corpuri ceramice (Fig. 4.3.,h). De asemenea, planşeul se mai poate realiza prin prevederea unor panouri din tabla ondulată sau cutată si beton de egalizare (Fig.4.3., g).
Fig. 4.3. Planşee cu grinzi metalice: a, d - cu bolţişoare (din zidărie sau beton simplu), b, c - cu plăci din beton armat monolit; e - cu pl ăci prefabricate şi umplutură; f - cu două rânduri de plăci prefabricate; g - cu tablă striată şi beton monolit; h - cu corpuri de umplutură
Bolţişoarele din zidărie reazemă pe talpa inferioară a profilelor, care se dispun la distanţe de 1,5 -2,0 m, grosimea bolţişoarelor fiind de 1/2 cărămidă. Pentru distanţe mai mari între grinzi (2,5-3,5 m), bolţişoarele se realizează cu grosimea de o cărămidă. împingerile orizontale, neechilibrate în prima şi ultima deschidere, se preiau cu tiranţi din oţel beton dispuşi la distanţe de 2 -2,5 m. Bolţişoarele din beton simplu monolit (Fig. 4.3, d) reazemă pe talpa inferioară a grinzilor, care se dispun la distanţe de 2 -2,5 m. Grosimea bolţişoarelor este de 10 -15 cm. Plăcile din beton simplu sau armat (Fig.4.3,b, c) se pot realiza la partea superioara sau inferioară a grinzilor, care se dispun la distanţe de 1 -1,5 m în cazul plăcilor din beton simplu (nearmat, a căror grosime este de 10 -15 cm), respectiv de 2,5-3 m sau chiar mai mult în cazul plăcilor din beton armat, a căror grosime şi armare se determină prin calcul. Prin asigurarea conlucrării dintre grinzi şi placa de beton (cu mustăţi sudate pe grinzi) se realizează un planşeu di n beton armat cu armătură rigidă. în cazul plăcilor turnate la partea inferioară a grinzilor se poate prevedea o izolare fonică şi termică cu materiale de umplutură (zgură, moloz, deşeuri de betoane uşoare etc). Plăcile prefabricate dintre grinzi (Fig. 4.3,e, f) se pot realiza din beton simplu, beton armat, ipsos sau materiale ceramice, distanţa dintre grinzi fiind în funcţie de încărcare, tipul şi rezistenţa plăcilor. Blocurile prefabricate prefabricate de umplutură (Fig.4.3,h) se pot realiza din beton uşor, argilă arsă sau ipsos. D istanţa dintre grinzi este mică (40 -60 cm). Tabla striată sau ondulată (Fig.4.3,g) necesită asocierea cu un strat general de beton, realizându -se astfel o placă continuă din beton armat, tabla având rol de armătură întinsă. Conlucrarea tablei cu betonul se poate realiza cu ajutorul unor piese metalice (plăcuţe din tablă) sudate pe tablă sau prin cute locale (mai mici) ale tablei ondulate. Soluţiile de grinzi din profile laminate sau compuse sunt neeconomice datorită consumului mare de metal şi manoperă.
4.5. Planşee
prefabricate din beton armat
Datorita avantajelor pe care le prezintă din punct de vedere tehnico- economic şi mai ales a tehnologiei de execuţie, planşeele prefabricate sunt foarte folosite la toate tipurile de clădiri (de locuit, social -administrative, industriale etc). Prin utilizarea lor se reduce manopera pe şantier, se scurtează mult durata de execuţie, se elimină cofrajele şi sunt necesare lucrări reduse de finisare pe şantier. Au însă şi unele neajunsuri, cum este reducerea monolitismului structurii şi a rigidităţii de ansamblu a clădirii şi în funcţie de tipul de planşeu prefabricat se pot impune măsuri suplimentare de monolitizare (subcenturi, suprabetonări etc). Din punct de vedere constructiv, planşeele prefabricate pot fi din fâşii prefabricate, panouri mari, grinzi prefabricate, corpuri de umplutură, grinzi alăturate etc.
Fig. 4.4 Grinzi metalice economice: a, b - profile expandate; c grindă cu zăbrele din oţel sudat pe tălpi
Capitolul 5 SCĂRI 5.1. Alcătuirea şi clasificarea scărilor Scările sunt elemente de construcţie care asigură circulaţia pe verticală între nivelurile clădirii în procesul de exploatare curentă a clădirii, evacuarea, într -un timp minim, a persoanelor în caz de pericol (de exemplu incendiu). Din aceste condiţii rezultă necesarul de scări, amplasarea şi dimensionarea lor. Pentru circulaţia pe verticală se mai folosesc planuri înclinate (în locuri foarte aglomerate, cu pante până la 15 ), scări rulante sau escalatoare (în locuri de circulaţie cu trafic intens magazine, metrouri etc.) şi ascensoare sau lifturi (pentru persoane şi pentru mărfuri). Scările rulante şi ascensoarele sunt mijloace de circulaţie şi nu elemente de construcţie, având în vedere alcătuirea lor şi modul de funcţionare, însă necesită spaţii adecvate de amplasare a lor în clădire (obişnuit lângă scări, în goluri pentru scări rulante si puţuri pentru lifturi). La noi în ţară lifturile se prevăd obligatoriu la clădiri de locuit având peste P + 4, dar la alte clădiri pot fi prevăzute şi pentru mai puţine niveluri, însă, în toate cazurile, scările trebuie să asigure circulaţia normală şi evacuarea în caz de pericol fară a ţine seama de existenţa lifturilor. Scările sunt formate din rampe, podeşte şi balustrade, care sunt elemente cu rol funcţional, cu precizarea că rampele şi podestele sunt, în acelaşi timp, şi elemente de rezistenţă ale scărilor (Fig.5.1) Rampa este elementul înclinat al scărilor, fiind alcătuită dintr -un element de rezistenţă şi trepte. Forma în plan este dreaptă sau curbă. Se recomandă ca numărul minim de trepte într -o rampă să fia 3 şi numărul maxim 18. Treptele se caracterizează prin dimensiunile geometrice: lăţime (b), înălţime (h) şi lungime (1). Lungimea treptelor este egala cu lăţimea rampei, înălţimea treptei se mai numeşte contratreaptă. Marginile libere (canturile) rampei se numesc vanguri. Sunt rampe cu două vanguri (rampele libere), cu un vang (o margine fiind alipită de perete) şi fără vanguri (rampe amplasate între doi pereţi).
Fig. 5.1.
Alcătuirea scărilor: 1 - rampă; 2 - podest de nivel; 3 - podest intermediar; 4 - grinzi de podest; 5 - balustradă; 6 - linia paşilor
Linia pasului reprezintă proiecţia în plan orizontal a liniei de circulaţie normală pe trepte si este situată la 50 -60 cm faţă de vangul interior. Se reprezintă cu o săgeată la capăt care arată sensul de urcare. Podestele sunt elemente orizontale care se dispun la capetele rampelor. Sunt şi podeşte intermediare (între niveluri şi podeşte de nivel), care au o cotă de nivel intermediară între cele două nive luri. Podestele intermediare permit şi schimbarea direcţiei rampelor şi prin întreruperea continuităţii rampelor constituie locuri de odihnă. Grinzile care servesc la r ezemarea ezemarea podestelor se numesc grinzi-podest. De regulă se prevăd la marginea interioară a podestului, grinda- podest servind şi pentru rezemarea rampei. Sunt scări fără grinzi de podest la care rampa şi podestul reprezintă o placă frântă continuă (Fig. 5.2).
Fig. 5.2. Scări fără grinzi de podest: 1 - podest; 2 - rampe în anumite cazuri se prevăd grinzi înclinate pentru susţinerea rampei. Ele pot fi numai pe porţiunea rampei (reazemă pe grinzile - podest) podest) sau se prelungesc şi sub podeşte (când nu avem grinzi de podest), fiind grinzi frânte. Dacă sunt amplasate pe marginile rampei se numesc grinzi-vang. Balustradele sunt elemente cu rol funcţional ce se prevăd pe marginile libere ale rampelor şi podestelor, având rolul de siguranţă şi sprijin pentru circulaţie, fiind prevăzute cu mâna -curentă (din lemn, material plastic etc). Deşi nu e element structural, balustrada trebuie să preia încărcările ce apar în caz de aglomeraţii.
Clasificarea scărilor se poate face după mai multe criterii, astfel: a) după poziţia în clădire: scări exterioare (care asigură accesul în clădire) şi scări interioare (care asigură circulaţia pe verticală); b) după destinaţie: scări monumentale (realizate pe unul sau două niveluri în holurile unor clădiri importante, care pe lângă rolul funcţional au si un rol arhitectonic deosebit), scări principale (asigură circulaţia normală în clădiri si evacuarea în caz de pericol), scări secundare (pentru acces în subsol sau în pod, pentru materiale sau diverse servicii) şi scări de incendiu (care se prevăd la clădiri publice sau industriale, putând fi, în acelaşi timp, şi scări secundare, având rolul ca împreună cu scările principale să permită evacuarea rapidă în caz de incendiu); c) după forma în plan: scări cu rampe drepte, cu rampe curbe şi scări cu trepte(Fig. 5.3)
5.4. Casa
scării
La clădiri etajate, din considerente funcţionale şi de rezistenţă, scările se amplasează pe aceleaşi axe verticale ale clădirii, ceea ce face posibilă delimitarea casei scărilor prin pereţi continui pe verticală . în funcţie de poziţia sa în plan, casa scării poate fi amplasată în interiorul clădirii, la margine sau chiar în exteriorul clădiri. 103
Având în vedere că scările trebuie să asigure evacuarea persoanelor în caz de incendiu este necesar ca rampele, podestele şi pereţii casei scărilor să prezinte o rezistenţă la foc cel puţin egală cu a structurii de rezistenţă a clădirii. Referitor la casa scării se recomandă: - evitarea formării tirajului de aer în casa scării pentru a limita propagarea incendiului pe verticală; - la blocuri de locuit fiecare scară să aibă acces pe terasă (sau pod) pentru a se asigura ieşirea (în caz de blocare a scării) si accesul la altă scară în caz de incendiu. Realizarea casei scărilor implică şi unele probleme legate de rezistenta de ansamblu a clădirii, cum este întreruperea continuităţii planşeelor pe o anumită zonă, rezultând o reducere a efectului de şaibă rigidă a planşeelor în pla n orizontal, mai ales când casa scării e amplasată la marginea clădirii, fiind necesare măsuri de continuitate a planşeului prin peretele exterior.
6.2. Clasificarea Clasificarea acoperişurilor Acoperisurile sunt subansambluri constructive amplasate la partea superioara a cladirilor care impreuna cu peretii exteriori si unele elemente ale infrastructurii reprezinta elemente de inchidere ale cladirii. Ansamblul elementelor de inchidere alcatuiesc subsistemul anvelopa al cladirii. Rolul functional al acoperisului este de inchidere a cladirii la partea superioara protejand mediul interior de variatiile de temperatura, umiditate, ploaie, zgomot, etc.
Acoperişurile se pot clasifica după o serie de criterii, cum sunt: comportarea higrotermică, formă, mă rimea pantei, structura de rezistenţă, natura învelitorii etc. a) După comportarea higrotermică acoperişurile pot fi reci (cu spaţiu de aer) şi calde (sau compacte). Acoperişurile reci cuprind în alcătuirea lor un spaţiu de aer în legătură directă cu mediul exterior, adică un spaţiu ventilat ce separă acoperişul în două părţi componente: partea de jos (în care este inclusă termoizolaţia) şi partea superioară (în care este inclusă învelitoarea). Acest tip de acoperişuri cuprinde atât soluţiile tradiţion ale cu pod (care reprezintă un spaţiu mare de aer), cât şi alte soluţii cu spaţiu redus de aer. având funcţie strict higrotermică. Acoperişurile calde, utilizate sub formă de terase cu pante mici, sunt caracterizate prin faptul că straturile componente se succed unul după altul, fără straturi de aer pentru ventilare.
Fig. 6.1. Acoperişuri cu suprafeţe plane înclinate: a, b, c - cu unul, doi sau patru versanţi (ape); d - acoperiş complex: 1 - streaşină; 2 - coamă; 3 - muchie (coamă înclinată); 4 - dolie
b) în funcţie de formă, acoperişurile pot fi cu suprafeţe plane î nclinate (numite ape sau versanti) rezolvate astfel încât să favorizeze scurgerea apelor meteorice (Fig.6.1) şi acoperişuri cu suprafeţe curbe sau sub formă de cupole, riglate etc. (Fig.6.2). La clădiri cu deschideri mari (hale parter sau ultimul etaj la clădiri industriale etajate) - unde iluminarea naturală prin ferestre este insuficientă - se folosesc acoperişuri cu luminatoare.
Fig. 6.2 Acoperişuri cu suprafeţe curbe: a - cilindrice; b - conoizi; c - cupolă c) După mărimea pantei acoperişurile pot fi: - înclinate, cu pantă mare (21 -150%) sau cu pantă medie (8 -20%); - plate ( de tip terasă), necirculabile (cu panta de 2 -7%) sau circulabile (cu panta de 1,5-4%). în figura 6.3 se prezintă o diagramă a pantelor uzuale de acoperiş, iar în tabelul 6.1 se precizează aceste pante învelitoare. pentru câteva de acestea, în funcţie d e materialele utilizate ca învelitoare. Scurgerea apelor la acoperişurile înclinate se face pe contur, iar la cele de tip terasă se poate face la interior prin conducte verticale (în special la cele cu atic) sau pe contur (în special la cele cu cornişă) (Fig. 6.4)
Fig. 6.4. Acoperişuri terasă: a – cu scurgerea apelor la interior; b – cu scurgerea apelor în exterior
d) După structura de rezistenţă acoperişurile pot fi: - cu structură masivă din zidărie, utilizate în special în perioada medievală la realizarea unor acoperişuri pentru deschideri mari (să li, catedrale etc); - cu structura de rezistenţă identică cu cea a planşeelor curente în cazul acoperişurilor terasă; - cu şarpantă, în cazul acoperişurilor cu pod; - cu structură proprie, în cazul deschiderilor mari, realizată în diverse moduri: grinzi (cu inimă plină sau cu zăbrele), elemente de suprafaţă din beton precomprimat (elemente 7r curbe), reţele spaţiale din bare, învelitori subţiri, acoperişuri suspendate etc. e) După tipul învelitorii acoperişurile pot fi cu învelitoarea din elemente mici cu suprapunere parţială (ţigle, plăci de azbociment, foi de tablă, şindrilă etc.) şi cu învelitoare continuă. Acoperişurile cu învelitoarea din elemente separate trebuie să fie înclinate pentru a permite eliminarea rapidă a apelor (mărimea pantei fiind dată de tipul elementelor), iar acoperişurile cu învelitoare continuă sunt de tip terasă cu învelitoare bituminoasă.
6.4. Acoperişuri cu şarpantă Acoperişurile cu şarpantă se utilizează la clădiri de locuit (case familiale, hoteluri, blocuri), social -culturale, administrative etc, precum şi în cazul construcţiilor industriale pentru birouri, anexe etc. Sunt acoperişuri înclinate. Şarpanta reprezintă structura de rezistenţă a acoperişurilor cu pod realizată deasupra ultimului nivel, având rolul de a crea pantele şi forma acoperişului şi de a prelua încărcările ce revin acoperişului. în mod obişnuit şarpantele se realizează din elemente de lemn datorită avantajelor pe care le oferă lemnul: greutate redusă şi uşurinţă de prelucrare şi execuţie. Mai rar, se utilizează şarpante din elemente prefabricate din beton armat sau din profite metalice. Alcătuirea şarpantelor depinde de dimensiunile în plan ale clădirii şi de structura de rezistenţă a acesteia. Astfel, în cazul în care există pereţi portanţi interiori se adopta şarpantele pe scaune (Fig.6.5, b, c), iar în cazul când pereţii portanţi sunt la exterior (longitudinali) se adoptă şarpanta cu macaz^. dacă deschiderea permite acest lucru (Fig. 6.5., d). Dacă deschiderea este mai mare, se adoptă alte tipuri de acoperiş, printre care şi cele cu grinzi transversale (Fig. 6.6). în cazu l utilizării grinzilor cu zăbrele (ferme) se poate considera că ansamblul fermelor formează şarpanta acoperişului. în cazul unor deschideri mici se adoptă şarpanta din căpriori, fără scaune (Fig. 6.5, a)
Fig. 6.5. Acoperişuri cu şarpantă: a - şarpantă din că priori; b, c - şarpante pe scaune; d - şarpantă tip macaz: 1 - căpriori; 2 - pana de streaşină, 3 pana curentă; 4 - pana de coamă; 5 - popi verticali; 6 - popi înclinaţi; 7 - arbaletrieri; 8 - cleşti; 9 - talpă; 10 - coardă
In alcătuirea unei şarpante se disting, de regulă, următoarele principale:
- şipcile dispuse perpendicular pe linia de cea mai mare pantă, servesc ca reazeme pentru elementele învelitorii (ţigle, plăci de azbociment etc). Distanţa dintre şipci este determinată de mărimea elementelor învelitorii, ţinând seama că acestea se suprapun cu câţiva centimetri. Şipcile reazemă pe căpriori şi preiau greutatea învelitorii şi a zăpezii, presiunea vântului şi încărcările accidentale ce apar pentru întreţinerea învelitorii; - astereala este formată din scânduri dispuse alăturat (pe aceeaşi direcţie cu şipcile), constituind suportul învelitorilor flexibile (fără rigiditate), cum sunt cele din tablă plană (mai rar pentru învelitori bituminoase). Asterelile reazemă pe căpriori şi preiau aceleaşi încărcări ca şi în cazul şipcilor. Pentru un acoperiş se adoptă fie astereală, fie şipci, însă uneori se prevăd şipci peste astereală. - căpriorii sunt elementele ce se dispun înclinat, dând panta acoperişului. Distanţa dintre căpriori este de 60 -80 cm, fiind impusă de rigiditatea mică a şipcilor sau asterelei, care reazemă pe căpriori. Căpriorii reazemă la partea inferioară pe pana de streaşină (dispusă pe pereţii exteriori portanţi), iar la partea superioară căpriorii ce formează cele două ape reazemă reciproc (unul pe celălalt), în funcţie de deschiderea clădirii se prevăd două sau patru pane curente care constituie reazemele intermediare ale căpriorilor. în figura 6.5.,b s -a reprezentat o şarpantă pe scaune cu două pane intermediare. - panele sunt f ormate ormate din grinzi de lemn, fiind reazeme pentru căpriori. Panele de streaşină se dispun în lungul pereţilor exteriori sau pe înălţări ale acestora (pentru a mări înălţimea utilă a podului), iar panele curente reazemă pe pop i; - popii reprezintă reazeme pentru panele curente (intermediare). Sunt elemente verticale ce reazemă pe pereţii portanţi transversali, fiind dispuşi la distanţe de 3-5 m (egale cu distanţele dintre pereţii pe care reazemă), în cazul clădirilor cu unul sau doi pereţi longitudinali centrali (pe direcţia transversală fiind pereţi de contravântuire la distanţe mai mari), se prevăd popi înclinaţi (Fig.6.5,c); - cleştii sunt formaţi din câte două elemente ce leagă căpriorii corespondenţi din cele două ape din dreptul popilor, formând un siste m plan nedeformabil. Cleştii nu preiau încărcări directe, însă sunt solicitaţi la eforturi de întindere. Cleştii, cei doi căpriori legaţi şi popii corespunzători care sunt elementele principale de rezistenţă ale acoperişului. - contrafişele sunt elemente care reduc deschiderea penelor curente şi rigidizează nodurile în sens longitudinal (în sensul direcţiei panelor); - contravânturile sunt elemente care solidarizează elementele şarpantei, asigurând rigiditatea, stabilitatea şi conlucrarea spaţială a şarpant ei. în figura 6.6,a se prezintă o şarpanta cu macaz dublu pentru clădiri fără pereţi portanţi interiori, pentru deschideri 8 m. Sistemul constructiv este astfel conceput încât să conducă eforturile la pereţii portanţi de pe cele două margini de 6longitudi nale. Popii au doar rolul de a susţine grinda de jos (numită coardă) în poziţie orizontală, coarda fiind solicitată la întindere. Elementele înclinate de sub pana curentă se numesc arbaletrieri, I lucrează la compresiune şi dirijează eforturile către margini.
Planşeul de pod este format din următoarele elemente: - elementul de rezistenţă (planşeul brut) cu structura similară cu cea a planşeelor curente; - şapa de egalizare din mortar de ciment; - bariera contra vaporilor, care chiar dacă nu este necesară din calculul higrotermic, se poate prevedea ca izolaţie împotriva eventualelor ape meteorice ce pot ajunge accidental în pod. La clădiri mai puţin pretenţioase se poate renunţa la şapa de egalizare şi la bariera de vapori; - izolaţia termică, formată din materiale în vrac (zgură, deşeuri poroase, beton uşor etc); - stratul de circulaţie din beton uşor cu un conţinut redus de ciment pentru a fi poros şi a permite migraţia în atmosferă a vaporilor din interior. 6.5. învelitori Invelitoarea este elementul de construcţie prevăzut la partea superioară a acoperişului, având rolul de izolare împotriva apelor meteorice. Invelitoarea trebuie să corespundă, în primul rând, exigenţei de etanşeitate, dar şi exigenţelor referitoare la durabilitate, rezistenţă la foc, aspect estetic şi cerinţe economice. Pentru realizarea învelitorilor se utilizează o gamă largă de materiale, cum sunt: materiale organice (paie, trestie, lemn, bitum), plăci din piatră naturală (ardezie), pietre artificiale (ceramice, azbociment, beton), materiale metalice (tablă de oţel, zinc, aluminiu), sticlă simplă sau armată, materi ale plastice. Din punct de vedere al modului de asigurare al etanşeităţii, se disting: - învelitori discontinue, din elemente separate, impermeabile la apă, dacă aceasta se scurge repede (ţigle ceramice sau din beton, olane etc); - învelitori continue, fără rosturi (cele bituminoase). Din punct de vedere al modului de susţinere a învelitorilor se pot evidenţia: - învelitori elastice sau flexibile, care necesită un strat suport continuu (cele bituminoase sau din tablă plană); - învelitori care necesită elemente-suport aşezate la distanţe reduse, cum sunt cele din plăci mici şi rigide (ceramice, foi plane de azbociment, din lemn, şindrilă, sită etc); - învelitori la care elementele de susţinere se pot dispune rar, având în vedere rigiditatea relativ mar e a elementelor învelitorii, cum sunt cele din foi ondulate sau cutate din azbociment, tablă sau mase plastice. Pentru satisfacerea exigenţei de etanşeitate şi a asigura scurgerea apelor în timp cât mai scurt, acoperişul se realizează cu pante a căror mărime depinde de tipul învelitorii şi condiţiile climatice, având în vedere şi încadrarea construcţiei în ansamblul construit.
40
Din figura 6.8. rezultă modul de realizare a învelitorilor din ţiglă profilată (asemănătoare fiind şi cele din ţiglă solzi), iar în figurile 6.9. şi 6.10 se prezintă modul de realizare a învelitorilor din lemn, din foi plane de azbociment cu două colţuri teşite şi din tablă plană.
6.6. Acoperişuri Acoperişuri terasă 6.6.1. Acoperişuri terasă neventilate Acoperişurile de tip terasă, datorită avantajelor economice şi de execuţie, au un domeniu larg de utilizare, la toate tipurile de clădiri civile şi industriale. Fac parte din categoria acoperişurilor compacte, fără straturi de aer. Se mai numesc acoperişuri calde deoarece învelitoarea este supusă direct fluxului de căldură şi vapori de apă din interiorul construcţiei. In general, acoperişurile terasă au următoarea alcătuire (Fig. 6.11): 1Q
Fig 6.11 Acoperişuri terasă neventilaţe: a, b - variante constructive; circulabile şi necirculabile: 1 - tencuială; 2 - placă de rezistenţă; 3 - şapă egalizare; 4 - barieră conta vaporilor; 5 - termoizolaţie; 6 - protecţia termoizolaţiei; 7 - beton de pantă; 8 - suportul învelitorii; 9 - învelitoare bituminoasă; 10 - nisip mărgăritar; 11 - strat de nisip; 12 - dale prefabricate (în cazul teraselor circulabile)
- elementul de rezistenţă, care reprezintă planşeul brut, identic ca alcătuire cu planşeele curente; - bariera de vapori, dispusă pe un strat de egalizare, având rolul de a reduce cantitatea de vapori care migrează iarna spre exterior şi a reduce riscul de condens sub învelitoare. Se realizează din mat eriale bituminoase bituminoase (un strat de carton sau pânză între două straturi de bitum), folii în mase plastice sau cauciuc; - termoizolaţia, care asigură rezistenţa necesară la transfer termic. Se poate realiza din materiale poroase în vrac (zgură, tufuri vulcanice, deşeuri ceramice eţc.) sau din plăci termoizolante (din BCA, vată minerală, polistiren expandat etc). Grosimea ei se stabileşte prin calcul, în funcţie de rezistenţa necesară la transfer termic. Peste stratul termoizolant se prevede un strat permeabil la vapori (carton, hârtie kraft) pentru a proteja termoizolaţia împotriva umidităţii la turnarea stratului superior; - betonul de pantă asigură panta necesară pentru scurgerea apelor meteorice. Are o grosime variabilă, grosimea maximă fiind în funcţie de mărimea pantei, dimensiunile în plan ale acoperişului şi numărul şi modul de dispunere a gurilor de scurgere pentru apă. Se realizează din betoane uşoare, având oarecare contribuţie şi la izolarea termică. Sunt clădiri (în special industriale) la care stratul de rezistenţă este înclinat, nefiind necesar strat de pantă. De asemenea, sunt cazuri când un singur strat îndeplineşte atât rolul de pantă, cât şi de izolare termică; - stratul suport al hidroizolaţiei, care asigură o suprafaţă plană şi rigidă pentru învelitoare. Se realizează din mortar de ciment cu grosimea de 3-4 cm; - hidroizolaţia bituminoasă, realizată din straturi multiple de carton bitumat, pânză sau împâslitură din fibre de sticlă bitumată şi straturi de bitum. De obicei se dispun 3 straturi de carton şi pânză şi 4 de bitum. Primul strat de bitum asigură lipirea hidroizolaţiei pe stratul suport, iar ultimul asigură aderenţa stratului de protecţie alcătuit din nisip mărgăritar (cu granulaţia de 3 -7 mm) în grosime de 0,5-1 cm. Există două variante de acoperişuri terasă, în funcţie de modul de dispunere al straturilor din figura 6.11 In prima variantă, (Fig.6.11, a), stratul de pantă este amplasat deasupra stratului termoizolant. Soluţia are avantajul că în perioadele calde energia termică, care încălzeşte intens învelitoarea, se distribuie în stratul suport şi în betonul de pantă, diminuându-se astfel supraîncălzirea învelitorii. Dezavantajul soluţiei constă în faptul că stratul de pantă este supus contracţiilor şi dilataţiilor termice, cu efecte de împingere şi fisurare asupra elementelor perimetrale ale clădirii, în special asupra durabilităţii. In varianta a doua (Fig.6.11, b), unde stratul termoizolant este deasupra celui de pantă, în perioadele calde energia termică se distribuie într -un -un volum mult mai redus de material, respectiv în stratul suport al hidroizolaţiei, rezultând o încălzire mai puternică a învelitorii în comparaţie cu prima soluţie, cu efecte defavorabile asupra durabilităţii. In cazul teraselor circulabile se prevede o pardoseal ă alcătuită din dale prefabricate cu grosimea de 2 - 4 cm (în funcţie de dimensiunile acestora) dispuse pe un strat de nisip în rosturile dintre dale se prevede bitum cu rolul de a împiedica împrăştierea nisipului ca urmare a acţiunii vântului şi a apelor din precipitaţii. Comportarea higrotermică a acoperişurilor terasă este dezavantajoasă în comparaţie cu acoperişurile cu pod, care prezintă avantajul ventilării. Datorită structurii compacte, învelitoarea acoperişurilor terasă se încălzeşte puternic sub acţiunea radiaţiei solare, iar iarna cu toate că există barieră de vapori fenomenul de condens este posibil sub învelitoare. Condensul format îngheaţă
şi mărindu-şi volumul desprinde învelitoarea de pe stratul suport, iar vara se transformă în vapori, cu măr irea volumului, ceea ce determină formarea unor băşici sub învelitoare, pe care o solicită puternic, putând duce la ruperea învelitorii. Pentru a reduce influenţa radiaţiei solare, acoperişurile terasă se prevăd cu straturi de protecţie din pietriş sau se vopsesc cu pelicule de culoare deschisă pentru a reflecta razele solare. încă un dezavantaj al acoperişurilor terasă constă în înmagazinarea în timpul execuţiei a unei anumite cantităţi de apă între bariera de vapori şi hidroizolaţie. De aceea se recomandă ca hidroizolaţia să se execute după uscarea stratului de pantă şi a stratului suport. Pentru îmbunătăţirea comportării higrotermice şi reducerea riscului de condens, precum şi pentru eliminarea umidităţii iniţiale sub învelitoare, s -au conceput soluţii constructive care să permită eliminarea vaporilor de apă în atmosferă. în acest sens sunt concepute terasele cu straturi de difuzie, canale de aerare şi cu straturi de aer ventilat.
6.6.2. Acoperişuri terase cu straturi de difuzie Straturile de difuzie se prevăd în zonele de acumulare a vaporilor de apă: sub învelitoare, respectiv sub bariera de vapori. Se poate prevedea un singur strat de difuzie (sub învelitoare sau sub bariera de vapori), respectiv două straturi de difuzie. Aceste straturi se realizează din carton bitumat perforat blindat pe partea inferioara cu nisip grăunţos aderent, care reprezintă primul strat al barierei de vapori sau al învelitorii, care nu se lipeşte pe stratul suport. Lipirea se face prin bitumul care se toarnă peste acest strat şi care pătrunde prin perforaţii, realizând o lipire prin puncte, nisipul grăunţos venind în contact direct cu stratul suport. Printre granulele de nisip se realizează o oarecare migrare a vaporilor de apă şi aerului şi prin punerea stratului în legătură cu atmosfera se elimină vaporii de apă, cu ajutorul unor dispozitive speciale numite deflectoare, care se dispun în câmpul planşeului terasă, sau în zonele mai înalte (pe contur, lângă atic).
Fig. 6.12 Acoperişuri terasă cu comportarea higrotermică higrotermică îmbunătăţită: a - cu straturi de difuzie; b - cu cu canale de aerare: 1. . . 10 - identice cu cele din din fig. 6.11; 11 - straturi de difuzie; 12, 13 - deflectoare; 14 - sârmă pentru strângerea învelitorii racordate; 15 - canale de aerare
In figura 6.12, a se prezintă un deflector dublu care pune în legătură cu atmosfera două straturi de difuzie prevăzute sub bariera de vapori şi sub învelitoare. In general, eficienţa straturilor de difuzie este redusă deoarece stratul de aer dintre granulele de nisip este extrem de subţire, ceea ce face ca circulaţia vaporilor de apă să fie redusă. De aceea straturile de difuzie nu sunt eficiente la clădiri cu umidităţi relative ale aerului interior de peste 60%.
6.6.3. Acoperişuri terasă cu canale de aerare Acoperişurile terasă cu canale de aerare se recomandă la clădiri cu umidităţi ale aerului interior de peste 60% (până la 65-70%). Canalele de aerare se realizează prin includerea în structura planşeului a unei reţele de canale înguste şi continue pe toată suprafaţa terasei, care comunică cu atmosfera prin deflectoare dispuse în câmpul terasei şi prin orificii de aerisire prevăzute pe marginile acoperişului, prin intermediul cărora se asigură evacuarea vaporilor de apă în exterior. Deflectoarele se dispun la intersecţia canalelor mai mari (canale principale), sub formă de şiruri. Numărul şi modul de dispunere al deflectoarelor se stabileşte în funcţie de forma şi mărimea suprafeţei, ţinând seama că fiecare deflector poate deservi o suprafaţă de cel mult 120m 2. Circulaţia aerului în canalele de aerare este determinată de vânt şi de diferenţa de temperatură. In figura 6.12, b se prezintă un exemplu de realizare a canalelor de aerare prin executarea termoizolaţiei din două straturi de plăci prefabricate, 42
plăcile din stratul inferior fiind mai mici, rosturile dintre plăci având rolul de canale. Un alt mod de realizare a canalelo r de aerare se poate face prin practicarea lor, sub formă de şanţuri, pe ambele direcţii, la partea inferioară a plăcilor termoizolante. In figura 6.13 se prezintă un exemplu de amplasare a deflectoarelor pe acoperişul unei hale industriale şi a orificiilor de vent ilare la partea inferioară a aticului.
42
Fig. 6.13 Acoperiş cu canale de aerare: 1 - deflectoare; 2 - orificii de ventilare; 3 - atic; 4 - canale de aerare principale
6.6.4. Acoperişuri terasă cu strat de aer ventilat Aceste acoperişuri reprezintă o soluţie modernă care constă în realizarea în termoizolaţie (care este dispusă pe ultimul planşeu) a unul strat de aer ventilat, cu o grosime relativ redusă (Fig6.14). Acest strat de aer este pus în legătură cu atmosfera prin orificii de ventilare pe conturul clădirii şi prin deflectoare amplasate pe acoperiş. Dezavantajul acestui sistem constă în faptul că sunt necesare elemente de rezistenţă cu ajutorul cărora se realizează stratul de aer, panta acoperişului şi suportul înve litorii.
Fig. 6.14 Acoperişuri cu strat de aer ventilat: a, b - variante constructive: 1 termoizolaţie; 2 - strat de aer ventilat: 3 - orificii de ventilare; 4 - deflectoare; 5 - suport învelitori
6.7. Elemente
accesorii la acoperişuri
Datorită funcţiunilor pe care trebuie să le îndeplinească, acoperişurile necesită o serie de elemente accesorii cu diverse roluri, cum sunt: - de protecţie pe contur şi la rosturi (atice, cornişe, streşini); - de colectare şi evacuare a apelor meteorice (jgheaburi, burlane, guri de scurgere); - de iluminare şi aerisire; - de evacuare în atmosferă a vaporilor de apă care circulă prin straturile de difuzie, canalele de aerare sau prin stratul de aer ventilat (deflectoare). Aticul este un element dispus pe conturul acoperişurilor terasă. Se poate realiza din zidărie, elemente prefabricate sau beton monolit. Trebuie să depăşească nivelul învelitorii cu cel puţin 30 cm. In cazul teraselor circulabile se prevede o balustradă deasupra aticului sau se realizează cu atic cu înălţimea de cel puţin 90 cm. In figura 6.15, a se prezintă un atic din zidărie de cărămidă.
Fig. 6.15 Detalii de atic şi cornişă: a - atic; b - cornişă; 1... 10 - identice cu cele din fig. 6.11; 11 - perete exterior; 12 - polistiren; 13 - atic; 14 - tencuială pe rabiţ; 15 - agrafe metalice; 16 - pazie din tablă; 17 - diblu din lemn; 18 - agrafa metalică; 19 - pazie din tablă; 20 - cârlig; 21 - jgheab; 22 - cornişă; 23 - completare cu beton
Aticul are rolul de fixare a hidroizolaţiei prin ridicarea acesteia pe atic sau pe cel puţin 25 -30 cm deasupra nivelului terasei. Pe porţiunea verticală (ridicată) învelitoarea se protejează cu tencuială pe rabiţ.
Partea superioară a aticului se protejează cu o fâşie orizontală (pazie) din tablă zincată care se prinde, prin îndoirea marginilor, de agrafe din oţel lat dispuse pe atic la distanţe de cea 50 cm. în cazul teraselor cu straturi de difuzie sau canale de aerare. acestea comunică cu atmosfera prin ridicarea lor pe atic odată cu hidroizolaţia. De asemenea, canalele de aerare pot comunica cu atmosfera şi prin orificii la baza aticului, aşa cum se arată în figura 6.13. Cornişele şi streşinile sunt elemente de construcţie amplasate pe perimetrul clădirilor şi reprezintă prelungirea acoperişului sub formă de consolă. Ele au rolul de a îndepărta de la faţade apele din precipitaţii şi de a susţine dispozitivele de evacuare a apelor, având totodată şi un rol estetic. De obicei se utilizează noţiunea de streaşină în cazul acoperişurilor înclinate, noţiunea de cornişă fiind utilizata în cazul acoperişurilor terasă, precum şi a celor înclinate când se foloseşte soluţia de scoatere în consolă a zidă riei sau se prevăd elemente speciale din beton. In figura 6.8, b, se prezintă un detaliu de streaşină la un acoperiş cu şarpantă din lemn, iar în figura 6.15, b o cornişă pentru un planşeu terasă. Dispozitivele de colectare a apelor din precipitaţii constau din jgheaburi şi burlane exterioare în cazul când eliminarea apelor se face la exterior, respectiv din guri de scurgere şi conducte verticale dacă eliminarea apelor se face prin interiorul clădirii. In cazul acoperişurilor cu pantă se utilizează întotdeauna jgheaburi şi burlane, iar în cazul acoperişurilor terasă sunt posibile ambele soluţii, eliminarea apelor prin interiorul clădirilor fiind preferată în cazul acoperişurilor terasă cu atic. La proiectarea secţiunilor jgheaburilor, burlanelor şi conductelor verticale, precum şi la alcătuirea de detaliu, trebuie să se ţină seama de debitele maxime ale celor mai intense ploi, să se asigure panta necesară în cazul jgheaburilor, să se prevină înfundarea gurilor de scurgere cu diverse obiecte aduse de vânt etc. Jgheaburile şi burlanele, cu secţiunea semicirculară (respectiv circulară pentru burlane) sau dreptunghiulară sunt formate din tablă (de obicei tablă zincată) şi sunt prinse de elementele de construcţie cu dispozitive adecvate (cârlige, brăţări etc), aşa cum rezultă din figurile 6.8, b şi 6.15, b pentru jgheaburi. în cazul gurilor de scurgere, acestea se rezolvă în funcţie de tipul terasei, care poate fi necirculabilă sau circulabilă (Fig.6.16). în primul caz hidroizolaţia trebuie prinsă între conducta de scurgere şi un manşon de tablă, iar în cazul al doilea hidroizolaţia se racordează peste recipient, aşa cum rezultă din detaliile prezentate. Această măsură este necesară pentru a evita infiltraţia de apă în exteriorul conductei de scurgere. Stabilirea dimensiunilor jgheaburilor şi burlanelor se face prin calcul.
