Aș vrea să vă explic cele patru limite ale unei bare confecționate din oțel, supuse unei forțe mecanice de tensiune. Practic considerăm că avem o bară de oțel în beton și că această bară are rolul de a arma elementul structural. Oțelul este un material foarte rezistent la tensiune. Cu toate astea, are și el limitele lui. Înțelegerea acestor limite te va ajută să înțelegi când bara de armătură este prea solicitată. Aceste limite pot fi observate la orice tip de oțel. La noi în țară se utilizează un tip de oțel care este moale.
Este destul de greu să înțelegi cum poate oțelul să fie moale, dar noi NU utilizăm oțel ca în Europa. În țările vestice care nu au cutremure este mult mai ușor să utilizeze un oțel un pic mai rezistent la tensiune, dar mai casant. La fel este situația și cu sudarea barelor de armătură. Nu orice bară de armătură se poate suda. Poate am să vă vorbesc despre asta într-un articol viitor. Mai jos am vorbit despre oțel în general și despre oțelul din care se face armătura în particular.
Limita de proporționalitate a oțelului din beton
Acestă limită se referă la faptul că asupra barei de oțel se exercită o forță, dar aceasta este foarte mică și bara nu arată nici un fel de deformare. În beton, oțelul trebuie să stea întins pe direcția pe care armează. Bara nu trebuie să fie strâmbă, șifonată sau arcuită. Barele de oțel provenite din demolări nu pot fi refolosite tocmai pentru că nu sunt drepte. Asupra barei se aplică o forță destul de mică pentru a ne asigura că bara este cu adevărat dreaptă.
Dacă ea este curbată, îndoită sau arcuită, ea nu va răspunde imediat la forțele de tensiune la care este supus betonul. Cu alte cuvinte, ea nu își va face treaba la timp. Forța de întindere a barelor longitudinale nu trebuie să depășească limita de proporționalitate. Cu cât bara este mai groasă, cu atât această limită de proporționalitate este mai mare. Pentru a ajunge la limita de proporționalitate, bara nu poate fi tensionată cu mâna, indiferent că este vorba de o bară cu diametrul de 4 mm sau de o bară cu diametrul de 50 de mm.
Spunem că o bară este proporțională când are alungire sau elongare 0%. În continuare, o să mai vorbim desprea această elongare pentru că este importantă. Când instalăm armătura în beton, avem voie să o tensionăm pentru a sta dreaptă, dar nu avem voie să atingem sau să depășim această forță de proporționalitate. Dacă nu stă dreaptă, atunci nu va răspunde corect și prompt forțelor de tensiune pe care le suferă elementul de beton.
Limita de elasticitate a barei de armătură
Când bara este tensionată mai mult și trece peste limita de proporționalitate, ea se află în raza de elasticitate. Elasticitatea barei de oțel se referă la faptul că asupra barei se acționează cu o forță mecanică de tensiune, această bară se deformează, dar când forța încetează, bara revine la forma inițială. Limita de elasticitate este acel punct peste care bara nu mai revine la forma inițială. În exploatare, când bara este în beton, armătura nu trebuie să atingă limita de elasticitate sau să o depășească.
Elementul de beton armat trebuie să stea în raza de elasticitate și departe de limita de elasticitate pe toată durata de exploatare. În articolul 1n-cu3and – PC 52 – fier beton sau oțel pentru armarea betoanelor am scris despre procentul acestei alungiri. Să spunem că avem un planșeu subțire, pe care se pune un palet de două tone. Paletul reprezintă o încărcare extraordinară pentru acel planșeu de beton armat. O situație care nu este chiar așa de extraordinară, dar așa se consideră.
Bara de armătură va ieși din limita de proporționalitate și se va lungi. Dacă am analiza betonul de sub planșeu, vom observa niște microfisuri care au devenit doar un pic mai mari. Ca să observi aceste fisuri trebuie să te uiți cu lupa. Ele sunt foarte mici și se numesc microfisuri. Când îndepărtăm paletul greu, de pe suprafața planșeului subțire, crăpăturile din beton se vor închide. Motivul este că bara de oțel a revenit la forma anterioară imediat ce paletul a fost îndepărtat.
Limita plastică sau de curgere
Dacă depășim limita de elasticitate, lucru pe care dorim să îl evităm cu orice preț, ajungem să deformăm plastic armătura. Bara va fi supusă unei forțe și ea se va deforma. După ce forța încetează, bara va reveni la o formă diferită celei inițiale. Aici există o oarecare elasticitate rămasă în oțel, dar nu mai poate fi considerată o formă de deformare complet elastică elastică. Când se ajunge aici, elementul de beton armat începe să se scuture de beton și armătura devine descoperită, ba chiar vizibilă. Acesta este un semnal clar să elementul din beton armat cedează.
Este momentul în care evacuăm clădirea, punem mâna pe telefon și sunăm la inspectoratul în construcții, poliție, salvare, firma de construcții, etc. în funcție de gravitatea problemei. Se ajunge în astfel de situații când elementul de beton armat a mai avut și alte armături și au fost tăiate ori intenționat, ori accidental. Forța care ar fi trebuit să stea pe două sau trei bare a ajuns să fie exercitată pe una singură. Când se depășește limita plastică, tot betonul arată rău. Sunt probleme structurale clare.
O să puteți observa acest lucru mai ales după exploziile de gaze. Se numește și limita de curgere pentru că oțelul se subțiază cu fiecare ciclu de tensionare sau pe măsură ce trece timpul. Spuneam că bara nu mai revine la forma inițială, iar pe măsură ce această forță compleșitoare este aplicată repetat, cu atât bara se alungește. La un moment dat ea se va rupe. Oțelul se va încălzi foarte tare în această situație. Betonul o va ține relativ rece dacă este încă încastrată în oțel, însă dacă supuneți o bară de armătură la aceste deformări plastice ea va avea o temperatură mare.
Limita de rupere a bare din fier beton
Când se ajunge la limita de curgere, urmată de cea de rupere, elementul de beton armat va ceda pentru că nu va mai avea suport pe partea de tensiune. Practic oțelul nu va mai avea continuitate. Este recomandat ca acest lucru să se întâmple în favoarea situației în care betonul este cel care cedează. Până ajungi la limita de rupere a unui element de beton bine dimensionat și executat, vei avea o grămadă de semne de alarmă. Grinda sau peretele va arăta rău, va face zgomot și va avea fisuri vizibile.
Dacă am ajunge la limita de zdrobire la betonului mai întâi, atunci nu am avea așa mult timp și nici la fel de multe alarme. Eșecul betonului în comprimare este un fenomen violent în timp ce ruperea oțelului are acel moment de depășire a limitei elastice, apoi trecerea prin limita de curgere ca într-un sfârșit să ajungă la cea de rupere. Și ruperea armăturii de oțel este violentă, dar este ceva mai distribuită pentru că sunt mai multe armături care se rup poate la momente diferite.
Genul de eșec al betonului se numește efect exploziv și este foarte violent și brusc. Practic vor sări bucăți de beton ascuțit peste tot prin imobil și va fi însoțit și de praf de silica. Despre acest fenomen care presupune întinderea plastică sau ruperea unor bare de armătură înainte cedării betonului am să vă mai vorbesc. Este o regulă relativ nouă în designul clădirilor de beton armat și cumva duce la structuri mai bine construite și la un preț mai redus.
Concluzia despre întinderea oțelului din beton
Acest articol este de suport, adică o să fac trimitere la el când voi explica alte noțiuni despre betonul armat. Vreau să menționez că limitele acestea despre care vorbesc nu au legătură cu desfacerea barelor sau a etrierilor. Acelea sunt alte tipuri de eșecuri. Dacă rețineți informațiile precizate aici o să puteți să știți în ce fază se afla un element de beton armat. Desigur, se presupune că nu a ajuns la starea de curgere. Dacă s-a ajunge acolo, atunci e bine să chemați pe cineva care poate face o analiză mai amănunțită și un plan pentru stabilizarea clădirii și apoi pentru reparație.