STRUCTURI Degradarea constructiilor - Degradarea constructiilor din zidarie si lemn si degradarea fundatiilor si subsolurilor cladirilor din programul Leonardo da Vinci

UNIVERSITATEA SPIRU HARET

FACULTATEA DE ARHITECTURA

Anul VI

STRUCTURI

Degradarea constructiilor

Degradarea constructiilor din zidarie si lemn si degradarea fundatiilor si subsolurilor cladirilor din programul Leonardo da Vinci

Termenul de zidarie defineste,de obicei ,o constructie executata din materiale unitare ca piatra, argila sau betonul,unite intre ele prin mortar, sau asezate fara mortar, iar uneori armate astfel incat sa creasca rezistenta la intindere si forfecare. Zidaria este una dintre cele mai vechi metode de constructie din lume.

Cladirile cu pereti portanti din zidarie reprezinta un sistem traditional folosit pentru:

-Cladiri-resedinta

-Cladiri destinate invatamantului; culturii

-Cladiri destinate sanatatii

Cladiri tip sala cu deschideri si inaltimi moderate(9-12 m, respectiv 6-8m)

Zidariile pot suferi

Degradari din cauze mecanice

si prezinta urmatoarele tipuri de avarii:

Crapaturi pronuntate care indica dislocari masive de zidarie

Crapaturi mai mici , insa numeroase, care arata o dezagregare a zidariei.

avand drept cauze principale: cutremurul(prabusiri),

tasarile inegale(terenuri sensibile la umezire)

starile indelungate de umezire

Calitatea executiei zidariei are o mare influenta asupra comportarii ei in timp.

Zidariile executate din carimizi din calitate inferioara , nearse, cu incluziuni, avand rosturi mari inegale si neumplute cu mortar vor fi evident, supuse degradarilor.

De asemenea , punerea in opera a caramizilor prafuite neumezite , precum si folosirea unui mortar de calitate necorespunzatoare confectionat din nisip murdar, favorizeaza realizarea unei zidarii cu rezistenta scazuta.

Degradarea zidariei     mai este cauzata si de instalatori cu ocazia efectuarii unor goluri , slituri sau strapungeri in zidarie.

Degradari din cauze fizico-chimice

Din punct de vedere fizico-chimic zidaria este deteriorata si degradata din urmatoarele cauze:

Cauze interne :

Defecte de compozitie

Defecte de coeziune cristalina

Cauze externe:

de origine umana

defecte de conceptie ;

arhitectura

mediu

structura

defecte de executie:

o      producerea materialelor

o      protectia materialelor

o      manopera

de utilizare

destinatie ;

transformari

de intretinere

defecte de origine fizica

o      apa si umiditate

o      inghet

o      punti termice

o      actiunea vantului

de origine chimica

poluanti atmosferici ;

saruri solubile ;

de origine bio-chimica:

o vegetatii

o    bacterii

o    plantatii

Principalii agenti ambianti care deterioreaza si degradeaza zidaria sunt urmatorii:

Observatii: Depunerile si petele constitue aspect ale degradari zidariei , dovedind probleme interne ce pot genera la randul lor probleme structurale.Cele mai importante cauze ale depunerilor , petelor si dezintegrarilor sunt: contactul cu umiditatea si sarurile din sol,poluarea aerului agentii biologici si elementele metalice corozive.

Umiditatea

Umiditatea este principalul agent(de origine fizica) al procesului de degradare al zidariei

Umiditatea constitue un catalizator care favorizeaza degradarea , prin intermediul sarurilor solubile, poluarii aerului si agentilor biologici.De aceea este esentiala intelegerea fenomenului de penetrare a apei in materialele zidariei si modul in care este retinuta. Umiditatea care penetreaza zidaria este insotita , adesea , de saruri si alte substante solubile.

Actiunea capilara

Actiunea capilara in materialele poroase ale zidariei creaza o suctiune, care produce urcarea apei din sol , ce contine ,adesea, sarurii in solutie.

O zidarie cu microporozitate ridicata are o presiune capilara ridicata.Aceasta atitudine, de atragere si retinere a apei , conduce la riscul unei degradarii rapide.

Presiunea osmotica

Presiunea osmotica se creaza prin saruri solubile de diverse concetratii care circula in zidarie prin actiune capilara.Presiunea osmotic a poatre influenta asupra intinderii si directiei de deplasare a apei .Ea atrage apa tot mai sus , pentru crearea unui echilibru cu Solutia concentrate de saruri.

Penetrarea vaporilor de apa - care sunt intotdeauna prezenti in aer.Condensarea acestora este urmata de penetrare, pana cand este retinuta o umiditate specifica de echilibru cu umiditatea relative a aerului.

Saruri solubile

Cimenturile si mortarele contin numeroase minerale care sunt mai mult sau mai putin solubile in solventi comuni, ca apa si acizii slabi.Sarurile solubile pot actiona direct pe suprafata zidariei , sau pot fi aspirate in structura poroasa, prin actiuni capilare.Ele pot conduce la degradarea zidariei , cand cristalizeaza.

Poluarea aerului

Consta in particule , aerosoli si substante gazoase.Poluarea aerului prin gaze acide este principala cauza a degradarii elementelor componente ale zidariei.Aerul din zonele cu poluare densa contine, in medie, mai multe impuritati solide si gazoase care accelereaza degradarea zidariei, decat aerul de la tara; totusi, aceasta poluare variaza considerabil de la o regiune la alta.

Vaporii , o cauza de degradare adesea neglijata, condenseaza pe zidarie si atrag agentii poluanti.

Vantul accelereaza toate formele de degradare cauzate de poluarea aerului.

Agentii biologici-arborii si plantele, in vecinatatea unei constructii risca sa favorizeze degradarea acesteia si sa deranjeze evaporarea apei din pereti

Degradarea mortarului

Este atribuita unei interactiuni complexe a materialelor constituent, factorilor de mediu si practicilor de constructive.

Mortarul si caramizile sunt materiale poroase, care absorb umiditatea aerului ambient, umiditate care este factorul cel mai important in deteriorarea mortarului

Tipuri de deteriorare a mortarului :

Dezintegrarea se manifesta prin prezenta fisurilor , orientate la intamplare;are la origine diverse mecanisme:actiunea inghetului , atacul chimic, prezenta substantelor organice, cristalizarea sarurilor solubile, coroziunea metalelor.

Scorojire - este separerea mortarului de la suprafata , sub forma de felii fine sau de bucati mici .

Eroziunea - se caracterizeaza printr-o distrugere a mortarului la suprafata, care este luat de agenti abrazivi mecanici ca: jetul puternic de apa , furtuna de nisip, circulatie umana.

Decaparea - este o deteriorare superficiala , caracterizata printr-o fata rugoasa a mortarului, fiind cauzata de solutii acide din diferite surse.

Mecanisme de deteriorare a mortarului de zidarie

Reactii alcaline ale nisipului

se produc de obicei intre nisip si var/ciment cu continut crescut de substante alcaline in prezenta umiditatii si a temperaturilor crescute, cauzand dilatarea mortarului rezultand dezintegrarea acestuia

Cristalizarea sarurilor solubile

se produc de obicei prin transportarea sarurilor(sulfati,carbohidrati, silicati,etc) in mortar sub actiunea umiditatii provenite din sol. Cand aceasta umiditate se evapora, aceste saruri cristalizeaza si pot forma eflorescente.

Carbonatarea

reactia chimica intre CO2 din atmosfera si Ca(OH)2 (varul stins). Efectul carbonarii creste odata cu diminuarea alcalinitatii mortarului, favorizand eventuala coroziune a metalelor.

Atacul chimic

sulfatii solubili din mortar reactioneaza cu Al tricalcic producand dezintegrarea.

Coroziunea metalelor inglobate

rugina produsa contribuie la dezintegrarea mortarului.

Concluzii :

Scopul inspectarii lucrarilor de constructii din zidarie consta in depistatrea defectelor, cunoasterea cauzelor si stabilirea masurilor de remediere necesara.

Umiditatea excesiva este cauza principala in procesul de degradare al lucrarilor de zidarie, expuse la actiunea agentilor fizici, chimici si biologici.De aceea este esentiala intelegerea fenomenului de penetrare a apei in materialul zidariei.Cea mai mare parte a problemelor de deteriorare poate fi legata direct sau indirect de practicile de constructive (conceptia, detaliile, calitatea executiei) si de intretinere.

Degradarea constructiilor din lemn

Avantajele si dezavantajele utilizarii lemnului in constructii

Lemnul este utilizat pe scara larga in constructii, datorita urmatoarelor avantaje:

Prelucrare usoara in fabrici si ateliere,

Indice de eficienta mare, fata de beton sau otel(exprimat prin raportul intre rezistenta de calcul si densitate),

Este un bun izolator termic,

Durabilitatea constructiilor din lemn este dependenta de regimul de exploatare al acestora, precum si de realizarea masurilor de protectie impotriva putrezirii si focului

Dezavantaje :

Structura anizotropa si neomogena , ducand la valori diferite ale rezistentelor mecanice, functie de unghiul format de directia efortului cu cea a fibrelor lemnoase.

Umiditatea afecteaza puternic proprietatile fizico-mecanice ale lemnului .In toate cazurile de solicitare, rezistenta lemnului scade cu cresterea umiditatii.

Temperaturea > de 50°C, care actioneaza timp indelungat

Defectele naturale (de forma , de structura, crapaturile)

Putrezirea provocata de ciuperci si insecte silofage;cunoasterea ciupercilor ce dauneaza materialului lemons este importanta , pentru solutiile de remediere

Contragerea si umflarea dependente de specia lemnoasa si de directiile de solicitare

Inflamabilitatea pentru temperature mai > de 105°C , lemnul se descompune termic in mod progresiv, iar in prezenta aerului si caldurii, la o anumita temperature si dupa o anumita durata de actiune a focului, lemnul incepe sa arda.

Lemnul nu poate fi facut incombustibil, dar poate fi facut greu combustibil , prin masuri constructive, sau masuri chimice - impregnarea cu substante ignifuge.

Investigarea si diagnosticarea constructiilor din lemn

Aspecte specifice:

Determinarea umiditatii lemnului si depistarea zonelor degradate prin putrezire

Stabilirea partilor afectate de atacul insectelor

Evaluarea rezistentei elementelor structurale

Moduri concrete de abordare:

Umezirea si putrezirea lemnului

Se vor examina cu prioritate :

Elementele de imbinare

Zonele de incastrare in zidarie ale panelor la sarpantele acoperisurilor, ca si ale grinzilor planseelor

Toate zonele expuse unei umiditati excesive: coamele acoperisurilor, doliile coamelor inclinate.

Examinarea se face vizual verificandu-se si eliminandu-se totodata cauzele

Depistarea atacurilor insectelor

Elementele atacate se vor epura de zonele afectate , acestea indepartandu-se in intregime, pana la lemnul sanatos

Evaluarea rezistentei elementelor degradate

Asa cum s-a spus se vor lua masuri de inlocuire sau de consolidare a zonelor la care s-au micsorat sectiunile in urma indepartarii partilor degradate .

Buretele de casa si actiunea lui asupra lemnului de constructive

Ciupercile xilofage consuma substantele componente ale lemnului si ii altereaza structura de rezistenta, transformandu-l intr-o masa pulverulenta.

Cea mai frecventa si periculoasa este ciuperca merilius lacrimans,sau buretele de casa ea provoaca o putrezire distructiva a lemnului , de culoare rosie bruna, fara a prezenta insa gaurile caracteristice putrezirii corozive.

Lemnul de constructie atacat de buretele de casa , dupa un anumit timp se imbiba puternic cu apa, devine moale, si se poate taia foarte usor cu cutitul.

Dupa putrezire , lemnul sufera o uscare puternica ,crapa si se fragmenteaza in prisme, care se desprind usor cu mana si se transforma in pulbere.

Cel mai amenintat, este lemnul de rasinoase, dar ciuperca poate ataca si lemnul de foioase.

Trebuie tinut seama ca distrugerea radicala si sigura a buretelui de casa este practic imposibila .Totusi trebuie luate anumite masuri de prevenire: indepartarea lemnului sau materialului infectat, curatire si dezinfectare.

Propagarea se face prin spori si raspandirea se face prin :

-utilizarea unui lemn deja infectat

-mutarea elementelor de lemn dintr-o cladire infectata in alta

-transportul carbunilor sau lemnelor invectate.

Germenii ciupercii prospera in conditii favorabile de umiditate, temperatura(4grade-22grade), lipsa de aer proaspat.

Exemple :

Indepartarea cauzelor ce produc umiditate;

Indepartarea talpilor sau grinzilor atacate de la baza peretilor, inlocuirea lor cu caramida inbibata cu bitum;

Indepartarea dusumelelor, inlocuirea lor cu dusumele, impregnate cu fungicol sau alt antiseptic omologat;

Executarea sub dusumele a unui strat de beton cu adios hidrofug pentru impiedicarea ridicarii umiditatii;

Realizarea unei ventilatii sub pardoseala (uneori umplerea cu zgura a golurilor de sub dusumele);

Tratarea lemnariei sanatoase cu fluorosilicate de magneziu;

Expunerea peretilor de lemn la aer,timp suficient ;

Indepartarea si inlocuirea tiamplariei atacate cu alta , tratata antiseptic.

Degradarea fundatiilor si subsolurilor

Cauzele degradarii fundatiilor:

Degradarea corpului fundatiei ca urmare a actiunii agresive a apelor subterane sau chiar a terenului de fundare.

Exemplu:in acest sens este cunoscut cazul unei cladiri fundate pe piloti din beton armat batuti, care , in mai putin de doi ani a inceput sa se degradeze, ca urmare a cedarii si degradarii pilotilor.In urma cercetarilor efectuate , s-a constatat ca aceasta cladire fusese amplasata pe terenul unei vechi fabrici de acid sulfuric, iar terenul a avut o actiune rapida de degradare a betonului.

In cazul fundatiilor pe piloti de lemn , datorita caborarii nivelului apelor subterane , se produce putrezirea capetelor pilotilor(fostul spital Brancovenesc , Biserica Domnita Balasa).

Sporirea in caperii fundatiilor

Are loc ca urmare a unor supraetajari sau a schimbarii destinatiei cladirii, cand rezistentele efective depasesc rezistentele admisibile ale terenului de fundatie.

Sisteme de fundare necorespunzatoare.

Este cazul cladirilor fundate pe terenuri de umplutura (gunoaie , moloz,balegar etc.) la care s-au prevazut fundatii continue din beton simplu sub ziduri.

Reducerea capacitatii portante a terenului de fundatie , prin infiltratii de apa , din cauza neluarii masurilor corespunzatoare- in cazul pamanturilor sensibile la umezire sau a neefectuarii la timp a instalatii;or sanitare interioare sau de canalizare.

Executarea gresita a fundatiilor- excentricitati, nerespectarea cotei sau a stratului pe care urmeaza a se turna betonul, armaturi omise sau necorespunzator dispuse, dimensiuni ale fundatiilor neconforme.

Amenajari necorespunzatoare de subsoluri- la cladirile care au fost executate fara subsol.

Reducerea rezistentei fundatiilor- prin executarea de lucrari sub cladirile existente sau in imediata lor vecinatate,fara a se lua masuri de protective sau de prevenire a deteriorarii acestora.

Afuierea fundatiilor

Efectele vibratiilor vibratiile produse prin baterea pilotilor, de circulatia rutiera, de functioanarea diferitelor masini sau motoare , maresc gradul de indesare al nisipurilor , determinand o coborare a suprafetei lor, ceea ce conduce la tasari suplimentare la fundatiile vecine.

Nerespectarea adancimii minime de inghet mai eles in terenuri actifere.

Prin adancime de inghet se intelege nivelul cel mai coborat al izotermei de 0°C.Eavariaza intre 65 si 115 cm pe teritoriul tarii, pe baza masuratorilor , colerate cu indicele de inghet(suma in valoarea absoluta a maximului si minimului curbei cumulative a temperaturilor medii zilnice).

Lipsa masurilor de protective in cazul in cazul fundarii in terenuri acvifere.

Degradari ale fundatiilor de suprafata din cauza vegetatiei

Dezvoltarea in apropiere, a radacinilor de arbori duce la ridicarea fundatiilor (presiunea de umflare) si la reducerea umiditatii pamantului in perioadele secetoase , ceea ce conduce la contractia pamanturilor argiloase active.

Multe din deficientele constatate la fundatiile cladirilor provin din cunoasterea insuficienta a terenului de fundatie.

Proiectantul trebuie sa se bazeze pe un studiu geotehnic complet, care sa cuprinda natura si stratificarea terenului , nivelul apelor subterane, comportarea terenului sub sarcina (curbe compresiune- tasare), rezistentele admisibile ale terenului etc.

Nu trebuie , niciodata, neglijate nici constatarile ce se pot face examinand la fata locului comportarea cladirilor vecine.

Sunt multe aspecte de accidente in legatura cu fundatiile si subsolurile.

Economiile prost intelese , in realizarea unei fundatii, pot compromite orice suprastructura, oricat de bine ar fi conceputa si executata.

Pentru realizarea in bune conditii a fundatiilor este necesara indeplinirea a trei conditii:

Cunoasterea antecedentelor terenului ,

Stapanirea mecanicii pamanturilor,

Insusirea unor elemente practice de geologie.

Degradari ale instalatiilor subsolurilor

Instalatia de incalzire centrala prezinta

Scurgeri datorate imbinarii defectuoase a elementelor de radiator (lipsa garnituri de etansare ,stranger incomplete a niplurilor).

Observatie : trebuie efectuata proba hidraulica , la presiunea de regim.

Scurgeri de pe robinetul de reglaj, ca urmare a defectarii garniturilor;

Scurgeri datorita corodarii materialului, ca urmare a unei functionari indelungate a instalatiei;trebuie facuta inlocuirea elementelor corodate (sau a radiatorului);

Scurgeri prin fisuri la serpentine(datorita variatiei de temperatura).

Observatie: la unele blocuri de locuinte inainte de darea lor in exploatare, probele de presiune a instalatiei de incalzire central s-au facut toamna tarziu, dupa care apa a fost lasata in instalatie.

Instalatia de incalzire central nefunctionand la inceputul iernii, apa a inghetat si a spart radiatoarele, iar cand s-a topit a inundat etajele si a deteriorate interioarele.

Instalatiile de alimentare cu apa.

La instalatiile interioare de alimentare a punctelor de utilizare pot avea loc inundari , deteriorari , si chiar accidente(apa calda).cauze: manipularea necorespunzatoare a armaturilor , lipsa de intretinere procesul de corodare a materialelor.

La conductele interioare din teava de otel apar: defecte la inbinarile cu filet , cu flanse sau cu sudura;crapaturi longitudinale datorita inghetarii apei in conducte;corodarea tevii.

Conductele cu tevi de presiune din PVC

Tevile cu presiune din PVC se folosesc numai la instalatiile de alimentare cu apa rece(la temperaturi >65°C se inmoaie).Defectiuni: fisuri pe peretele tevii sau la fitinguri;neetanseitatii ale inbinarilor cu mufe

Conductele din tevi de plumb de presiune

Deteriorarile sunt frecvente, datorita rezistentei reduse a materialului la lovituri si la actiunea coroziva a mortarului.

Defectiuni: ruperi sau deformatii ale tevii; fisuri - defecte de fabricatie; sparturi datorita inghetarii apei in conducte;neetanseitatii la imbinare; coroziunea.

Retelele interioare de canalizare

Defectiunile constau in scapari de apa la imbinari, datorita izolarii insuficiente a mufelor, degradarii materialelor de etansare sau desfacerii imbinarii din cauza tasarilor, alunecarilor de teren;de aemenea , se pot infunda conductele , din cauza suspensiilor din apa in portiunile cu pante mici.

Trotuarele de protectie din jurul cladirilor

Se produc deterioarari datorita compactarii superficiale a umpluturii din jurul cladirii si de sub trotuar, surparii terenului pe anumite portiuni, degradarii stratului de uzura al trotuarului.