Fundaţii Pentru Stâlpi de Beton Armat Prefabricați PDF [PDF]

Zitiervorschau

3.1. Fundaţii pentru stâlpi de beton armat prefabricați Fundaţiile izolate pentru stâlpi de beton armat se realizează ca fundaţii pahar, Fig. 3.70. Ele se realizează ca fundaţii de beton armat sau prefabricat. De asemenea ele pot fi realizate ca elemente compuse: talpa de beton monolit şi pahar prefabricat Fig. 3.71.a sau cu secţiunea compusă din talpa de beton armat prefabricat şi cuzinet tip pahar prefabricat Fig. 3.72.b. Dimensiunile paharului trebuie să fie suficiente pentru a permite turnarea corectă a paharului sub stâlp și în jurul său. bp l1

la ls

ls

Beton de monolitizare

a1>75 mm

b1 bp bs

lb

Hp

B

>100 mm

bp Hf

b1 l1

bp

la L

bp

Fig. 3.1.

l1

ß

a2>50 mm 20-30 mm

Beton de egalizare 50-100

H1

bp'

Fundaţie tip pahar pentru stâlp prefabricat

pahar prefabricat

tevi de injectare mortar

teava pentru montajul paharului pe betonul de egalizare

mustati din pahar

talpa monolita

mortar

beton de egalizare

armatura de rezistenta

Fig. 3.2.

pahar prefabricat

calupuri de montaj talpa de beton armat prefabricat

lbd

Cmin

a.

la' L

H

b.

beton de egalizare

Pahar prefabricat amprentat

O altă soluție de fundare în cazul stâlpilor prefabricați, plecă de la ideea înlocuirii paharului sau a gulerului prefabricat cu un cuzinet liniar, independent, și prin evazarea bazei stâlpului cu două console scurte, în direcția laturii mari a secțiunii stâlpului în forma unui T obținânduse o fundație dublu T, Fig. 3.72.

cuzinet prefabricat

traversa prefabricata

mortar de poza

a.

blocul de beton b.

Fig. 3.3.

Soluție de prefabricare a paharului

În cazul în care fundația este solicitată de forțe orizontale importante, se impune verificarea posibilității preluării acestora de către fundație, fără să fie necesară dispunerea unor tiranți de ancoraj, Fig. 3.73. Valoarea coeficientului de frecare f se va adopta cu valorile din Tabelul 3.7. pardoseala 200mm

H

Pp V H'=Vxf

Fig. 3.4.

Preluarea forței orizontale mari de către fundația izolată

O altă soluţie de prefabricare a fundaţiei este executarea ei din două elemente prefabricate, legate prin post comprimare, Fig. 3.74. Determinarea dimensiunilor suprafeței în plan a tălpii fundației (monolite sau prefabricate) se face similar ca pentru fundațiile izolate elastice.

Ancoraje post tensionate

Fig. 3.5.

Fundaţie prefabricată

3.1.1. Determinarea dimensiunilor fundației 3.1.1.1.

Înălţimea paharului HP

Fundațiile pahar care prezintă, din fabricație, pereți amprentați sau nervurați, pot fi considerate ca acționând monolit cu stâlpul. Înălţimea paharului HP se stabileşte respectând următoarele cerinţe:  asigurarea lungimii de ancoraj (lbd) a armăturii longitudinale din stâlp H p  lbd  250mm . Dacă armătura longitudinală este întoarsă la baza stâlpului, lungimea HP se poate reduce Fig. 3.75., dar minimum lbd  50dbe . Valoarea lbd se determină conform SR EN 1992-1. ls bs dbe

lbd Hp

Fig. 3.6.

Ancorarea armăturilor verticale în paharul prefabricat

 limitarea efectului forţei tăietoare pe lungimea de stâlp încastrat în pahar: N ST ,cap Hp  (3.150) 3ls bs f ctk unde:

N ST ,cap - momentul capabil al stâlpului în secţiunea de la faţa paharului, l s , bs - dimensiunile secțiunii transversale a stâlpului,

f ctk - rezistenţa de calcul la întindere a betonului din stâlp.

Condiţii constructive generale: 

H p  1.2ls - stâlpi cu secţiune dreptunghiulară ( ls  bs );



H p  500mm - stâlpi la construcţii etajate;



H p  H / 11 - stâlpi la hale cu pod rulant şi la estacade, Fig. 3.76.

(3.151)

rigla

H stalp

fundatie

Fig. 3.7.

Fundaţii pentru stâlpi la hale cu pod rulant şi estacade

Când transmiterea momentului generează eforturi verticale de întindere se mărește lungimea de suprapunere dintre armătura din stâlp și cea din pahar, cu o lungime cel puțin egală cu distanța orizontală dintre barele de armătură din stâlp și cele din peretele paharului, Fig. 3.76. În plus, sunt prevăzute armături orizontale adoptate pentru înnădirea prin suprapunere. VEd s la

MEd FEd

s

Fig. 3.8.

3.1.1.2.

Fundație pahar cu suprafața de îmbinare amprentată

Grosimea Hf

Grosimea fundaţiei paharului H f rezultă în urma verificării la străpungere, Fig. 3.78.

Beton de monolitizare

NED

Hp

Hp N1,cap N2 Hf/2 Hf/2

U

Hf

45°

L

Fig. 3.9. Transmiterea forţei axiale din stâlpul prefabricat la fundaţia pahar

În faza de montaj (cu paharul nemonolitizat), verificarea la străpungere este dată de condiţia:

N ST ,max

L  B  (ls  H f )(bs  H f ) L B

 0.75 U  H f  fctm  N av (3.152)

unde: N ST ,max - forţa axială maximă în stâlp în faza de montaj a stâlpului prefabricat, U  2ls  2bs  4H f - perimetrul secţiunii de forfecare,

f ctm - rezistenţa de calcul la întindere a betonului din fundaţia pahar, Nav  f at Aav , ft  100 N / mm2 şi Aav - armătura verticală pe faţa interioară a paharului. În faza finală, cu paharul monolitizat:

N ST ,max

L  B  (ls  H f )(bs  H f ) L B

 0.75 U  H f  f ctm  N av  Ncap (3.153)

unde: N1cap  As  mbt  fcd - este forţa axială transmisă la pahar prin betonul de monolitizare, Fig. 3.76., As - aria laterală a stâlpului pe înălţimea paharului, As  (2ls  2bs ) H p mbt - coeficientul condiţiei de lucru, cu valoarea:

mbt  0.30 pentru construcţii fără poduri rulante sau cu poduri rulante cu regim uşor de lucru,

mbt  0 pentru restul halelor.

t0

a

t

3.1.1.3.

b

Verificarea lățimii paharului (bp)

Momentul încovoietor (M1) transmis paharului prin presiunea pe peretele frontal se determină cu relaţia, Fig. 3.79.: a  M 1  0.8 M ST  N ST   0.4M ST 3 

(3.154)

NST MST QST

P

0.2Hp

Mr

NP

0.3lb Hp

0.8Hp

P

N1,cap

0.2Hp U

Hf/2 Hf/2

µN2

0.3lb NP

N2

Fig. 3.10.

MC

0.4lb

Mr

Calculul momentului încovoietor în pereţii paharului

Rezultanta presiunilor (P) pe peretele vertical este: P  1.25

M1  QST Hp

(3.155)

Momentele încovoietoare care apar în peretele paharului, considerând o secţiune transversală a paharului (cadru închis) sunt, Fig.3.79.:

M r  0.045Plb M c  0.020 Plb

(3.156)

Forţa de întindere care apare în peretele longitudinal al cadrului: Np  P/2

(3.157)

Secţiunea de beton şi de armătură în pereţii paharului trebuie să respecte următoarele: a. Peretele transversal se verifică la acţiunea solicitărilor Mr şi Mc. Armătura rezultată se dispune în treimea superioară a pereţilor (1) + (2) şi se prelungeşte cu lungimea de ancoraj de la jumătatea grosimii peretelui longitudinal, Fig. 3.79. b. Din condiţia de limitare a eforturilor principale din acţiunea forţei tăietoare (Np) rezultă: bp 

1.5P H p f ctk

(3.158)

1

2

1

a)

2

b) Hp/3

1

1

Hp/3

1

Hp

4

1 Hp

3

lanc

lanc

1-1 1

1 lanc

linnadire

c) lanc

2 4

2

Fig. 3.11.

Armarea paharului

a. Pereţii longitudinali se verifică la solicitarea Np (întindere centrică). Armătura rezultată se dispune simetric pe feţele peretelui, distribuită în treimea superioară a paharului (4), Fig. 3.80. b. Verificarea pereţilor longitudinali la forţă tăietoare consideră secţiunea activă cu dimensiunile bp’a0 sau bp’b0, Fig. 3.81., în funcţie de direcţia acţiunii în stâlp şi forţa tăietoare de calcul cu valoarea Np. Dacă : N p  0.5bp ' a0 fctm ( N p  0.5bp ' b0 fctm )

(3.159)

armătura pentru preluarea forţei tăietoare nu este necesară şi se dispune pe considerente de armare minimă. În situaţiile în care condiţia nu este respectată se dimensionează armătura pentru preluarea forţei tăietoare sau se dimensionează ca etrieri; armătura se distribuie în pereţii longitudinali pe direcţia corespunzătoare dimensiunii mai mici a pereţilor longitudinali, Fig. 3.81. Dacă armătura se dispune pe direcţie verticală în peretele paharului (a0  H p  ) , aria totală necesară ( Aav ) într-un perete rezultă:

Aav  0.6

NpH p a0 ft

(3.160)

a0

b0

(b0)

Hp-

(a0)

Hp-

L (B)

B (L)

a. Cazul: a0  H p   Fig. 3.12.

b. Cazul: b0  H p  

Direcţia armăturii pentru preluarea forţei tăietoare în pereţii longitudinali ai paharului

Dacă: (b0  H p  ) , armătura se dimensionează ca etrieri, conform SR EN 19921. c. Verificarea în secţiunea orizontală de la baza paharului consideră secţiunea chesonată cu dimensiunile exterioare (a0 b0) şi grosimea pereţilor bp’). Secţiunea se verifică la compresiune excentrică cu valori ale eforturilor de calcul N E şi ME, determinate astfel: Forţa axială: NE=N1,cap

(3.161)

M E  M ST  QST H p

(3.162)

Moment încovoietor:

d. Armătura rezultată din calculul paharului la compresiune excentrică se dispune pe direcţie verticală uniform distribuită pe laturile secţiunii: e. Grosimea minimă a pereţilor paharului (bp) este de  200 mm în cazul paharelor din beton armat monolit;  150 mm la paharele din beton armat prefabricat. f. Armătura dispusă în pereţii paharului trebuie să respecte şi următoarele cerinţe minimale:  coeficientul minim de armare orizontală și verticală se va lua conform Tabelului 3.5. 3.1.2. Monolitizarea paharului Dimensiunile golului paharului se aleg mai mari decât ale secţiunii stâlpului pe fiecare direcţie şi sens cu 50..75mm la baza paharului şi cu 85..120mm la partea superioară a paharului. Îmbinarea dintre stâlp şi fundaţie se realizează prin betonarea spaţiului din pahar.

Betonul de clasă minimă C16/20 va avea dimensiunea maximă a agregatelor de 16mm. Suprafeţele stâlpului şi paharului se curăţă şi se umezesc înainte de montare în pahar şi monolitizare. Dacă într-un pahar se montează mai mulţi stâlpi (în dreptul unui rost), distanţa între aceştia va fi cel puţin 50 mm pentru a se asigura betonarea completă a spaţiului dintre stâlpi şi a paharului.

3.1.3. Armarea paharului Schema de armare recomandată a paharului este dată în Fig. 3.79. Varianta de armare corespunde situaţiilor în care nu rezultă armătură pentru preluarea forţei tăietoare în pereţii longitudinali şi din verificarea secţiunii de la baza paharului (la compresiune excentrică) nu rezultă necesară o armătură verticală. Armăturile orizontale se ancorează sau, după caz, se înnădesc, ca bare întinse. Armăturile verticale se ancorează în talpa fundaţiei. Armătura orizontală din pahar trebuie să respecte următoarele condiţii:  diametrul minim Ø10mm în treimea superioară a paharului şi Ø8mm în restul paharului,  cel puţin 2x3 bare orizontale în treimea superioară a paharului,  distanţa maximă între armături este 200 mm. Barele verticale din pahar au diametrul minim Ø8mm şi se dispun la cel mult 200 mm distanţă.

3.1.4. Verificarea tălpii fundaţiei pahar Talpa fundaţiei pahar se verifică la moment încovoietor şi la forţă tăietoare. Verificarea la moment încovoietor şi forţă tăietoare se face în secţiunile de la faţa paharului şi din axul stâlpului prefabricat. Calculul momentelor încovoietoare se face pe fiecare direcţie principală a fundaţiei. Se recomandă ca înălţimea Hf , să fie suficientă pentru preluarea momentului încovoietor din secţiunea de la faţa paharului. Se vor respecta şi condiţiile: 

H t  H f  100mm ,

3.163)

 H t  0.6l1 . Procentul minim de armătură în talpa fundaţiei se va lua conform Tabelului 3.5. Diametrul minim al armăturilor este 10 mm. Distanţa maximă între armături este 200 mm. Armătura se distribuie uniform pe lăţimea tălpii şi se prevede la capete cu ciocuri având lungimea minimă de 15Ø.

Verificarea la forţă tăietoare este semnificativă în secţiunile de la faţa paharului. Dacă înălţimea secţiunii (Hf) şi lungimile consolelor (l1, b1) respectă:

l1  H t şi b1  H t

(3.164)

forţa tăietoare este preluată de beton. Dacă condiţiile (3.164) nu sunt realizate se dimensionează armătura transversală din bare înclinate.

3.1.5. Montarea stâlpilor în pahar Pentru montajul stâlpilor, se folosesc găuri amplasate în două sau intr-un singur loc în funcţie de lungimea şi greutatea stâlpilor. Pentru un montaj cât mai precis la stâlpii cu H  10m se va utiliza un dispozitiv special, care se prevede la turnare în capătul stâlpilor, Fig. 3.82., iar la baza paharului se fixează cu un mortar special. Capătul de jos al stâlpilor va fi drept sau teşit în funcţie de lăţime. a)

stalp prefabricat

b)stalpi cu h > 400 mm Dispozitiv de centrare metalic dispozitiv de centrare inglobat in stalp

Sectiunea A-A

A

tabla 2 cm

pahar prefabricat dispozitiv de centrare montat pe santier

cm

25

2 R=3

?5

gaura 18 mm

h

talpa mnonolita

mortar de poza

25

45

95

A

Fig. 3.13.

Dispozitive de montaj

O soluţie mult mai sigură de realizare a îmbinării stâlp prefabricat - fundaţie pahar este cea în care paharele prezintă, din fabricaţie, pereţi amprentaţi sau nervuraţi, Fig. 3.83. În această situaţie pereţii pot fi consideraţi ca acţionând monolit cu stâlpul. MEd

NEd FEd

Amprente 15 75

pahar prefabricat

50

Fig. 3.14.

Stâlp-fundaţie pahar cu suprafaţa îmbinării amprentată

Paharul se poate realiza şi în varianta prefabricată, Fig. 3.82, când armăturile care se introduc în talpa fundaţiei trebuie să fie ancorate cu cel puţin lungimea l bd , iar prin buclele lăsate din pahar, trebuie să se treacă cel puţin două bare longitudinale din armătura tălpii. Pentru montajul paharului se prevăd cel puţin trei distanţieri din ţeavă cu lungimea mai mare decât a mustăţilor.

3.1.6. Dimensionarea fundației pahar conform ENV 1992-1-1 Conform normativului german ENV 1992-1-1, schema de calcul a fundațiilor pahar este dată în Fig. 3.84. Modelul este valabil numai pentru l1,2h. Din schema de calcul din figura anterioară se determină: H0 

6 ME 6  H 5 t 5

(3.165)

HV 

6 ME 1  H 5 t 5

(3.166)

Încărcarea H0 acționează ca forță orizontală asupra cadrului orizontal al paharului, armătura necesară pentru preluarea ei fiind:

A sh 

1 H0 2 f yd

(3.167)

unde

f yd 

s =240N/mm 2 (BSt 420-III)  =280N/mm 2 (BSt 500-III)

(3.168)

h NE dbe

ME

-H0 D

NE

dbe,x 1 6t

S TE

H0

Zv 5 6

t

t

Hv Mf

-Hv

Nf

p0