Normativ NP119-06/2006 privind proiectarea şi execuţia învelitorilor subţiri de beton armat şi precomprimat, monolite şi prefabricate

M.Of. 937

În vigoare
Versiune de la: 20 Decembrie 2006
Normativ NP119-06/2006 privind proiectarea şi execuţia învelitorilor subţiri de beton armat şi precomprimat, monolite şi prefabricate
Dată act: 21-sept-2006
Emitent: Ministerul Transporturilor, Constructiilor si Turismului
CAPITOLUL 1:PREVEDERI GENERALE
SECŢIUNEA 1.1:Obiect şi domeniul de aplicare
1.1.Învelitorile subţiri de beton armat şi precomprimat sunt utilizate în aproape toate ramurile de specialitate din sectorului construcţii, după cum urmează:
- în domeniul construcţiilor civile, s-au aplicat cu precădere la acoperirea sălilor de întrunire şi sport, sălilor de spectacole, cinematografe, teatre, expoziţii şi chiar la locuinţe parter simplu sau duplex;
- în aria industrială s-au aplicat la acoperirea halelor de fabricaţie, a spaţiilor de depozitare şi la o serie de obiective tehnologice ca turnuri de răcire, silozuri, containere pentru diferite lichide etc.;
- în sectorul hidrotehnic şi-au găsit aplicaţie la barajele uşoare fixate pe contur în terenul înconjurător, castele de apă şi rezervoare.
1.2.Prevederile prezentului normativ sunt obligatorii pentru proiectarea, execuţia şi exploatarea structurilor de învelitori subţiri de beton armat şi precomprimat. în vederea satisfacerii exigenţelor de siguranţă prevăzute de legislaţia tehnică în vigoare.
1.3.Normativul se adresează inginerilor proiectanţi, inginerilor din execuţie, arhitecţilor şi altor specialişti implicaţi în concepţia, proiectarea, planificarea lucrărilor, execuţia şi mentenanţa construcţiilor cu structuri de tip învelitori subţiri de beton armat şi precomprimat.
1.4.Prezentul normativ se utilizează împreună cu actele normative în vigoare care reglementează cadrul global şi activităţile de proiectare şi execuţie a structurilor de beton armat şi precomprimat, a subansamblelor de construcţii specifice, precum şi activitatea de întreţinere, reparaţii şi urmărire în timp.
1.5.Toate referinţele complementare acestui normativ sunt cele aflate în valabilitate la data proiectării şi execuţiei, respectiv a implementării programului de urmărire în timp. Pe măsura armonizării reglementărilor româneşti cu cele europene, referirile incluse în prezentul normativ vor fi înlocuite de reglementările europene armonizate.
CAPITOLUL 2:ELEMENTE DEFINITORII
SECŢIUNEA 2.1:Elemente caracteristice
2.1.În morfologia structurală, învelitorile subţiri constituie clasa de corpuri lamelare care, similar unor modele din natură, sunt astfel curbate încât să asigure rigiditatea formei. Din punct de vedere conceptual, învelitorile subţiri de beton armat şi precomprimat sunt matematic în formă de suprafeţe curbe continui, construite fizic dintr-un material rigid, omogen şi izotrop.
2.2.Referitor la comportarea mecanică, conceptul de învelitoare subţire implică realizarea coincidenţei dintre suprafaţa ei mediană şi suprafaţa de presiune determinată în cadrul teoriei de membrană, luând în considerare parametrii de formă, acţiunile mecanice şi elementele de contur (arce, nervuri) în condiţiile de rezemare date.
2.3.În cazul învelitorilor subţiri de beton armat, eforturile, cu mici excepţii, sunt preponderent axiale de compresiune. în consecinţă, energia de deformaţie acumulată este minimă, de unde rezultă economia esenţială de materiale structurale şi însăşi raţiunea de a fi a învelitorilor subţiri. Cele două feţe ale învelitorilor subţiri de la intrados şi extrados, după caz, pot fi netede, nervurate sau mai pot avea o alcătuire chesonată sau din straturi suprapuse.
2.4.Datorită proprietăţii betonului armat şi precomprimat de a se putea mula în variate forme solide continui, învelitorile subţiri confecţionate din aceste materiale permit realizarea de entităţi structurale integrate, asigurând simultan condiţiile funcţionale şi de închidere cerute de beneficiari precum şi cele de comportare mecanică prevăzute de normativele în vigoare.
2.5.Faţă de exigenţa societăţii contemporane de a evita banalitatea, exprimând necesitatea implementării frumosului în spaţiul urban şi rural, învelitorile subţiri oferă o varietate inepuizabilă de soluţii inedite, promovate deseori şi pe considerentul calităţii expresiei plastice.
2.6.Forma lamelară a învelitorilor subţiri permite evidenţierea unei suprafeţe mediane curbe continui, locul punctelor situate la jumătatea distanţelor celor mai scurte dintre feţele netede exterioară şi interioară. În cazul învelitorilor nervurate, suprafaţa mediană cuprinde centrele de greutate ale secţiunilor normale la suprafaţa mediană.

Fig. 2.1 Elementele geometrice ale învelitorilor subţiri

2.7.Din punct de vedere constructiv, pentru învelitorile de beton armat se recomandă înscrierea în următorii parametrii geometrici limită (figura 2.1):

(2.1)

unde
f - săgeata maximă a suprafeţei mediane faţă de planul de bază trecând prin punctele de reazem ale învelitorii;
L1, L2 - distanţele maxime şi minime dintre punctele de reazem ale învelitorii;
R1, R2 - razele principale de curbură ale suprafeţei mediane;
h - grosimea (constantă sau variabilă) sau echivalentă în cazul învelitorii nervurate.
2.8.Zvelteţi mai reduse decât cele definite prin inegalităţile (2.1) se pot justifica de către proiectant doar în baza unor teste experimentale efectuate pe modele fizice.
2.9.Învelitorile subţiri se numesc închise (coaja de ou) dacă corpul acesteia este mărginit numai de feţele exterioară şi interioară. în cele mai multe situaţii însă, învelitorile subţiri sunt deschise, fiind delimitate de un contur care se rigidizează pentru împiedicarea producerii unor deformări locale mari (chiar de voalare), prin elemente speciale de margine: arce, nervuri, grinzi.
2.10.Prin intermediul elementelor de margine se asigură rezemarea învelitorilor pe elementele de susţinere. Asocierea învelitorilor cu elementele de margine poate fi concepută în două moduri:
- prevăzând o învelitoare puţin zveltă cu 1/80<h/L1,2<1/150, la care elementele de margine care conlucrează cu învelitoarea pot fi mai flexibile, reprezentând numai o festonare locală a structurii;
- proiectând o învelitoare mai zveltă înscrisă în parametrii 1/150<h/L1,2<1/300, situaţie în care eforturile învelitorii determinate pe contur trebuie descărcate integral pe elementele de margine, relativ rigide, preluând independent toate încărcările ce le revin.
2.11.Învelitorile subţiri pot fi înalte când f/L1,2>1/4 sau pleoştite în cazul când f/L1,2<1/4. În ultimul caz, aria suprafeţei mediane se aproximează a fi egală cu cea proiectată pe planul de bază trasat la nivelul reazemelor învelitorii.
2.12.Complementar învelitorii subţiri propriu-zise, există şi o serie de elemente auxiliare care intervin în mod fundamental în definirea comportării lor mecanice. Acestea sunt elemente distribuite atât pe conturul învelitorilor cât şi pe suprafaţa lor, având rol de rigidizare şi distribuire a eforturilor printr-o conlucrare mecanică cu învelitoarea. Ele se clasifică în următoarele categorii:
- elemente de reazem: grinzi, arce, diafragme, cabluri hobanate, etc., distribuite după muchiile suprafeţei învelitorii subţiri, care au rol atât de rezemare cât şi rigidizare;
- elemente de contur, grinzi, arce, ferme etc. distribuite perimetral învelitorii care nu fac parte din structura principală de rezemare şi au rolul de rigidizare şi de conlucrare mecanică cu învelitoarea pentru transmiterea eforturilor la elementele de reazem;
- elemente de rigidizare: sunt nervuri care au doar rol de rigidizare şi control al deformaţiilor învelitorii.
SECŢIUNEA 2.2:Clasificarea învelitorilor subţiri
2.13.Geometria învelitorii subţiri este esenţială pentru obţinerea stării de eforturi de membrană. în practică se întâlnesc două categorii distincte de forme: forme analitice şi forme libere.
2.14.Suprafeţele definibile analitic se raportează punctelor de pe suprafaţă, care după forma indicatoarei lui Dupin (figura 2.2) se clasifică în 3 categorii, în funcţie de valoarea discriminantului:

Fig. 2.2 Semnificaţia geometrică a indicatoarei lui Dupin

2.15.Puncte eliptice când D<0 şi indicatoarea este o elipsă. Suprafaţa se găseşte în totalitate de o singură parte a planului tangent, este nedesfăşurabilă, şi curbura lui Gauss (K=1/R1R2) este pozitivă. Această clasă cuprinde:
- cupolele eliptice sau parabolice cu orice tip de curbă generatoare având centrul situat de aceeaşi parte a centrelor cercurilor sau elipsei directoare.
- suprafeţele de translaţie în care centrele de curbură ale directoarelor şi generatoarei se situează de aceiaşi parte a planului tangent.
2.16.Puncte hiperbolice, când D>0 şi indicatoarea lui Dupin constă din patru hiperbole. Prin punctul respectiv al suprafeţei trec două generatoare rectilinii. Suprafaţa intersectează planul tangent, este nedesfăşurabilă, iar curbura lui Gauss K este negativă. Această clasă suprafeţe cu două directoare şi plan director: conoizii, paraboloizii hiperbolici şi cei generaţi de două familii de generatoare care se intersectează rectangular sau oblic.
2.17.Puncte parabolice, când D=0. Suprafeţele sunt desfăşurabile, de tip cilindrice sau conice, iar indicatoarea este reprezentată de două drepte. în acest caz curbura lui Gauss K este egală cu zero.
2.18.Suprafeţele având toate punctele de acelaşi tip sunt:
- eliptice (figura 2.3.a);
- parabolice (figura 2.3.b);
- hiperbolice (figura 2.3.c).

Fig. 2.3 Tipuri de suprafeţe

2.19.Formele libere nu se pot defini analitic ci doar discret (sub forma unei reţele de coordonate), prin calcul funcţional specific procedurilor de optimizare condiţionate structural.
2.20.Identificarea formelor libere se poate efectua prin încercări experimentale sau simularea lor pe calculator. în cazul optimizării structurale, problema se raportează la o funcţie obiectiv (f) şi la constrângeri materializate sub forma unor funcţii logice (g şi h), toate acestea având o variaţie neliniară în raport cu variabila de optimizare . În cazul învelitorilor subţiri, parametri curenţi de optimizare () şi funcţiile asociate (f, g şi h) sunt prezentate în tabelul 2.1.
Tab. 2.1 Criterii tipice de optimizare

Parametrul ()

Rezultatul

Funcţia obiectiv

f()

Funcţii constrângere

g(), h()

Volumul (V)

Volumul (greutatea) minim

Suprafaţa (A)

Suprafaţa minimă

Energia de deformaţie

Deformaţii admisibile

Mărimea eforturilor

Eforturi admisibile

Notă: element de definire locală a ariei.
CAPITOLUL 3:CALCULUL ŞI PROIECTAREA ÎNVELITORILOR SUBŢIRI
SECŢIUNEA 3.1:Analiza generală a stării de eforturi în teoria de membrană şi teoria de încovoiere
3.1.Determinarea eforturilor şi deplasărilor învelitorilor subţiri se acceptă a se efectua prin calcule statice şi dinamice liniare atât în condiţiile Stărilor Limită ale Exploatării Normale cât şi ale Stărilor Limită Ultime, bazate pe următoarele ipoteze simplificatoare:
- toate sarcinile se consideră a acţiona pe suprafaţa mediană a învelitorii;
- betonul armat este considerat un material continuu, omogen şi izotropic;
- punctele situate pe normala la suprafaţa mediană nedeformată rămân pe aceeaşi normală la suprafaţa mediană deformată;
- eforturile perpendiculare pe suprafaţa mediană sunt neglijabile;
- grosimea învelitorii rămâne constantă după deformare;
- deplasările şi deformaţiile sunt mici.
3.2.Ecuaţiile generale de echilibru (figura 3.1) în teoria de membrană se obţin prin neglijarea influenţei momentelor interioare şi a forfecării transversale, problema fiind static determinată. Raportând sarcina exterioară p la sistemul local de coordonate carteziene (x, y, z), componentele acesteia sunt (px, py, pz), iar ecuaţiile de echilibru sunt:
unde (u, v) este sistemul de coordonate parametrice al suprafeţei mediane.

Fig. 3.1 Starea generală de eforturi a elementului infinitezimal de învelitoare subţire

3.3.Forma generală a ecuaţiilor de echilibru în teoria de membrană şi încovoiere este:
şi deoarece problema este static nedeterminată (8 necunoscute şi doar 5 ecuaţii independente) soluţionarea se poate face doar prin introducerea ecuaţiilor de compatibilitate a deformaţiilor.
SECŢIUNEA 3.2:Instabilitatea învelitorilor subţiri
3.4.Învelitorile subţiri de beton armat, lucrând de regulă la compresiune. în mod evident, suni supuse la fenomene de pierderea formei (voalare, efect Brazier) şi chiar de rupere prin producerea unui flambaj local sau general. În complexitatea cauzelor care determină aceste fenomene, intră cu prioritate următorii factori:
- forma geometrică a suprafeţei mediane a învelitorii; suprafeţele desfăşurabile de tip parabolic (cilindrice şi conice) sunt mai puternic afectate de apariţia unor deplasări mari de factură normală sau fortuită, decât suprafeţele nedesfăşurabile eliptice şi hiperbolice;
- raportul dintre rigidităţile învelitorii propriu-zise şi aceea a elementelor de margine care o susţin;
- abaterile de omogenitate ale caracteristicilor mecanice ale betonului armat faţă de cele prescrise în proiect;
- apariţia unor fenomene secundare de contracţie, curgere lentă, sau chiar accidentale, neprevăzute în proiect la scara producerii lor în realitate.
3.5.Studiile teoretice efectuate până în prezent asupra fenomenelor de instabilitate provocate de cauzele enumerate mai sus sunt fie prea generale, fie prea particularizate la cazuri specifice. De aceea, în alte situaţii decât cele specifice, în proiectare asigurarea împotriva producerii unor fenomene de mari deformări (voalare, efect Brazier) sau de rupere prin flambaj trebuie realizată prin încercări pe modele, reflectând problematica particulară aferentă:
- voalarea: este un fenomen de vălurire sensibilă a formei învelitorii apărută ca urmare a adaptării acesteia la solicitări puternice, fără a conduce la rupere;
- efectul Brazier: este caracterizat de deplasarea laterală a marginilor rectilinii ale învelitorilor cilindrice în cazul marginilor supuse la compresiune;
- flambajul învelitorilor: este caracterizat de cedarea betonului pe zone largi, cauzată de producerea unor excentricităţi mari datorate unor deplasări mari; flambajul poate avea şi un caracter local sub impactul izolat al unor forţe exterioare mart.
3.6.Situaţia de instabilitate presupune adăugarea în fiecare punct de pe suprafaţa mediană, a unui vector de deplasare u. Ca urmare, energia de deformaţie suferă creşterea incrementală dWdi, incrementele asociate ale eforturilor de membrană fiind dNx, dNy şi dNxy, la care se adaugă apariţia unor momente de ordinul II dMx, dMy şi dMxy. Creşterile asociate ale deformaţiilor sunt dx, dy şi dxy, iar rotirile incrementale datorate apariţiei momentelor încovoietoare şi de torsiune sunt d?x, d?y şi d?xy. Notând dWde creşterea incrementală a energiei exterioare indusă de vectorul deplasărilor u, principiul lucrului mecanic virtual în cadrul teoriei de ordinul I conduce la următoarea ecuaţie,
dWIde +dWIdi = 0 (3.3)
caz în care creşterile energiilor interioară şi exterioară datorate efectelor de ordinul II au o valoare pozitivă, adică:
dWIIde +dWIIdi > 0 (3.4)
3.7.Atunci când inegalitatea (3.4) devine egală cu zero, apare starea de instabilitate a învelitorii, iar criteriul de instabilitate devine:
unde E este modulul de elasticitate al materialului, iar h grosimea învelitorii.
SECŢIUNEA 3.3:Calculul învelitorilor subţiri prin Metoda Elementului Finit
3.8.Calculul liniar-elastic prin Metoda Elementului Finit presupune parcurgerea următoarele etape:
- idealizarea suprafeţei continue prin asamblarea unor elemente discrete;
- evaluarea proprietăţilor de rigiditate ale fiecărui element (calculul la nivelul elementului);
- evaluarea proprietăţilor de rigiditate ale întregii structuri în termenii unui sistem global de coordonate (calculul structurii);
- rezolvarea sistemului de ecuaţii liniare, ce raportează forjele nodale la deplasările nodale necunoscute, cu luarea în considerare a condiţiilor de contur şi de continuitate între elemente;
- calculul eforturilor interioare cu ajutorul deplasărilor nodale calculate anterior.
3.9.Divizarea suprafeţei unei învelitori în elemente finite conduce în general la obţinerea unor elemente curbe. Se admite totuşi aproximarea geometriei unei învelitori prin asamblarea unor elemente finite plane.
3.10.La asamblarea unui model în element finit de învelitoare, aplicarea principiului discretizării naturale este obligatoriu (figura 3.2).

Fig. 3.2 Subdivizarea (discretizarea) naturală

3.11.Considerând deplasările relative ale unui element de învelitoare mici, eforturile de membrană şi eforturile de încovoiere sunt independente (figura 3.3) în interiorul elementului. în consecinţă, se admite ca matricea de rigiditate a elementului de învelitoare să fie obţinută prin suprapunerea a două matrici de rigiditate independente: matricea de rigiditate a elementului finit de şaibă (pentru starea de tensiune plană corespunzătoare acţiunii de membrană) şi matricea de rigiditate a elementului finit de placă (acţiunea de încovoiere).

Fig. 3.3 Suprapunerea acţiunilor de membrană şi încovoiere

3.12.În termenii gradelor de libertate ale punctelor nodale, calitatea minimă necesară pentru un element finii de învelitoare corespunde unui punct nodal cu 5 grade de libertate: 3 translaţii şi 2 rotiri (figura 3.4).

Fig. 3.4 Calitatea minimă a unui element finit de învelitoare

3.13.Calculul neliniar fizic şi/sau geometric se rezolvă prin abordări incrementale având ca bază elementul finit multistrat şi/sau rezolvarea ecuaţiilor de echilibru pe starea deformată.

Fig. 3.5 Element finit plan multistrat

3.14.Acurateţea rezultatelor obţinute prin Metoda Elementului Finit se raportează rafinamentului reţelei (densitatea modelului) şi elementelor finite (gradul funcţiilor de formă sau interpolare), factorului de aspect al elementelor finite şi abaterilor obiective (datorate idealizării, discretizării, rotunjirilor şi erorilor numerice), iar răspunderea privind calitatea rezultatelor obţinute şi interpretarea acestora, ca bază de proiectare aparţine proiectantului.
SECŢIUNEA 3.4:Stări de eforturi iniţiale
3.15.Pentru învelitorile cu deschideri de până la 25-30 m, precomprimarea este potrivită pentru elementele de contur în vederea evitării deplasărilor excesive pe contur, crescând astfel rigiditatea de ansamblu a structurii. Figura 3.6 prezintă modalităţile frecvente de post-tensionare a conturului la cele 3 tipuri intrinseci de învelitori:
- la învelitorile eliptice, cupole şi/sau învelitori velaroidale, componentele orizontale ale eforturilor normale transmise de învelitoare sunt compensate prin post-comprimarea conturului;
- pentru învelitorile hiperbolice delimitate de generatoare, starea de eforturi iniţiale se induce elementelor perimetrale care sunt tensionate de eforturile de forfecare induse de învelitoare;
- în cazul învelitorilor parabolice, cablurile pretensionate înlocuiesc favorabil armătura pasivă a grinzilor pereţi, care la cilindrii cu profil deschis se formează de-a lungul generatoarelor de margine;
- în cazul castelelor de apă şi a rezervoarelor cu înălţimi de 4-5 m precomprimarea perimetrală cu tendoane post-tensionate a inelelor de la extremităţi s-a dovedit a fi o soluţie larg utilizată.

Fig. 3.6 Precomprimarea învelitorilor relativ mici

3.16.Învelitorile cu deschideri între 30-60 m, sunt convenabil a fi executate din beton doar dacă greutatea tor nu depăşeşte 4 kN/m2. Acest motiv impune adoptarea nervurilor şi/sau a secţiunilor transversale cutie. Eventual, asamblarea învelitorii poate fi concepută din elemente prefabricate, asigurând tehnologii economice de construcţie. La aceste soluţii este necesară precomprimarea masei învelitorii şi deci, a întregului ansamblu de unităţi prefabricate, fiind evitate zonele de beton solicitat la întindere şi îmbunătăţind stabilitatea locală şi respectiv generală a învelitorii. Ultimele două trăsături sunt valabile şi pentru învelitorile turnate "in silu" pe cofraje speciale. Aşa cum figura 3.7 pune în evidenţă, avem:
- pentru suprafeţele eliptice, cablurile pretensionate înlocuiesc armătura pasivă şi au trasee radiale;
- în cazul învelitorilor hiperbolice, amplasarea cablurilor este indicat a se face în lungul curbelor generatoare, generând forţe dispuse pe contururi inelare şi orientate normat pe suprafaţa mediană a învelitorii;
- la formele parabolice, în principal există două modalităţi de a aplica eficient precomprimarea: în cazul profilelor închise, cu tendoane care urmăresc traseul liniilor directoare (cazul structurilor de recipiente şi containere), iar în cazul formelor cilindrice deschise, cu tendoane dispuse pe direcţia generatoarelor, aplicând şi conceptul de grindă.

Fig. 3.7 Precomprimarea învelitorilor cu dimensiuni medii

3.17.La învelitorile cu deschideri de peste 60 m, consideraţia privitoare la limitarea greutăţii masei învelitorii prin nervurare sau secţiuni cutie rămâne valabilă. În astfel de situaţii, comprimarea conturului şi/sau a masei învelitorii nu mai aduc o contribuţie substanţială la asigurarea rigidităţii de ansamblu. Astfel, plasarea unui sistem de cabluri postîntinse în exteriorul masei învelitorii creşte substanţial rigiditatea structurii, evitând totodată şi pierderea locală a stabilităţii. Ideea este de a dispune cablurile într-o reţea bidimensională, obţinând o membrană tensionată care la rândul ei este conectată la învelitoarea din beton prin elemente întinse sau comprimate axial. Capetele tendoanelor pot fi ancorate în elementele de contur ale învelitorii sau în elemente de rezemare independente de aceasta. Conform figurii 3.8 soluţiile uzuale sunt:

Fig. 3.8 Precomprimarea învelitorilor cu deschideri mari

- la învelitorile eliptice, membrana formată de cabluri poate fi amplasată pe partea convexă a curburii; în acest caz, compresiunea indusă în învelitoare conduce la componente normale, orientate spre extrados, mai mari decât cele create de cablurile tensionate, orientate spre intrados;
- la învelitorile de tip hiperbolic, membrana interioară de cabluri poate fi parţial orientată pe direcţia generatoarelor învelitorii, având curburi opuse acţiunii gravitaţiei;
- la învelitorile cilindrice, ilustrare a suprafeţelor parabolice, membrana de cabluri trebuie poziţionată paralel atât cu liniile generatoare cât şi cu liniile directoare; cablurile de pe direcţia generatoarelor trebuie să aibă raze de curbură opuse acţiunii gravitaţionale, iar cele de pe direcţia generatoarelor aceeaşi curbură cu directoarele învelitorii; în acest caz, componentele normale create de cablurile post-tensionate sunt mai reduse decât cele produse de compresiunea din masa învelitorii.
3.18.În scopul controlului deformaţiilor, învelitorile cu deschideri medii şi mari pot fi suspendate cu ajutorul cablurilor hobanate pretensionate. Acestea se vor ancora la o extremitate în zone rigide ale învelitorii, care să permită preluarea eforturilor locale, iar la cealaltă extremitate vor fi prinse de elemente perimetrale rigide, independente de sistemul învelitorii propriu-zise.

Fig. 3.9 Rigidizarea locală a învelitorii în zona de ancorare a cablurilor hobanate

SECŢIUNEA 3.5:Condiţii de proiectare
3.19.Învelitorile subţiri concepute compatibil cu teoria de membrană, sunt cu precădere solicitate la eforturi axiale acţionând în plane tangente la punctele suprafeţei mediane. Numai în vecinătatea unor discontinuităţi geometrice (margini, goluri) sau ale unor acţiuni mecanice locale apar suplimentar solicitări de încovoiere (care pot fi evaluate prin teoria de încovoiere). Eforturile axiale secţionale acţionează sub forma a două rezultante principale, variabile ca mărime şi direcţie de la punct la punct, pe suprafaţa mediană.
3.20.Alegerea secţiunii învelitorilor subţiri de beton (placa propriu zisă şi elementele de contur) trebuie să respecte trei tipuri de exigenţe:
- satisfacerea condiţiilor mecanice de rezistenţă şi stabilitate;
- asigurarea fiabilităţii betonului şi protecţia armăturii;
- garantarea unei execuţii riguroase, sigure şi economice, care să ia în considerare şi elementele adiacente: izolările hidrofugă şi termo-acustică, precum şi eventualele sarcini locale (grinzi rulante, antene ele);
3.21.Proiectarea învelitorilor subţiri de beton armat şi/sau precomprimat se face prin Metoda Stărilor Limită, verificările la Stările Limită ale Exploatării Normale şi Stările Limită Ultime fiind obligatorii.
3.22.Efectul nefavorabil al imperfecţiunilor geometrice ale suprafeţei mediane şi al deviaţiilor poziţiei acţiunilor se va lua în considerare doar la calculele efectuate în condiţiile Stărilor Limită Ultime, atât sub gruparea fundamentală cât şi specială.
3.23.Calculele inelastice (neliniare atât geometric cât şi fizic) se pot efectua doar prin acele proceduri care s-au dovedit că asigură o bază de proiectare sigură, implicând asumarea răspunderii exclusive a proiectantului.
3.24.Testele experimentale şi/sau simulările lor numerice pot fi utilizate ca bază a proiectării numai pentru cazuri specifice. Testele se pot efectua pe modele de învelitori reduse la scară sau ale unor anumite zone ale lor, considerate relevante pentru estimarea comportării prototipului structural.
3.25.Efectuarea testelor experimentale pe modele este obligatorie la învelitorile cu forme neobişnuite, forme libere şi în general învelitori cu deschideri de peste 40 m.
3.26.Elementele auxiliare ale învelitorilor se recomandă a se proiecta cu respectarea prevederilor STAS 10107/0-90 (după intrarea în vigoare a Eurocode 2 şi a altor norme de proiectare europene care la ora redactării prezentului normativ au un caracter provizoriu, se vor aplica prevederile acestora).
3.27.Echivalarea grosimii învelitorii ortotrope în teoria de membrană şi respectiv de încovoiere se face cu relaţiile:
- grosimea echivalentă în teoria de membrană:
hN = h + An/an (3.6)
- grosimea echivalentă în teoria de încovoiere
 (3.7)
unde An şi In sunt aria şi momentul de inerţie al nervurii elective (fără conlucrare cu placa), iar an este distanţa interax între nervuri.
3.28.În condiţiile Stărilor Limită Ultime, sub gruparea specială de încărcări, se va asigura un răspuns în domeniul elastic atât pentru învelitoarea propriu-zisă cât şi pentru elementele auxiliare acesteia.
SECŢIUNEA 3.6:Dimensionarea şi prevederi constructive
3.29.Dimensionarea secţiunilor de beton trebuie să ţină seama de tipul învelitorii (eliptic, hiperbolic sau parabolic) şi de concepţia de proiectare, care poate aborda două cazuri:
- placă subţire fixată de reazeme puternice, care preiau fără conlucrare toate încărcările ce-i revin;
- placă relativ groasă conlucrând cu elementele de margine mai puţin rigide.
3.30.Grosimile recomandate pentru placa învelitorii în prima situaţie sunt:
- la învelitori eliptice h/Lmin> 1/300;
- la învelitori hiperbolice h/Lmin> 1/250;
- la învelitori parabolice h/Lmin> 1/200.
3.31.În cazul plăcii conlucrând cu elementele de margini, grosimile recomandate pentru placa învelitorii sunt:
- la învelitori eliptice h/Lmin> 1/200;
- la învelitori hiperbolice h/Lmin> 1/150;
- la învelitori parabolice h/Lmin> 1/120.
3.32.La învelitorile nervurate în inegalităţile de mai sus se va considera grosimea echivalentă de învelitoare corespunzătoare teoriei de încovoiere hM.
3.33.Din motive de calitate şi durabilitate, grosimea minimă a învelitorilor monolite de beton armat turnate într-un singur strat este de 6 cm. Aceeaşi grosime trebuie respectată pentru fiecare strat şi în cazul învelitorilor chesonate turnate monolit.
3.34.La învelitorile realizate din elemente prefabricate, grosimea minimă a plăcii în panouri este de 4 cm.
3.35.Stratul de acoperire cu beton a armăturii pasive şi active se va considera ca în cazul plăcilor de beton armat.
3.36.Coeficientul condiţiilor de lucru aplicat rezistenţei de calcul a betonului se va considera cu o valoare de maxim 0.8.
3.37.Rigiditatea elementelor de contur se stabileşte în funcţie de distanţele dintre reazeme (stâlpi, piloni, contrafort existenţi pe contur) în prima situaţie, fără a considera o posibilă conlucrare cu placa, iar în a doua situaţie acceptând conlucrarea cu placa în ce priveşte rigiditatea şi rezistenţa lor.
3.38.Clasele de beton utilizate trebuie să fie de cel puţin C 25/30 (Bc 30), îndeplinind concomitent condiţii de compactitate, impermeabilitate cât şi o bună ductilitate, lim> 2.5 0/00.
3.39.Rezistenţa de curgere a armăturii pasive Fak trebuie să fie de cel mult 400 N/mm2.
3.40.Dacă în condiţiile Stărilor Limită ale Exploatării Normale, sub acţiunea sarcinilor normate mărimea eforturilor unitare principale de întindere depăşeşte rezistenţa de calcul, atunci se vor lua măsuri pentru ca deschiderea maximă a fisurilor să fie de 0.1 mm. Pe direcţia normală acesteia, la dimensionarea efectuată în condiţiile Stărilor Limită Ultime se va lua în considerare o rezistenţă de calcul a betonului comprimat egală cu 0.4Fc (Fc - rezistenţa de calcul la compresiune a clasei de beton prescris). Aceeaşi reducere a rezistenţei de calcul a betonului comprimat se va considera şi dacă numai în condiţiile Stărilor Limită Ultime pe direcţia normală eforturilor de compresiune pot apare eforturi de întindere.
SECŢIUNEA 3.7:Prevederi de armare
3.41.Armătura activă şi/sau pasivă se va dimensiona astfel încât să preia în totalitate eforturilor unitare de întindere calculate în atât în teoria de membrană cât şi de încovoiere, neglijând contribuţia betonului întins în condiţiile Stărilor Limită Ultime.
3.42.Pentru limitarea efectelor contracţiei şi a variaţiilor de temperatură, procentul minim de armare pe întreaga secţiune transversală pentru armătura pasivă este de 0.35 % pe fiecare direcţie.
3.43.În dreptul reazemelor, al încărcărilor concentrate şi al golurilor învelitorii, se va prevedea o armare specială, în funcţie de solicitări.
3.44.În regiuni în care eforturile de întindere sunt mari, armătura se dispune, dacă este practic posibil, după direcţiile eforturilor unitare principale. Când nu este posibil, armarea se poate face pe direcţii ortogonale.
3.45.Distanţa maximă interax între barele de armătură pe o direcţie va fi de 3 ori grosimea secţiunii învelitorii şi nu mai mare de 300 mm. Lumina minimă între armături se va considera:
 (3.8)
3.46.Diametrul minim al barelor de rezistenţă este 6 mm la barele amprentate şi 8 mm la barele netede. În cazul armării cu plase sudate, diametrul minim este 4 mm.
3.47.Lungimea de ancorare a barelor de armătura va fi la > 40 bară, iar lungimea de înădire prin suprapunere va fi ls> 1.5la. Dacă bară> 16 mm, înădirea barelor se va efectua prin sudură. Nu se admit înădiri de mai mult de 3 bare pe 1 m2 de suprafaţă mediană.
SECŢIUNEA 3.8:Condiţii pentru izolarea termică, hidrofugă şi acustică
3.48.În funcţie de specificul funcţiunii, proiectarea subansamblelor de izolare termică a clădirilor cu acoperişuri de tip învelitori subţiri se efectuează luând ca referinţe trimiterile specifice:
- "Normativ pentru proiectarea la stabilitate termică a elementelor de închidere ale clădirilor" (indicative 107/7-02);
- "Normativ pentru proiectarea şi executarea lucrărilor de izolaţii termice la clădiri" (indicativ C 107/0-02);
- "Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcţie ale clădirilor" (indicativ C 107/3-97);
- "Normativ privind calculul coeficienţilor globali de izolare termică la clădiri de locuit" (indicative 107/1-97);
- "Normativ privind calculul coeficienţilor globali de izolare termică la clădiri cu altă destinaţie decât cele de locuit" (indicativ C 107/2-97).
3.49.Din punct de vedere constructiv, la învelitorile subţiri subansamblul termoizolaţie se poate dispune:
- la intrados: când materialul termoizolant se aşează direct pe cofraj, caz în care acesta trebuie să fie rigid pentru a nu cauza deviaţii geometrice ale suprafeţei învelitorii (figura 3.10);

Fig. 3.10 Dispunerea termoizolaţiei la intradosul învelitorii

- în masa învelitorii (învelitori multistrat): preluarea lunecărilor între stratul inferior şi stratul superior se preia fie prin nervuri înglobate (subansamblu termoizolaţie discontinuu), fie prin piese metalice (conectori) speciale, ancorate atât în stratul inferior cât şi în stratul superior (vezi figura 3.11);
- la extrados: materialul termoizolant se aşează pe învelitoare după întărirea betonului (vezi figura 3.12).

Fig. 3.11 Dispunerea termoizolaţiei în masa învelitorii

Fig. 3.12 Dispunerea termoizolaţiei la extradosul învelitorii

3.50.La executarea subansamblului termoizolaţie se vor respecta normele sau instrucţiunile tehnice specifice cuprinse în standardele de produs, agremente tehnice, norme tehnice de produs, mărci de fabricaţie etc.
3.51.Subansamblul de izolare hidrofugă trebuie proiectat complementar subansamblului termoizolaţie, acestea alcătuind un sistem. Pentru proiectarea acestuia, standardele de referinţă sunt:
- "Instrucţiuni tehnice privind alcătuirea şi executarea hidroizolaţiei monostrat cu folie stratificată din PVC la acoperişurile clădirilor industriale şi agrozootehnice, necirculabile" (C 234-91);
- "Norme tehnice privind alcătuirea şi executarea hidroizolaţiei cu folie din PVC plastifiat la acoperişuri" (C 217-93);
- "Instrucţiuni tehnice pentru utilizarea foliilor de bitum aditivat la hidroizolaţiile acoperişurilor" (C 246-93).
3.52.Alte soluţii (de exemplu peliculizare) se pot aplica în baza unor agremente tehnice, norme tehnice de produs, mărci de fabricaţie acceptate etc.
3.53.Standardele de referinţă pentru proiectarea şi execuţia lucrărilor eferente izolării din punct de vedere acustic sunt:
- "Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea măsurilor de protecţie acustică şi antivibrativă la clădiri industriale" (P 121-89);
- "Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea măsurilor de protecţie acustică şi antivibrativă la clădiri civile, social-culturale şi tehnico administrative" (P 122-89):
- "Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea sălilor de audiţie publică din punct de vedere acustic" (P 123-89);
- "Normativ privind proiectarea şi executarea măsurilor de izolare tonică şi a tratamentelor acustice în clădiri" (C 125-87).
3.54.În raport cu exigenţele specifice funcţiunii fiecărei lucrări. în baza caietelor de sarcini elaborate de proiectant cu avizul beneficiarului se pot adopta soluţii care sunt reglementate prin agremente tehnice.
CAPITOLUL 4:EXECUŢIA, CONTROLUL EXECUŢIEI ŞI SUPRAVEGHEREA ÎN TIMP
SECŢIUNEA 4.1:Prevederile prezentului capitol sunt complementare referinţelor din "Normativ pentru verificarea calităţii şi recepţia lucrărilor de construcţii şi instalaţii aferente" (C 56-85).
4.1.Turnarea betonului
4.2.Operaţia de turnare a betonului se poate face prin unul din următoarele procedee:
- turnarea cu pompa sau bena pe cofraj dispus la intrados la învelitorile subţiri cu pante maxime mai mici de 45°; prevederile specifice acestei operaţii tehnologice se găsesc în referinţele "Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi precomprimat" (indicativ NK 012-99) şi "Specificaţie tehnică privind cerinţele de calitate pentru punerea în operă a betonului" (indicativ ST 031 -2000);
- turnarea cu pompa în cofraj închis pe ambele feţe, obligatorie la învelitorile subţiri cu pante maxime mai mari de 45°, prevederile specifice fiind reglementate prin aceleaşi referinţe menţionate la punctul precedent.
4.3.Turnarea betonului se va efectua dinspre punctele joase înspre punctele înalte şi este obligatoriu a se efectua după trasee simetrice.
4.4.La învelitorile la care nu este posibilă efectuarea operaţiei de betonare într-o singură zi, aceasta se va efectua în mai multe etape zilnice, cu pauze de 2-3 zile între ele pentru a se evita contracţia puternică a betonului din masa învelitorii.
4.5.Rosturile de turnare a betonului trebuie amplasate în zone cu eforturi de compresiune şi trebuie poziţionate de către proiectant într-un plan separat întocmit pentru operaţia de betonare, anexat graficului de turnare a betonului.
SECŢIUNEA 4.2:Cofrare şi decofrare
4.6.La învelitorile subţiri cu deschideri maxime mai de 20.0 m, după montajul cofrajului este obligatorie verificarea cu metode topografice a cotelor şi a toleranţelor de montaj.
4.7.În situaţiile în care nu este posibilă turnarea simetrică a betonului, cofrajele şi sprijinirile vor fi în mod obligatoriu rigidizate, pentru a prelua efectul sarcinilor necompensate.
4.8.Decofrarea învelitorilor subţiri cu deschiderea maximă mai mare de 20.0 m se va efectua în baza unui plan de decofrare întocmit sau acceptat de proiectant. Acesta trebuie elaborat considerând următoarele principii:
- evitarea reacţiunilor concentrate datorate suporţilor cofrajului asupra masei învelitorii;
- decofrarea învelitorii se va efectua progresiv dinspre zonele care prezintă săgeţi maxime în exploatare înspre zonele cu săgeţi minime şi elementele de contur.
SECŢIUNEA 4.3:Asigurarea calităţii betoanelor
4.9.Calitatea betonului se va asigura având ca referinţă "Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat" (indicativ NE 012-99) şi a precizărilor din paragrafele următoare.
4.10.La învelitorile la care turnarea betonului de face cu în cofraj deschis, diametrul maxim al agregatelor se stabileşte din condiţia:
 (4.1)
unde h este grosimea învelitorii, dmin este lumina minimă între armături, iar a este grosimea stratului de acoperire cu beton a armăturii.
4.11.La învelitorile la care turnarea betonului de face cu în cofraj închis, diametrul maxim al agregatelor se stabileşte din condiţia:
 (4.2)
4.12.Dacă perioada de la turnare până la decofrare se determină precizând o valoare pentru modulul de elasticitate al betonului, pentru a se preveni pierderea stabilităţii şi deformaţiile excesive, valoarea modului de elasticitate se va determina din teste pe grinzi turnate pe şantier şi tratate în condiţii similare cu masa învelitorii. Numărul de mostre, dimensiunile elementelor şi procedurile de testare se vor preciza de către inginerul proiectant.
4.13.Turnarea betonului în masa învelitorilor se va efectua pe cât posibil în flux continuu, evitându-se rosturile de turnare.
4.14.Betonul se va trata corespunzător pentru limitarea deformaţiilor datorate contracţiei.
SECŢIUNEA 4.4:Asigurarea parametrilor geometriei specificaţi în proiectare (toleranţe admise)
4.15.Toleranţele de construcţie se vor preciza de către inginerul proiectant şi se vor corela cu mărimea şi variaţia imperfecţiunilor geometrice luate în considerare la proiectare.
4.16.Documentele tehnice de referinţă recomandate pentru stabilirea toleranţelor de construcţie sunt:
- STAS 10265/1-84: "Toleranţe în construcţii. Toleranţe la suprafeţele din beton aparent";
- STAS 10265/2-90: "Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Calitatea suprafeţelor elementelor de beton. Toleranţe la betonul aparent";
- STAS 10265-75: "Toleranţe în construcţii. Calitatea suprafeţelor în construcţii. Termeni şi noţiuni de bază";
- STAS 7009-79: "Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Toleranţe şi asamblări în construcţii. Terminologie";
- STAS 8600-79: "Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Toleranţe şi asamblări în construcţii. Sistem de toleranţe".
SECŢIUNEA 4.5:Modalităţi de înlăturare a unor abateri nedorite survenite accidental
4.17.La anumite tipuri de învelitori, micile deviaţii locale produc schimbări majore în distribuţia locală a eforturilor şi pot afecta stabilitatea locală şi generală a structurii, materializându-se prin fisuri locale şi curgerea armăturii. Efectele acestor deformaţii trebuie evaluate şi luate imediat măsurile reparatorii necesare.
4.18.Dacă în execuţie se obţin deformaţii mai mari decât cele specificate în proiect, se va face o analiză a efectelor acestora asupra comportării structurii şi se vor aplica măsurile necesare (stabilite în comun de proiectant, executant şi beneficiar) pentru remediere şi controlul comportării structurii.
SECŢIUNEA 4.6:Supravegherea în timp a învelitorilor subţiri
4.19.Programul de supraveghere se va întocmi luând ca referinţă prevederile din P 130-1999 "Normativ privind urmărirea comportării în timp a construcţiilor" şi va fi detaliat de către proiectant în caietul de sarcini pentru execuţia învelitorilor subţiri şi urmărirea comportării în timp.
4.20.Caietul de sarcini va prevedea explicit frecvenţa verificărilor, natura şi conţinutul lor. Începând cu perioada testelor finale dinaintea exploatării unei structuri, trebuie efectuate inspecţii speciale la 1, 3 şi 5 ani, iar în continuare din 5 în 5 ani, până la expirarea duratei de exploatare a construcţiei, precum şi după ce structura a fost solicitată de acţiuni excepţionale. Caietul de sarcini va cuprinde în mod obligatoriu cerinţa de verificare şi urmărire a stării de deplasări prin măsurători.
4.21.Atât cu ocazia inspecţiilor speciale cât şi a celor curente se va elabora un raport de supraveghere, care să cuprindă aprecierea comportamentului structural în baza caietului de sarcini, a observaţiilor şi concluziilor rezultate din urmărirea efectivă a comportării în timp.
ANEXA:LISTA STANDARDELOR DE REFERINŢĂ RECOMANDATE CARE COMPLETEAZĂ PREZENTUL NORMATIV
A.STANDARDE

 

Nr.

Indicativ

Titlul

A1

STAS 10107/0-90

Construcţii civile şi industriale. Calculul şi alcătuirea elementelor structurale din beton, beton armat şi beton precomprimat.

A2

Eurocode 2

Design of Concrete Structures

A3

Eucocode 8

Design of Structures for Earthquake Resistance

A4

European Prestandard - ENV 1367

Execution of concrete structures

A5

STAS 10265/1-84

Toleranţe în construcţii. Toleranţe la suprafeţele din beton aparent

A6

STAS 10265/2-90

Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Calitatea suprafeţelor elementelor de beton. Toleranţe la betonul aparent

A7

STAS 10265-75

Toleranţe în construcţii. Calitatea suprafeţelor în construcţii. Termeni şi noţiuni de bază

A8

STAS 7009-79

Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Toleranţe şi asamblări în construcţii. Terminologie

A9

STAS 8600-79

Construcţii civile, industriale şi agrozootehnice. Toleranţe şi asamblări în construcţii. Sistem de toleranţe

B.NORMATIVE ŞI INSTRUCŢIUNI

 

Nr.

Indicativ

Titlul

B1

C 107/7-02

Normativ pentru proiectarea la stabilitate termică a elementelor de închidere ale clădirilor

B2

C 107/0-02

Normativ pentru proiectarea şi executarea lucrărilor de izolaţii termice la clădiri

B3

C 107/3-97

Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcţie ale clădirilor

B4

C 107/1-97

Normativ privind calculul coeficienţilor globali de izolare termică la clădiri de locuit

B5

C 107/2-97

Normativ privind calculul coeficienţilor globali de izolare termică la clădiri cu altă destinaţie decât cele de locuit

B6

C 234-91

Instrucţiuni tehnice privind alcătuirea şi executarea hidroizolaţiei monostrat cu folie stratificată din PVC la acoperişurile clădirilor industriale şi agrozootehnice, necirculabile

B7

C 217-93

Norme tehnice privind alcătuirea şi executarea hidroizolaţiei cu folie din PVC plastifiat la acoperişuri

B8

C 246-93

Instrucţiuni tehnice pentru utilizarea foliilor de bitum aditivat la hidroizolaţiile acoperişurilor

B9

P 121-89

Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea măsurilor de protecţie acustică şi antivibrativă la clădiri industriale

B10

P 122-89

Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea măsurilor de protecţie acustică şi antivibrativă la clădiri civile, social-culturale şi tehnico administrative

B11

P 123-89

Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea sălilor de audiţie publică din punct de vedere acustic

B12

C 125-87

Normativ privind proiectarea şi executarea măsurilor de izolare fonică şi a tratamentelor acustice în clădiri

B13

NE 012-99

Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi precomprimat

B14

ST 031-2000

Specificaţie tehnică privind cerinţele de calitate pentru punerea în operă a betonului

B15

P 130-1999

Normativ privind urmărirea comportării în timp a construcţiilor

B16

C 56-85

Normativ pentru verificarea calităţii şi recepţia lucrărilor de construcţii şi instalaţii aferente

B17

C 56-85

Normativ pentru verificarea calităţii şi recepţia lucrărilor de construcţii şi instalaţii aferente

Publicat în Monitorul Oficial cu numărul 937 din data de 20 noiembrie 2006

Documente corelate

Acte numărul de obiecte din listă: (2)
Modificat de numărul de obiecte din listă: (1)
Acte influenţate numărul de obiecte din listă: (1)