Caracteristicile mecanice - modulul de elasticitate static

2. Caracteristicile mecanice

modulul de elasticitate static , se noteaza cu E si se mai numeste si modulul lui Iang , se masoara in daN/cm² , Pascal

modulul de elasticitate este raportul dintre variatia efortului de compresiune sau intindere SIGMA sau DEFORMATIA ∑ corespunzatoare efectului aplicat

E = ∆v / ∆∑

Este adimensional si reprezinta raportul dintre deformatia transversala si deformatia longitudinala a unei epruvete supusa unui effort uniaxial de intindere sau de compresiune

Rezistenta de rupere la forfeare prin compresiune monoaxiala dupa suprafete detaiere impuse notata cu ( Tau indice rf ) se exprima in daN/cm² , se determina prin ruperea unei epruvete de forma cilindrica , prinsa intr`o matritza speciala cand este supusa unei forte de copresiune la o presiune hidraulica .

Tau indice rt este ega cu Fr (forta de rupere ) / A sectiunea epruvetei X Alfa care este unghuil de inchinare dintre forta Fr si axa epruvetei

Rezistenta la rupere prin compresiune monoaxiala cu deformare laterala libera

Sigma indice rc , se exprima in daN/cm2 , se determina prin supunerea unei epruvete de forma cilindrica sau cubica la o forta de compresine pana la rupere , inregistandu`se forta de rupere Fr .

Cunoscand sectiunea Ao a eprubetei , normala pe directia de actiune a fortei Fr , se determina rezistenta la rupere prin compresiune cu relatia

Sigma indice rc = Frc/Ao

Rezistenta de rupere la intindere prin tractiune (sigma indice ri) , se exprima in daN/cm2 sau kilopascal , prin determinarea fortei de rupere la tractiune Fri , se determina rezistenta de rupere la intindere ( sigma ri ) , folosind epruvete cu umiditate naturala , epruvete uscate , epruvete saturate si epruvete gelivate , supuse inghetului si dezghetzului

Sigma ri = Fri / Ao

Rezistenta la intindere prin incovoiere pe epruvete de forma prismatica ( sigma rii ) se exprima in daN/cm2 , icnerarea se face prin aplicarea undei forte verticale la jumatatea unei epruvete de forma prismatic ape doua reazeme orizontale

Viteza de aplicare a fortei este de 5 daN/cm2 /s

Sigma invice rii = M max /W , ude Mmax este momentul incovoitor maxim in daN/cm iar W este modului de rezistenta initial al dectiunii transversale a epruvetei in cm3

Rezistenta la uzura prin frecare in stare uscata (se noteaza cu U , se exprima in gr/cm3) . Se determina prin supunerea unei epruvete de forma cubica in stare uscata , la fercare prin apasare pe un disc de otel care se roteste cu viteza constanta si pe care se presare un material abraziv .

U = m - ml / Ao

Unde m este masa initiala a epruvetei

Ml este masa finala

Ao este aria initiala a suprafetei de uzura

Rezistenta pietrelor naturale la soc mechanic notat cu Kn se exprima in daN/cm/cm3 , reprezinta lucrul mechanic necesar pentru sfaramarea unui cm3 de roca .

Determinatea consta in supunerea unei eprubete de roca de forma cubica cu latura de 5 cm , la lovituri de berbec cu greutatea de 50 daN prin caderi de la inaltimi care cresc progresiv cu 5 cm pana la ruperea probei

Calcului rezistentei la soc mecanic pe piatra naturala se face cu relatia

Kn = L / Va unde l este lucru mecanic

Va este volumul apparent al epruvetei

2. Forme si domenii de utilizare a rocilor in constructii

Rocile din scoartza terestra sunt utilizate in domeniul constructiilor ub urmatoarele forme :

Teren de fundare

Masiv de roca , in interiorul caruia de executa escavatii subterane

Materiale de constructii

1. Teren de fundare

pentru ca un masiv de roca sa fie accetat ca teren de fundare pentru o constructie trebuie ca acesta sa indeplineasca cateva conditzii obligatorii :

a)      rocile componente ale masivului care intra sub influenta eforturilor transmise de constructie sa aiba ezistente mecanice superioare eforturilor la care vor fi supuse

b)      deformabilitatea rocilor sa fie inferioara celei maxime pe care o pot prelua elementele constructiei in conditii de stabiliate si siguranta in exploatatare

c)      rocile sa nu sufere degradari in timp , datorita proceselor de alterare chimica sufozie chimica sau mecanica

Analiza: ZINCUL - metabolismul zincului - rolul biochimic al zincului Proiect: Hidrogen, oxigen, sulf, carbon - elemente chimice

d)      daca permeabilitatea rocilor are un rol foarte important in functionarea unor constructii , ex : baraje , diguri , aceasta nu trebuie sa depaseasca anumite limite peste care lucrarile necesare pentru impermeabiliazarea masivului de roca ar conduce la costuri inacceptabile  .

Din punct de vedere al rocilor geologice , dinr`un amplasament in care urmeaza sa fie realizata o constructie se pot intalnii 3 situatii :

i. conditiile geologice satisfac in intregime exigentele proiectului pntru constructie , aceasta situatie este cea mai favorabila deoarece nu implica masuri speciale de adaptare a constructiei la particularitatile terenului de fundare sau de imbunatatire a terenului de fundare pentru a face fata solicitarilor transmise de constructie

Terenul de funare nu indeplineste int otalitate conditiile de calitate imuse de exigentele proiectului de constructie . In aceasta situatie se pot adapta urmatoarele solutii

nu se intervine asupra terenului de fundare , dar se diminueaza solicitari transmise , de construcie pana la indeplinirea conditiilor ca acestea sa poata fi preluate in totalitate de catre terenul de fundare

nu se fac modificari ale proiectului dar se intervine asupra proiectului de fundare prin lucrari speciale de imbunatarile a caracteristicilor geo`mecanice ale acestuia

se adopta solutii mixte , care constau atat din adoptarea unor solurii de imbunatatie a terenului de fundare cat si din modificari ale proiectului in vederea adaptarii acestuia la conditiile terenului .

C . Conditiile geologice din amplasament sunt necorespunzatoare , iar volumul lucrarilor de imbunatatire a terenului de fundare , si solutiile de adaptare a constuctiei la particularitatile terenului conduc la costuri inacceptabile

In astfel de situatii amplasamentul de abandoneaza

3 Masiv de roca in interiorul caruia se executa escavatii subterane

Categoriile lucrarilor subterane care se executa in interiorul masivului de roca sunt puturi si galerii hidrotechnice , centrale electrice subterane , tuneluri rutiere si feroviare , exploatari miniere si altele .

Problemele geologice care se pun la realizarea constructiilor subterane se refera special la stabilitatea rocilor , in timpul escavarii si la presiunile pe care rocile din zona adiacenta golului subteran le exercita asupra elementelor de sustinere a peretilor golului respectiv

Probleme dificile apar si datorita apei subterane , traversari unor accidente tectonice majore sau prezentei nisipurilor submersate care pot trece in stare de lichefiere (datorita socurilor)

Proiectele lucrarilor subterane trebuie sa fie fundamentate pe studii geologice care sa poata furniza date suficiente , privind structurile geologice , calitatile geo`mecanice ale rocilor , conditiile hidro`geologice pe traseul lucrarilor si altele

2. Materiale de constructii

Rocile reprezinta cea mai veche si cea mai extinsa sursa de materiale de constructii . Ca materiale de constructii rocile pot fi utilizare asa um se gasesc in natura , fara o prelurare prealabila sau pot fi supuse unor prelucrari inainte de a fi puse in opera

A. Forme de utilizare a rocilor neprelucrate

- prinicipalele forme sunt ramblee , piatra de zidarie , anrocamente , nisip , ballast

Ramblee - cuprind tipurile de roci care sunt puse in opera sub forma de umpluturi , dupa technologii stabilite prin proiect

aceste materiale sunt obtinute prin recuperare din escavatii pentru funarea constructiilor sau material steril obtinut din cariere .

rocile ce pot fi utizizate ca ramblee sunt : argile , prafuri , nisipuri , balast , leos , grohotish

acestea sunt extrase prin escavatii superficiale executate pe versantzi , terase sau lunci

rambleele se executa pentru suprainaltarea drumurilor si terasamentelor de cale ferata , creerea unor platforme , realizarea digurilor si barajelor din materiale locale

la baraje si diguri , argilele se folosesc atat ca umpluturi in prismurile de rezistenta cat si sub forma de nuclee , masti , sau covoare impermeabile in vederea evitarii infiltratiilor de apa in vederea acestor lucrari

pentru ca un material sa poate fi pus in opera sub forma de rambleu acesta trebuie sa indeplineasca anumite conditii de calitate : umiditate , granulozitate , sa nu contina paticule solubile sau cantitati mari de materii organice

punerea in opera se face in straturi cu grosimi diferite si compartarea acestora cu utilaje de compartare

Piatra de zidarie

se exploateaza in cariera si are forme si dimensiuni potrivite pentru a putea fi folosita direct la constructii de zidarie usata sau cu mortar , fara a fii necesara o fasonare prealabila a elementelor

Anrocamente

sunt materiale de constructii rezultate in urma exploziilor pentru derocarea rocilor stancoase in cariere

se prezinta sub forma de fragmente cu forma colturoase ale caror dimensiuni pot varia de la cativa cm3 la peste un m3

sunt folosite special pentru constructii de baraje si diguri dar pot fi utilizate si ca ramblee pentru diverse platforme , supra inaltari de drumuri si terasamente de cai frate

technologiile de punere in opera sunt precedate de studii cu privire la granulozitatea materialului , rezistente mecanice , comportament la actiundea de inchetz , dezghetz

arogamentele se pun in opera in straturi , iar compactarea se face cu vibro`compartoare de 8 pana la 20 tone fortza

Nisipuri

este o roca sedimentara necimentata , alcatuita din granule cu dimensiuni intre 0.5 - 2 mm

se intalneste in depozitele aluvionare , in terasele si rocile raurilor si formatiuni geologice sedimentare de varsta precuaternara

se foloseste la prepararea mortarelor de ciment , straturi filtrante in drumuri si la statiile de tratare a apei

Balast

este o roca sedimentara mobila , alcaturita din elemente rotunjite de pietris si bolovanish prinse in masa nisipoasa

se intalneste sub forma de aluviuni in terasele si luncile raurilor

se foloseste in principal pentru prepararea betoanelor ca material filtrant sub rambleele argiloase de la drumuri , diguri si baraje de pamant

B) Forme de utilizare a rocilor prelucrate inainte de a fi puse in opera

Argila bentonitica

este o argila cu continut ridicat de minerale active

prin activare sodica aceasta primeste proprietati fixo`tropice ( proprietatea de a nu sedimenta cand se afla in stare de suspensie )

este folosita la prepararea noroaielor de foraj ca adaos stabilizator in suspensiile de ciment care se injecteaza in teren pentru consolidarea si impermabilizarea acestuia la prepararea noroaielor auto`intaritoare , pentru executia peretilor mulati si ecranelor de etansare a terenurilor permeabile

Filer

Trass (Putzzolana )

este un material silicios obtinut prin concasarea tufurilor vulcanice

se foloseste la prepararea cimenturilor

Macadam

este piatra sparta cu dimensiuni de la ordinal a 5 - 10 cm folosita la drumuri ca perna elastrica pentru sinele si traversele de cale ferata , support pentru amstile impermeabile la avalasnsa .

Criblura

este piatra sparta de granulatie mica 1- 3 cm , folosita la drumuri , ca support pentru masti de beton , sau masti asfaltice , la baraje si diguri

Pavele

sunt elemente de roca cu forme geometrice regulate de tip cub , paralelipiped , prisma , obtinute prin fasonare

se folosesc la pavarea strazilor

Moloane

sunt blocuri de piatra cu forme geometrice regulate obtinute prin cioplire sau taiere

se folosesc sub forma de zidarie la socluri sau coloane

Placi ornamentale

se obin prin taiere din blocuri de priatra

se folosesc pentru imbracarea peretilor , pardoseli , trepte

Opere de arta

- prin taiere , cioplire si lustruire din blocurile de piatra se realizeaza diverse forme arhitecturale , coloane , ancadramente , baso`reliefuri , capiteluri si altele folosite la constructii monumentale , catredrale , monumente funerale , obeliscuri si altele