Beton armat

Așezarea armăturii metalice

Betonul armat sau conglomeratul de beton armat (denumit în mod obișnuit beton armat ^[1] ) este un material utilizat pentru construcția de lucrări civile, constând din beton sau un amestec de ciment , apă , nisip și agregate, adică elemente de piatră, cum ar fi pietriș , la care se adaugă o armură de bare de oțel încastrate în ea și formate corespunzător.

fundal

Turnarea betonului

Deja în epoca romană , betonul, cu adăugarea de pozzolan și var comun ca lianți, era cunoscut sub numele de betunium .
Există, de asemenea, exemple rare de descoperiri de bare de bronz încorporate în masa betonului și aranjate într-un mod intuitiv, care, totuși, nu ne permit să îl considerăm ca pe un beton armat real, atât de mult încât este demonstrabil că diferitele termice extinderea celor două materiale produce probleme de așchiere a betonului solidificat.

În timpurile moderne, însă, curios, înainte de a fi utilizat pe scară largă în construcții, betonul armat a fost utilizat în industria navală. Avocatul francez JL Lambot a construit o barcă mică cu o structură metalică acoperită cu un strat subțire de beton care a provocat senzație la Expoziția Universală de la Paris din 1855 ; în 1890 italianul C. Gabellini a început construcția corpurilor navale în beton preformat.

Deși încă din 1830, într-o publicație intitulată Encyclopædia of Cottage, Farm and Village Architecture, s-a sugerat că o rețea de oțel ar putea fi încorporată în beton pentru a forma un acoperiș, William Wilkinson este considerat primul care a introdus betonul armat în construcții. Newcastle . În 1854 a depus un prim brevet britanic pentru „îmbunătățirea construcției de case ignifuge, depozite, alte clădiri și părți ale acestora”. Wilkinson a ridicat o mică cabană cu două etaje pentru servitori, consolidând podeaua și acoperișul din beton cu ajutorul unor bare de oțel și cabluri de sârmă; ulterior a dezvoltat diverse astfel de structuri.

Cu toate acestea, invenția primului „beton armat” este în general atribuită descoperirii fortuite a unui grădinar parizian pe nume Joseph Monier care, în încercarea de a produce ghivece de flori în ciment cu litiu, ar fi observat că cușca metalică folosită pentru a ține și a forma amestecul de ciment a arătat proprietatea de a nu se desprinde cu ușurință de betonul însuși. La 16 iulie 1867, Monier a depus un brevet pentru producția de ghivece cu tehnica „armăturii”.

La expoziția de la Paris din 1867 , tânărul inginer francez François Hennebique a văzut vasele de containere din „beton armat” de Monier și în 1879 a experimentat pentru prima dată cu turnarea betonului armat pentru o placă . Dacă nu a fost singurul inventator al betonului armat, Hennebique a fost totuși un personaj cu o mare intuiție de afaceri și primul constructor care l-a folosit pe scară largă. Cu sloganul „Plus d’incendies desastreux” ^[2] , între 1892 și 1908 a creat o mare organizație comercială internațională cu peste patruzeci de agenți în străinătate care au vândut „Systéme Hennebique a l'épreuve du feu, breveté” în toată Europa și în mare parte din lumea. În anii următori, au urmat și brevete pentru țevi, rezervoare, plăci plate și curbate, scări și în aceste brevete sunt deja găsite toate conceptele principale pentru armarea betonului cu tije de fier.

Tot în Italia au existat pionieri ai acestei noi tehnici. Inginerul Angelo Lanzoni este amintit cu o placă plasată pe clădirea din via Indipendenza la numărul 82 din Pavia pe care scrie: „Angelo Lanzoni a conceput aici beton armat și cu o prioritate de brevet din martie 1883 a făcut din invenție o invenție italiană”. De asemenea, este cunoscut inginerul Vincenzo Lami , care aprofundase tehnica în Germania și a cărui faimă l-a determinat ulterior să devină deputat.

Brevetul „Systéme Hennebique”, pe de altă parte, a fost introdus cu succes încă din 1894, la Torino , de inginerul multi-absolvent Giovanni Antonio Porcheddu , conform unui acord între Studioul Tehnic al inginerilor Ferrero & Porcheddu și Inginerul napolitan Giovanni Narici, șeful agenției generale italiene a Maison Hennebique , care ulterior a introdus și unele îmbunătățiri ale brevetului, în special în utilizarea pliurilor în barele de armare. Datorită acestui acord, Impresa Porcheddu a fost licențiatul exclusiv pentru Italia al „Systéme Hennebique” , care a fost aplicat pe scară largă cu succes din ce în ce mai mare de aceeași Impresa Porcheddu , realizând diverse lucrări publice și private în Torino și pe întreg teritoriul național. Primul pod a fost construit de Tullio Gozzi peste pârâul Avesa din Verona în 1908 ^[3] . Deși deja utilizat pe scară largă, utilizarea betonului armat în Italia a fost reglementată de legislație specifică abia de la sfârșitul anilor 30 ai secolului al XX-lea, cu RDL n. 2229 din 16 noiembrie 1939.

Franco-elvețian Arhitectul Le Corbusier a fost printre primii pentru a înțelege potențialul inovator al betonului armat în contextul arhitecturii contemporane și să o exploateze pe larg în lucrările sale de a doua perioadă de după război, după ce a văzut potențialul intuită de către stăpânul său Auguste Perret , printre ale cărui lucrări în beton armat se remarcă casa din Rue Franklin din Paris din 1903 .

Descriere

Este un material folosit atât pentru construcția structurii clădirilor (adică cadrul portant), cât și pentru artefacte, cum ar fi zidurile de susținere ale terasamentelor.

La fel ca oțelul , betonul armat poate fi fabricat și în fabrică pentru a produce elemente prefabricate; în general grinzi și stâlpi , dar producția de panouri și elemente cu funcții decorative este de asemenea folosită. Utilizarea betonului și a oțelului în perechi dă viață acestui material cu o greutate specifică de 25 kN / m ³ . ^[4] Producția în fabrică permite să aibă un control mai bun asupra calității betonului, dar, fiind mai scumpă, este utilizată în mod regulat atunci când condițiile climatice ale șantierului sunt prohibitive (nu este o coincidență faptul că s-a dezvoltat prefabricarea mult în Rusia ), sau când elementele care urmează să fie produse necesită controale riguroase, așa cum poate fi cazul unor tehnologii cu care este fabricat betonul armat pretensionat .

La fața locului , tehnologia betonului turnat are avantajul de a crea mai puține probleme în îmbinările dintre elemente, adică în acele puncte în care se unesc grinzile și stâlpii.

Referințe de reglementare în Italia

Turnarea plintei de fundație a unui pod de cale ferată în albia râului

Citiți :

Legea 5 noiembrie 1971 - nr. 1086 " Reguli pentru reglementarea lucrărilor de beton armat, normal și precomprimat și cu structură metalică ".

Decrete ministeriale :

Decret ministerial 20 noiembrie 1987 - „ Standarde tehnice pentru proiectarea, execuția și testarea clădirilor din zidărie și pentru consolidarea acestora ”.
Decret ministerial 14 februarie 1992 „ Standarde tehnice pentru executarea lucrărilor în beton normal și precomprimat și pentru structuri metalice ”. (înlocuit de Decretul ministerial 9/1/1996 care, la alineatul (2) al articolului 1, recunoaște în continuare standardele tehnice aplicabile ale acestui decret pentru partea referitoare la standardele de calcul și verificările cu metoda solicitărilor admisibile și regulile de proiectare și executarea aferente )
Decret ministerial 9 ianuarie 1996 - Ordonanță (Încărcări și suprasarcini)
Decret ministerial 9 ianuarie 1996 - „ Standarde tehnice pentru calculul, execuția și încercarea structurilor din beton armat, normal și precomprimat și pentru structuri metalice ” - Partea I și Partea II
Decret ministerial 16 ianuarie 1996 - „ Standarde tehnice referitoare la criteriile generale pentru verificarea siguranței clădirilor și a încărcăturilor și suprasarcinilor ”.
Decret ministerial din 14 septembrie 2005 - „ Standarde tehnice pentru construcții ”. (coexistând cu decretele anterioare până la 31/12/2007, dată la care DM 09/01/1996 și DM 16/01/1996 nu mai pot fi aplicate)
Decret ministerial 14 ianuarie 2008 - „ Aprobarea noilor standarde tehnice pentru construcții ”.
Decret ministerial 17 ianuarie 2018 - „Standarde tehnice pentru construcții”

Circulare :

CNR 10024-1986
Circulară 15 octombrie 1995
Circulară 10 aprilie 1997
Circulară 2 februarie 2009 nr.617 / CSLL.PP.

Standarde europene

Eurocoduri (implementate și aplicabile în Italia)

Calculul betonului armat

Același subiect în detaliu: Calculul betonului armat .

Proprietate

Generalitate

Bare de oțel pentru beton armat

Bara veche din oțel din sârmă netedă de 45 ° pentru grinzi din beton armat

Beton armat exploatează unirea unui tradițional și relativ ieftin de materiale de construcții , cum ar fi betonul, cu o rezistență considerabilă la compresiune dar cu defect al unei maleabil rezistență , cu oțel, care are tractiune excelenta rezistenta. Acesta din urmă este utilizat în bare (care pot fi netede, dar legea le impune să aibă o aderență îmbunătățită, cu proiecții adecvate) și este înecat în beton în zonele în care este necesar să se facă față solicitărilor de tracțiune; armătura internă conferă materialului general denumirea de beton armat, care poate fi clasificat ca material compozit .

Barele au un diametru comercial variabil de la 5 mm la 32 mm și pot fi utilizate atât ca „armare de rulare” sau longitudinală, cât și ca „consolă”, adică ca bare care cuprind alte bare (în general cu diametru mai mare) pentru a forma un un fel de „cuști” de dimensiuni adecvate, în funcție de necesitățile de utilizare. În general, sunt produse bare până la o lungime maximă de 14, dar din cauza problemelor de transport. Pentru realizarea armăturii sunt disponibile și ochiuri electrosudate (cu sârmă în diametre de 5, 6, 8, 10 și 12 mm) cu ochiuri pătrate, cu pasuri de 10 și 20 cm și aceleași sunt, în acest caz, utilizat în principal pentru întărirea plăcilor inserate sub podea sau pereți în elevație.

Sinergia dintre două materiale atât de eterogene este explicată ținând cont de două puncte fundamentale:

Între oțel și beton există o aderență care transmite tensiunile de la beton la oțelul încorporat în el. Acesta din urmă, plasat în mod convenabil în masă, colaborează suportând în mod esențial tensiunile, în timp ce betonul suportă solicitările de compresie.
Coeficienții de expansiune termică ai celor două materiale sunt substanțial aceiași.

Pentru a crește aderența dintre cele două materiale timp de câteva decenii în loc de bare de oțel netede, au fost utilizate bare de aderență îmbunătățite , adică bare pe care există proeminențe.

La un moment dat, datorită costului ridicat al materialului și datorită disponibilității forței de muncă cu costuri reduse, au încercat să folosească cât mai puține bare, făcându-le pe cele utilizate să îndeplinească diferite funcții structurale. Barele longitudinale au fost de obicei modelate la 45 ° pentru a asigura grinda de beton armat cu forfecare, precum și rezistență la îndoire . Astăzi, însă, situația este opusă, de aceea încercăm să simplificăm operațiunile la fața locului mai direct folosind direct paranteze și armături longitudinale.

Durabilitate

Degradarea betonului armat: capac de beton expulzat prin umflarea armăturii, din cauza coroziunii acestuia

Același subiect în detaliu: Durabilitatea betonului .

Inițial și mulți ani s-a crezut că betonul armat ar putea avea o viață eternă; acest lucru este în mod evident fals, deoarece ambele materiale care îl constituie sunt supuse unor probleme care le compromit rezistența în timp.

Betonul, dacă nu este protejat în mod adecvat, poate fi atacat de săruri prezente în apa de mare și în aer în apropierea coastelor, de acizi din vapori industriali, de fenomenul de carbonatare . De asemenea, este afectat de variațiile de temperatură și, în special, este vulnerabil la îngheț.

Oțelul, dacă nu este bine protejat de un strat de beton (acoperire de beton), este supus oxidării, adică tinde să ruginească. Oxidarea, pe lângă compromiterea completă a rezistenței la flexiune a oțelului (care, prin urmare, tinde să se spargă mult mai ușor), crește volumul oțelului care poate rupe astfel betonul care îl acoperă și, în consecință, îl duce la sfărâmare.

Același subiect în detaliu: Capac de beton .

Oxidarea poate fi cauzată de diverși factori, de exemplu prin infiltrarea apei sau a vaporilor de apă prin fisurile din beton care apar în mod natural atunci când elementul structural este solicitat la îndoire: betonul, care nu reacționează la tracțiune, în partea tensionată a secțiunii tinde să crape, deschizând astfel calea, atunci când aceste fisuri sunt de entitate semnificativă, către agenți oxidanți. Extinderea și pericolul fisurilor pot fi calculate prin modele matematice simple descrise în știința construcției și în standardele UNI . Este practic imposibil să se realizeze beton armat care să nu crape, deoarece modulul de elasticitate (sau modulul lui Young ) al celor două materiale (oțel și beton) diferă prea mult pentru a permite o expansiune omogenă la solicitare. Cu toate acestea, rămânând în limitele de reglementare pentru fisurare, oxidarea oțelului poate fi considerată neglijabilă, extinzând foarte mult durabilitatea produsului .

În ultima perioadă, unele companii au început să ofere oțel inoxidabil pentru armarea betonului. Acest material este semnificativ mai scump decât oțelul „negru” (un aliaj simplu de fier și carbon ), deoarece este mai complex de produs, mai puțin rezistent și mai fragil. Cu toate acestea, are un avantaj incontestabil: faptul că nu suferă de rugină și creșterea în consecință a volumului. Costurile prohibitive permit utilizarea sa, deocamdată, numai în structuri în care întreținerea este deosebit de grea sau agresivitatea agenților atmosferici este deosebit de mare, cum ar fi, de exemplu: poduri, baraje, structuri portuare, infrastructuri rutiere suspendate și altele asemenea. În aceste cazuri, economiile datorate lucrărilor de întreținere pot justifica o cheltuială mai mare pentru construcția produsului. Faptul rămâne, totuși, că structura este mai grea, deoarece necesită o cantitate mai mare de oțel, deoarece oțelul inoxidabil este mai puțin rezistent decât carbonul și, prin urmare, este necesară o cantitate mai mare în aceeași secțiune de beton armat pentru a garanta aceleași performanțe ca și produsul și să respecte cerințele legislative relative.

Caracteristicile mecanice ale betonului

În primul rând, este necesar să se specifice ipotezele formulate pentru calcularea rezistențelor:

Planitudinea secțiunilor elementelor sub efectul solicitărilor aplicate (ipoteză bazată pe modelul De Saint Venant și ipoteza Bernoulli );
Aderenta perfecta intre beton si otel, presupunand deci si o deformare egala pentru cele doua materiale;
Neglijabilitatea rezistenței la întindere a betonului (ceea ce va duce la parțializarea secțiunii);
Modele reprezentative ale legăturilor constitutive $\sigma -\varepsilon$ ${\ displaystyle \ sigma - \ varepsilon}$ $\ sigma - \ varepsilon$ .

Rezistențe de calcul

Se disting două domenii de aplicare, cel elastic, sub sarcini modeste, și cel neliniar găsit în stările limită de eșec. În calculul elastic al secțiunilor se presupune că legăturile elastice sunt reprezentate de legea lui Hooke :

\sigma _{c}=E_{c}\cdot \varepsilon _{c}

{\ displaystyle \ sigma _ {c} = E_ {c} \ cdot \ varepsilon _ {c}}

\ sigma _ {c} = E_ {c} \ cdot \ varepsilon _ {c}

Și

\sigma _{s}=E_{s}\cdot \varepsilon _{s}

{\ displaystyle \ sigma _ {s} = E_ {s} \ cdot \ varepsilon _ {s}}

\ sigma _ {s} = E_ {s} \ cdot \ varepsilon _ {s}

Termenul $\sigma _{c}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {c}}$ $\ sigma _ {c}$ , relativ la concret și, prin urmare, valabil numai în intervalul de compresie și cu aceeași contracție pe care o avem

\varepsilon _{c}=\varepsilon _{s}=\varepsilon \Rightarrow \sigma _{s}=E_{s}\varepsilon =\sigma _{c}{\frac {E_{s}}{E_{c}}}=m\sigma _{c}

{\ displaystyle \ varepsilon _ {c} = \ varepsilon _ {s} = \ varepsilon \ Rightarrow \ sigma _ {s} = E_ {s} \ varepsilon = \ sigma _ {c} {\ frac {E_ {s}} {E_ {c}}} = m \ sigma _ {c}}

\ varepsilon _ {c} = \ varepsilon _ {s} = \ varepsilon \ Rightarrow \ sigma _ {s} = E_ {s} \ varepsilon = \ sigma _ {c} {\ frac {E_ {s}} {E_ { c}}} = m \ sigma _ {c}

Prin urmare, în faza elastică oțelul este „m” de ori mai stresat decât betonul, cu „m” coeficientul de omogenizare menționat.

În calculul neliniar al secțiunilor, sunt definite modele analitice care reprezintă legăturile reale σ - ε ale materialelor.

Beton

Tipologie	Relație	Modelul σ - ε
Rezistența la calcul la compresiune	$f_{cd}={\frac {f_{ck}}{\gamma _{c}}}={\frac {0,\!83\,R_{ck}}{\gamma _{c}}}$ ${\ displaystyle f_ {cd} = {\ frac {f_ {ck}} {\ gamma _ {c}}} = {\ frac {0, \! 83 \, R_ {ck}} {\ gamma _ {c} }}}$ $f _ {{cd}} = {\ frac {f _ {{ck}}} {\ gamma _ {c}}} = {\ frac {0, \! 83 \, R _ {{ck}}} { \ gamma _ {c}}}$	Se adoptă diagrama parabolă-dreptunghi
Rezistență de calcul nedeterminată	$f_{c1}=0,\!85f_{cd}=0,\!85\,{\frac {0,\!83\,R_{ck}}{\gamma _{c}}}$ ${\ displaystyle f_ {c1} = 0, \! 85f_ {cd} = 0, \! 85 \, {\ frac {0, \! 83 \, R_ {ck}} {\ gamma _ {c}}}}$ $f _ {{c1}} = 0, \! 85f _ {{cd}} = 0, \! 85 \, {\ frac {0, \! 83 \, R _ {{ck}}} {\ gamma _ {c}}}$
Rezistență de calcul redusă	$f_{c2}=\left(0,\!7-{\frac {f_{ck}}{200}}\right)f_{cd}=0,\!50f_{cd}$ ${\ displaystyle f_ {c2} = \ left (0, \! 7 - {\ frac {f_ {ck}} {200}} \ right) f_ {cd} = 0, \! 50f_ {cd}}$ $f _ {{c2}} = \ left (0, \! 7 - {\ frac {f _ {{ck}}} {200}} \ right) f _ {{cd}} = 0, \! 50f _ {{cd}}$
Tensiunea admisibilă în funcțiune	${\bar {\sigma }}_{c}=0,\!45f_{ck}$ ${\ displaystyle {\ bar {\ sigma}} _ {c} = 0, \! 45f_ {ck}}$ ${\ bar \ sigma} _ {c} = 0, \! 45f _ {{ck}}$

Oţel

Tipologie	Relație	Șablon $\sigma -\varepsilon$ ${\ displaystyle \ sigma - \ varepsilon}$ $\ sigma - \ varepsilon$
Rezistența la calcul a armăturii lente	$f_{sd}={\frac {f_{yk}}{\gamma _{s}}}$ ${\ displaystyle f_ {sd} = {\ frac {f_ {yk}} {\ gamma _ {s}}}}$ $f _ {{sd}} = {\ frac {f _ {{yk}}} {\ gamma _ {s}}}$	Se adoptă diagrama biliniară (elastic plastic perfect)
Tensiune admisibilă pentru armătură lentă	${\bar {\sigma }}_{s}=0,\!80\,f_{yk}$ ${\ displaystyle {\ bar {\ sigma}} _ {s} = 0, \! 80 \, f_ {yk}}$ ${\ bar \ sigma} _ {s} = 0, \! 80 \, f _ {{yk}}$	Se adoptă diagrama biliniară (elastic plastic perfect)

Artă

În domeniul artistic, acest material a fost favorizat de Giuseppe Uncini pentru montajele și instalațiile sale . Prima sa lucrare a fost Primocementoarmato ( 1958 ) și ultima Epistylium ( 2007 , inaugurată postum la 30 octombrie 2009 ) pentru MART din Rovereto .

Notă

^ Acest termen, literalmente, nu este corect, deoarece cimentul este doar liantul betonului , format și el din agregate de roci asortate corespunzător. Materialul format cu bare de oțel ale armăturii trebuie denumit corect „beton armat”. Cu toate acestea, termenul „beton armat” este mult mai utilizat, mai ales pentru că este prezent în literatura științifică, a se vedea de exemplu Luigi Santarella.
^ „Gata cu focurile dezastruoase”.
^ Zacchilli, Ilaria, Gozzi Tullio , on Unified Information System for the Archival Superintendencies - SIUSA . Adus la 18 martie 2018 .
^ Noi standarde tehnice pentru construcții - Decret ministerial 14 ianuarie 2008 ( PDF ), pe cslp.it , Ministerul Infrastructurilor. Adus pe 9 ianuarie 2015 .

Bibliografie

Giandomenico Toniolo, Beton armat - Calculul stării limită vol. 2A-2B , Zanichelli, 1993.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikiquote conține citate din sau pebeton armat
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe beton armat

linkuri externe

( EN ) Beton armat , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
O nouă tehnică de construcție: betonul armat , în Contribuția italiană la istoria gândirii: tehnică , Institutul enciclopediei italiene, 2013.
( EN ) O scurtă istorie a betonului armat , pe tecnologos.it . Adus la 27 iulie 2004 (arhivat din original la 14 iulie 2004) .
( PT ) O Mundo do Cimento , pe cimento.org .

Controlul autorității	Tezaur BNCF 3123 · LCCN (EN) sh85112446 · GND (DE) 4056840-4 · BNF (FR) cb119310419 (data) · NDL (EN, JA) 00.572.797

Portal de arhitectură	Portalul chimiei
Portal de inginerie	Portalul de materiale

[1] Acest termen, literalmente, nu este corect, deoarece cimentul este doar liantul betonului , format și el din agregate de roci asortate corespunzător. Materialul format cu bare de oțel ale armăturii trebuie denumit corect „beton armat”. Cu toate acestea, termenul „beton armat” este mult mai utilizat, mai ales pentru că este prezent în literatura științifică, a se vedea de exemplu Luigi Santarella.

[2] „Gata cu focurile dezastruoase”.

[3] Zacchilli, Ilaria, Gozzi Tullio , on Unified Information System for the Archival Superintendencies - SIUSA . Adus la 18 martie 2018 .

[4] Noi standarde tehnice pentru construcții - Decret ministerial 14 ianuarie 2008 ( PDF ), pe cslp.it , Ministerul Infrastructurilor. Adus pe 9 ianuarie 2015 .

[1]

[2]

[3]

[4]