aa1

123

CONSOLIDAREA ELEMENTELOR DIN OTEL

Odata cu trecerea timpului,uzurile fizice suferite de o structura metalica pot ajunge la un grad la care intretinerea este foarte costisitoare,sau in cazul podurilor se pune in pericol siguranta circulatiei.De asemenea se manifesta uzura morala prin scaderea capacitatii portante a structurii,necesitand introducerea unor restrictii de viteza. Pentru alegerea solutiei de consolidare si intocmirea proiectului de executie al consolidarii sunt necesare date cat mai complete referitoare la constructive,cum ar fi: -proiectul constructiei. Daca proiectul de executie al constructiei nu mai exista,trebuie intocmit un releveu cat mai amanuntit al structurii: -incarcarile care trebuie preluate de structura consolidate -releveul defectelor constatate si date asupra acestora -date in legatura cu calitatea materialului,obtinute prin controlul distructiv si nedistructiv,prin analize metalografice si chimice. Din punct de vedere al duratei si al scopului pentru care s a realizat consolidarea se poate face urmatoarea clasificare: -dupa durata -consolidare provizorie,efectuata pentru o perioada limitata -consolidare definitive,efectuata pentru o durata mai mare de exploatare in continuare a constructiei -dupa scopul consolidarii -consolidare pentru sporirea capacitatii portante a structurii -consolidare pentru inlaturarea unor defecte care pericliteaza siguranta in exploatare a constructiei. -consolidari rezultate din modificarea functiunii constructiei(schimbarea destinatiei,modificarea gabaritelor) Solutia finala trebuie sa fie una cat mai simpla,sa fie sigura si sa se realizeze cu un efort economic redus.

Consolidari prin pretensionare si cu tiranti rigizi din profile laminate Prin introducerea unor eforturi initiale se urmareste majorarea capacitatii portante de rezistenta,a rigiditatii,sau a stabilitatii elementului pretensionat in comparative cu cel nepretensionat.Prin pretensionare se introduce in elementele principale de rezistenta ale structurii eforturi sau deformatii,de sens contrar eforturilor sau deformatiilor produse de actiunile la care structura este supusa in exploatare. Elementele de pretensionare(cabluri,bare) sunt realizate din oteluri cu caracteristici mecanice superioare fata de cele ale otelului normal, caracteristici care in mod obisnuit nu pot fi exploatate judicios. Principalele avantaje ale consolidarii prin pretensionare sunt urmatoarele: -consum redus de otel,comparative cu alte solutii -se mareste domeniul de lucru al metalului in domeniul elastic -se poate modifica schema statica a structurii Prin introducerea in structura a unuia sau a mai multor tiranti se modifica schema static a structurii,fiecare tirant reprezentand o legatura in plus in structura si deci o crestere a gradului de nedeterminare static.Cresterea gradului de nedeterminare static are ca effect o repartizare mai favorabila a eforturilor in structura. -poate fi imbunatatita stabilitatea structurii Prin legaturi intre tirant si elemental comprimat prin pretensionare se poate reduce lungimea de flambaj a barelor comprimate. Utilizarea pretensionarii pentru consolidarea unor structure metalice presupune insa efectuarea unor studii tehnico-economice comparative,in vederea obtinerii solutiilor optimale si trebuie avut in vedere faptul ca pretensionarea implica o proiectare si o executie,mult mai pretentiose,decat in cazurile altor metode. De asemenea,la executarea consolidarii prin pretensionare sunt necesare material cu calitati mecanice superioare,care au un prt de cost mult mai ridicat decat al marcilor de otel folosite in mod current si sunt necesare instalatii speciale pentru executare pretensionarii. Tirantii pentru pretensionare Tirantii cu ajutorul carora se realizeaza pretensionarea structurilor metalice se executa din oteluri cu calitati mecanice superioare,obtinute prin compozitia chimica(elemente de aliere) si prin tratamente termice aplicate la fabricatie.

Tirantii folositi la pretensionare sunt de urmatoarele tipuri: -tiranti din bare de otel rotund -tiranti din sarme impletite -tiranti din fascicule de sarme paralele(PWS) Tiranti din bare de otel rotund Tirantii sunt realizati din oteluri laminate de calitate sau oteluri aliate: OLC 35, OLC 45,OLC 55, OLC 60, 33MoC10, 33MoC11, 41 Moc11,tratate termic (normalizate,imbunatatire,calire+revenire),cu rezistente mecanice ridicate =54.120daN/ Tijele metalice sunt prevazute la capete cu portiuni filetate pentru realizare ancoraljelor.Pentru ca in zona filetata tirantul sa aiba aceeasi arie( aria neta) cu cea din zona nefileatata se poate adopta una din solutiile: -executarea filetului pe o piesa cu diametrul mai mare si sudarea prin sudura cap la cap prin rezistenta de tija tirantului. -ingrosarea prin refulare la cald a capetelor tijei tirantului. Tirantii se fixeaza la capete cu piulite care reazema pe o placa de capat de grosime mare sau cu ajutorul unor cleme in care tirantul este insurubat.

In cazul in care lungimea tinrantului depaseste lungimea de livrare a barei rotunde poate fi imbinat cu mufe deschise sau cu mufe inchise.

Tiranti din sarme de inalta rezistenta Sarmele de inalta rezistenta folosite la executare tirantilor sunt obtinute prin tragerea din bare laminate de otel rotund laminate la cald(trefilare).Procentul ridicat de carbon,care intra in compozitia chimica precum si tratamentele termice si prelucrarile mecanice la rece,le asigura acestora caracteristici mecanice foarte ridicate. Fenomenul de relaxare,respective de scadere a efortului in timp sub deformatie constanta este luat in considerare prin majorarea efortului de preintindere. Tirantii executati din sarme de inalta rezistenta sunt folositi sub urmatoarele forme: -lite din doua sau trei sarme 1,5-3,0 mm-SBI,impletite -cabluri in constructive simpla(cablu spiral),alcatuite din sarme 1,0-5,0mm, infasurate in jurul unei sarme central in 1-3 straturi concentric,formand un singur toron. -tiranti executati din fascicule de sarme paralele.

In cazul cablurilor in constructive simpla,modulul de elasticitate este redus,motiv pentru care inainte de a fi montat este supus la o forta de intindere care depaseste cu 10-15 % forta din exploatare,astfel incat deformatia remanenta este consumata,iar modulul de elasticitate creste la valori (1,7-1,9)* MPa.Efortul de calcul al cablului se considera 60-65% din forta de rupere calculate cu un coefficient de scadere a rezistentei. Fixarea la capete a cablurilor din sarme infasurate se realizeaza cu ancoraje de tip pahar sau manson cu pana.Paharele se executa din OL37 sau din otel slab aliat,iar sarmele se desfac in interiorul tronconic al paharului si au capete indoite. In pahar se toarna un aliaj pe baza de zinc sau de plumb,a carui temperature nu trebuie sa depaseasca 460-480 grade,pentru a preveni recoacerea sarmelor,iar temperature de solidificare sa nu fie sub 240 grade.In interior paharul este filetat pentru a nu permite montajul presei de pretensionare. Intre placa frontal de fixare a ancorajului si fata paharului se introduce saibe de tip furca,cu grosimi adaptate intervalului care trebuie completat. Pana centrala are suprafata lateral prelucrata,iar cu ajutorul presei hidraulice mansonul este preset,fiind fortat sa treaca printr un orificiu cu diametrul mai mic decat diametrul exterior al acestuia.Datorita deformarii puternice a masonului,sarmele sunt presate puternic pe pana,asigurandu se fixarea cablului in mason.

Tiranti executati din fascicule de sarme paralele

Se folosesc in cazul unor eforturi de intindere mari,fiind solutia alternative utilizarii tirantilor din tije metalice(otel rotund). Sarmele din tirant pot fi asezate intr o forma compacta sau intr o forma circular in unul sau mai multe straturi. Formele circulare de asezare a sarmelor sunt asigurate prin resorturi la interior si prin legaturi exterioare din sarma neagra. Fixarea la capete a fasciculului din sarme paralele se poate realize in una din urmatoarele variante constructive: -inel cu pana conica In aceasta solutie sarmele sunt repartizate pe fata interioara a inelului si dup ace au fost intinse sunt fixate cu pana conica introdusa prin presare cu o presa hidraulica cu dublu effect.

Inelul este executat din otel moale,iar pana conica este executata dintr un otel dur si are suprafata lateral filetata sau zimtata. -sistemul cu teaca si ancora. In acest sistem sarmele sunt introduce intr o teaca in jurul unei bare cilindrice executata din otel superior.In exterior teaca este filetata pentru a permite montarea presei hidraulice de intindere a tirantului. Intregul ansamblu este preset intr o matrita astfel incat peretele mansonului este deformat plastic,iar sarmele sunt presate puternic pe bara central. -sistemul pahar cu dornuri metalice. Intre sarmele fasciculului putin desfacute in interiorul conic al paharului sunt battue puternic dornuri metalice cu diferite lungimi.Exteriorul paharului este filetat incat se poate monta o piulita cu care de fixeaza capatul fasciculului si presa de intindere a tirantului.

Pretensionaregrinzilorncovoiatnexploatare.Se va considera ca grinda, de lungime "L", este simplu rezemata la extremitati, este ncarcata n exploatare cu o forta uniform distribuita iar pretensionarea se face cu un cablu drept asezat n planul de simetrie al grinzii sub talpa inferioara..Vom presupune ca s-au adoptat toate masurile necesare pentru a se mpiedica flambajul lateral al talpii inferioare sub efectul fortei de pretensionare..

Starea de eforturi si deformatii n faza de pretensionare .n aceasta faza actioneaza urmatoarele ncarcari: greutatea proprie (g); forta de pretensionare (Np). .Deformatiile specifice din forta de pretensionare sunt urmatoarele: la talpa superioara a grinzii: alungire; la talpa inferioara a grinzii :scurtare; n tirant: alungire. Starea de eforturi si deformatii n faza de exploatare .n aceasta faza actioneaza urmatoarele ncarcari: greutatea proprie (g); forta de pretensionare (Np).

ncarcarea de exploatare (q)

.Deformatiile specifice corespunzatoare acestor ncarcari sunt urmatoarele: din forta de pretensionare: ca n faza initiala; din ncarcarea de exploatare: la talpa superioara a grinzii: scurtare; la talpa nferioara a grinzii : alungire; n tirant : alungire suplimentara; .

Detalii de alcatuire a grinzilor pretensionate. Pentru grinzile metalice pretensionate, alcatuirea grinzii propriu zise este analoaga cu cea a grinzilor obisnuite(nepretensionate). Sectiunea transversala a grinzii poate fi constanta pe toata deschiderea sau variabila cu pante sau n trepte, dar va fi dezvoltata n planul ncovoierii . n mod curent se folosesc sectiuni transversale n forma de I cu talpi egale sau, mai ales, inegale (cu talpa inferioara mai mica dect ceasuperioara)Tirantii se dispun n planul de ncovoiere sau simetric fata de acest plan. Alcatuirea grinzilor pretensionare Principalele probleme de alcatuire constructiva pentru grinzile ncovoiate pretensionate sunt: Alegerea traseului (formei si pozitiei) tirantilor; Alcatuirea detaliilor constructive specifice.

Alegerea formei si pozitiei tirantilor Depinde de: schema statica a grinzii; tipul ncarcarii predominante; gabaritul structural disponibil.Dispunerea tirantilor se face pe partea grinzii care rezulta ntinsa in exploatare din schema statica

respectiva. Astfel pentru cele trei tipuri fundamentale de grinzi static determinate pozitia tirantilor este urmatoarea: grinda simplu rezemata grinda n consola grinda cu console pe reazeme

.Principalele moduri de dispunerea a tirantilor n lungul grinzii simplu rezemate, n functie de tipul ncarcarii, sunt: tiranti dispusi pe zona centrala a grinzii, pentru grinda solicitata de o forta concentrata asezata la mijlocul deschiderii; tiranti dispusi pe toata lungimea grinzii, pentru grinda solicitata de o ncarcare uniform distribuita pe deschidere;

tiranti suprapusi pe zona centrala a grinzii, pentru grinda solicitata de mai multe forte concentrate pe deschidere.

.

n functie de gabaritul structural disponibil tirantii pot fi montati: n sectiunea grinzii, cnd naltimea acesteia nu poate fi depasita; n exteriorul grinzii, cnd din punct de vedere functional sau al aspectului acest lucru este permis. . Tirantii dispusi n sectiunea grinzii pot avea traseu drept, frnt sau curb .

Grinzi cu tiranti dispusi n exterior (grinzi macaz)Pentru grinzile cu tiranti dispusi n exteriorul sectiunii (grinzi macaz) numarul si pozitia distantierilor depinde de forma diagramei de momente ncovoietoare; folosirea unor distantieri cu lungime mai mare asigura reducerea efortului necesar n tirant.

.Pentru grinzi cu o singura deschidere cu alte tipuri de rezemari (grinda dublu ncastrata sau grinda ncastrata la un capat si articulata la celalalt) dispunerea tirantilor se poate face: numai pe reazemele ncastrate (la talpa superioara care este ntinsa n aceasta zona; numai n cmp (la talpa inferioara care este ntinsa n aceasta zona) att pe reazemele reazemele ncastrate ct si n cmp (cabluri izolate sau cu traseu curb)

Dispunerea tirantilor n grinzi dublu ncastrate

Dispunerea tirantilor n grinzi

ncastrate/articulate

Detalii constructive .Alcatuirea detaliilor constructive depinde de forma si dimensiunile grinzii care se pretensioneaza precum si de forma, pozitia n raport cu grinda si numarul tirantilor. .n toate cazurile pentru a se evita flambajul grinzii n faza initiala tirantii se fixeaxa de grinda cu diferite dispozitive (diafragme, mansoane, etc) .Pentru realizarea formei frnte sau curbe a tirantilor se folosesc placute de ghidare.

Detalii pentru nadirea tirantilor