Introducere in teoria si tehnica constructiilor

Introducere in teoria si tehnica constructiilor

O parte insemnata a activitatii pe care o desfasoara societatea, pentru transformarea naturii si asigurarea conditiilor de existenta, are ca scop realizarea de constructii. Din cele mai vechi timpuri oamenii au fost nevoiti sa execute adaposturi si treptat numeroase alte tipuri de constructii, din ce in ce mai complexe si mai perfectionate.

In ansamblu, productia de constructii cuprinde obiecte fixe pe teren, care se deosebesc astfel de celelalte produse realizate de societate. Orice obiect - un scaun, un aspirator, o masina etc. - este produs intr-o unitate specializata. Aceasta fabrica este fixa, pe cand produsul, care pleaca spre cumparatori, este mobil. In industria constructiilor lucrurile se petrec invers: fabrica de case - santierul - este mobil, in timp ce produsele realizate - constructiile - raman fixe.

1.1. Clasificarea constructiilor

Cea mai generala clasificare imparte constructiile in doua mari categorii: cladiri si lucrari ingineresti (Fig. 1.1).

Fig. 1.1. Clasificarea constructiilor

Cladirile au functia principala de a servi ca adapost pentru oameni in timpul perioadelor de munca, destindere sau odihna si pentru bunurile acestora, precum si pentru procesele tehnologice.

Lucrarile ingineresti sunt toate celelalte constructii: drumuri, cai ferate, poduri, rezervoare, cosuri de fum, turnuri, canale etc.

La randul lor cladirile, functie de destinatie, se impart dupa cum urmeaza (Fig. 1.1).

a. Cladiri civile - in aceasta categorie intra acele cladiri ce nu servesc productiei.

Exista urmatoarele tipuri principale de cladiri civile:

cladiri de locuit (individuale, blocuri de apartamente, camine, hoteluri, case de odihna etc.);

cladiri social - culturale (sociale: spitale, case de cultura, sali de sport; culturale: teatre, muzee, biblioteci, cinematografe; de invatamant: universitati, scoli; religioase: catedrale, biserici, manastiri etc.);

cladiri administrative (sediile institutiilor, sediile companiilor, birourile, tribunalele etc.);

cladiri pentru comert (magazine, banci etc.);

cladiri pentru transporturi (gari, autogari, aerogari, depouri etc.);

cladiri cu destinatii speciale (militare, funerare etc.).

b. Cladiri industriale - se considera cele destinate productiei: hale industriale, ateliere, centrale energetice, depozite etc.

c. Cladiri agricole - sunt destinate productiei agricole: hambare, mori, grajduri, abatoare, crame etc.

In raport cu deformabilitatea sub actiunea sarcinilor exterioare exista trei tipuri de cladiri.

a. Cladiri cu structura rigida

Sunt cladirilor la care deplasarile laterale (orizontale) sunt relativ mici, fiind produse in special de fortele taietoare. Aceste constructii au perioadele proprii de vibratie mici (T ≤ 0,250,50 s). In aceasta categorie intra cladirile cu structura de rezistenta alcatuita din pereti portanti din beton armat sau din zidarie de caramida.

b. Cladiri cu structura flexibila

In acest caz deplasarile laterale sunt mai mari, fiind rezultatul efectului dominant al momentelor incovoietoare. Perioadele proprii de vibratie sunt in general T ≥ 0.801,20 s. Constructii cu structura formata din cadre de beton armat, de otel sau de lemn se incadreaza in categoria constructiilor cu structura flexibila.

c. Cladiri cu structura semiflexibila

Deplasarile laterale sunt rezultatul efectului combinat al fortelor taietoare si al momentelor incovoietoare. Perioadele proprii de vibratie se inscriu de regula in intervalul T = 0,251,20 s. In aceasta categorie intra cladirile alcatuite din cadre de beton armat rigidizate cu pereti de umplutura din zidarie masiva sau cu pereti din beton armat.

Functie de importanta exista trei tipuri de cladiri civile.

a. Cladiri civile de importanta deosebita:

cladiri de prima necesitate cu rol de mentinere a unor activitati vitale, economice si sociale (spitale mari, centrale de telecomunicatii, gari, cazarmi de pompieri etc.);

cladiri in care se afla frecvent un numar mare de oameni (cinematografe, teatre, case de cultura), sau cu valoare mare (muzee, monumente etc.);

b. Cladiri civile de importanta medie - sunt constituite de imobilele curente: cladiri de locuit, social-culturale, administrative etc.;

c. Cladiri de importanta redusa (constructii provizorii).

Lucrarile ingineresti sunt foarte diverse, cele mai importante fiind (Fig. 1.2):

a. constructii speciale industriale rezervoare, castele de apa, silozuri, schele de extractie, cosuri de fum etc.;

b. constructii speciale pentru transporturi: drumuri, cai ferate, tuneluri si statii pentru metrouri, funiculare etc.;

c. constructii speciale pentru transporturi pe apa canale navigabile, ecluze, porturi etc.;

d. constructii speciale pentru continuitatea transporturilor numite si lucrari de arta: poduri, tuneluri, viaducte, ziduri de sprijin etc.;

e. constructii hidrotehnice baraje si lucrari aferente acestora;

f. constructii pentru imbunatatiri funciare si regularizarea cursurilor de apa irigatii, desecari, taluzuri, protectia malurilor etc.

Fig. 1.2. Clasificarea lucrarilor ingineresti

1.2. Elementele constitutive ale cladirilor

Orice cladire este alcatuita din elemente structurale (de rezistenta ) si nestructurale. Elementele structurale au roluri bine definite, iar impreuna formeaza structura de rezistenta a cladirii.

Elementele structurale asigura rezistenta, rigiditatea si stabilitatea cladirii . Acestea sunt:
- elemente de rezistenta verticale,

- elemente de rezistenta orizontale,

- elemente de contravintuire.

Elementele de rezistenta verticale preiau actiunile verticale gravitationale sau orizontale (seism, vant) si le transmit catre fundatii.  Aceste elemente pot fi stalpi, diafragme, pereti structurali.

Elementele de rezistenta orizontale preiau actiunile verticale gravitationale si le transmit elementelor de rezistenta verticale. Aceste elemente pot fi planseele, grinzile.

Elementele de contravintuire preiau actiunile orizontale si le transmit pana la fundatii, asigura rigiditatea si stabilitatea cladirii. 

Elementele nestructurale (despartitoare) sunt cele de inchidere, de compartimentare, care nu fac parte din structura de rezistenta a cladirii

ELEMENTE DE REZISTENTA (STRUCTURALE) = asigura rezistenta si stabilitatea constructiilor,alcatuind structura de rezistenta:

- fundatiile, pereti portanti, stalpi, grinzi, placi, arce, scari, sarpante

FUNDATIA - situata sub nivelul terenului natural, are rolul de a prelua si transmite terenului toate incarcarile date de constructiejnclusiv greutatea proprie

PERETI PORTANTI - elemente verticale de rezistenta care preiau si transmit incarcarile date greutatea proprie si cele date de plansee, grinzi,acoperis sau alte elemente care reazema pe ei

STALPI -elemente verticale care preiau incarcarile date plansee, grinzi sau alte elemente care reazema pe ei si le transmit fundatiilor

PLANSEE - elemente de rezistenta orizontale sau putin inclinate care compartimenteaza cladirea pe verticala impatind-o in niveluri si inchide constructia la partea superioara

GRINZI - elemente de rezistenta orizontale sau inclinate a caror lungime este mult mai mare in raport cu dimensiunile sectiunii transversale

SCARI - elemente de constructie care asigura legatura pe verticala intre etajele cladirii, precum si inte exteriorul si interiorul constructiei

SARPANTA - reprezinta structura de rezistenta a acoperisului cu panta mare

ELEMENTE DE INCHIDERE Sl COMPARTIMENTARE - separa incaperile cladirii intre ele si interiorul cladirii de mediul inconjurator.

peretii interiori, elementele usoare de compartimentare, usile- ferestrele interioare, usile exterioare, invelitorile acoperisului

ELEMENTE DE FINISAJ - dau forma si aspectul final al elementelor de constructii si a intregii cladiri, avand rol estetic, asigurand intretinerea usoara si igienica a acesteia

tencuielile, placajele, pardoselile, zugravelile, vopsitoriile,

ELEMENTE DE IZOLARE Sl ETANSARE - au rolul de a proteja elementele de constructie impotriva unor agenti naturali cum ar fi apa, caldura, frigul sau impotriva unor agenti datorati proceselor tehnologice ce se desfasoara in constructia respectiva

izolatii hidrofuge, termice, fonice, anticorozive, contra trepidatiilor

ELEMENTE DE INSTALATII - asigura functionalitatea cladirii in conditiile de confort cerute

instalatii de alimentare cu apa, instalatii de canalizare, instalatii de gaze, instalatii de ventilare, instalatii electrice

Un element de constructie poate indeplini simultan mai multe functii.
De exemplu, un perete exterior poate avea atat rol de element de rezistenta, cat si functiuni de izolare termica si acustica.

O cladire se imparte geometric in niveluri (subsol, parter, etaje), iar pe verticala in tronsoane separate intre ele prin elemente numite "rosturi" (intreruperi ale cladirii in plan vertical, pe toata inaltimea acesteia, inclusiv fundatiile) care permit deformarea independenta a tronsoanelor.

Fundatiile si subsolul unei cladiri constituie asa numita "infrastructura", iar parterul si etajele "suprastructura". Altfel spus, elementele situate sub cota ±0.00 a cladirii (fundatiile, peretii de subsol, planseul peste subsol) constituie infrastructura cladirii, iar restul elementelor, situate peste cota ±0.00, formeaza suprastructura acesteia. Cota ±0.00 a unei constructii este, prin conventie, cota pardoselii finite de la parter.

Elementele generale ale unei cladiri: 1 - fundatie; 2 - perete interior; 3 - perete exterior; 4 - planseu; 5 - sarpanta; 6 - invelitori; 7 - fereastra; 8 - balcon; 9 - soclu; 10 - trotuar; 11 - subsol; 12- parter; 13 - etaj (nivel).