Vom face o analiză a comportării clădirilor la solicitări orizontale, în special datorate acţiunii seismice, din punct de vedere al tipului de structură . Imobilele alcătuite din zidărie simplă au o comportare nesatisfăcătoare la acest tip de acţiuni si s-a căutat de-a  lungul timpului, prin diferite metode, o ameliorare a acesteia.

Rezultatul înnobilării zidăriei cu beton armat este radical. În fapt putem spune că s-a înlocuit un material, cărămida în speţa, cu rezistenţele sale mici la întindere şi forfecare, cu un alt material compus cu rezistenţe sporite  si mai ductil. Înrămarea, înnobilarea zidăriei cu elemente de beton armat schimbă mecanismul de producere şi de evoluţie al degradărilor şi răspunsul construcţiei la acţiuni seismice . Prin alcătuirea sa se obţin efecte de ansamblu, de îmbunătăţire a stabilităţii şi deformabilităţii pereţilor ca elemente structurale.

Diferenţierea calitativă între cele două tipuri de structuri, zidărie înrămată ( a ) şi zidărie simplă ( b ), la acţiuni orizontale, este evidenţiată în figura nr.1.

– Peretele de zidărie simplă suferă o degradare a rigidităţii şi rezistenţei, manifestând o ductilitate redusă. Dacă peretele este tencuit parţial sau pe ambele feţe îi sporeşte rigiditatea şi rezistenţa la rupere a zidăriei, îi scade uşor ductilitatea dar în ambele cazuri cedarea are loc cu rupere prin forţă tăietoare;

– În zidăria înrămată se obţine o rupere prin încovoiere cu factori de ductilitate de cel puţin de două ori mai mari faţă de primul caz. Aspectul diagramei ( P-D ) este caracterizată printr-o zonă finală descendentă cu acumulări de degradare .

Calităţile zidăriei înrămate sunt evidente. Se poate obţine astfel maximul de rezistenţă,  rigiditate şi o ductilitate acceptabilă , evitându-se o comportare fragilă , defavorabilă. Această soluţie se poate aplica, în aceeaşi măsură , structurilor noi cât şi celor din fondul existent. Mare parte din aceste imobile au fost conformate numai gravitaţional şi au suportat acţiuni orizontale iar pereţii de zidărie simplă au asigurat stabilitatea de ansamblu, cu fisuri caracteristice în principal la eforturi principale la întindere . Aceste structuri sunt deficitare în ceea ce priveşte ductilitatea şi capacitatea de a suporta forţe orizontale mari iar o soluţie de consolidare ar putea fi enfilarea zidăriei cu  elemente de beton armat.

În concluzie efectele înrămării este o soluţie atât de consolidare cât şi de proiectare a unor construcţii noi în zone cu risc seismic în special peste gradul de protecţie antiseismic 6. Sub acest grad , o proiectare în elastic a structurii de zidarie simplă, pentru toate sarcinile inclusiv cele seismice , nu ar pune probleme deosebite.

Mecanismul de preluare al tuturor forţelor de către zidăria înrămată  s-a pus în evidenţă prin încercări de laborator şi se disting un număr de patru stadii de lucru:

1. Primul stadiu este caracterizat printr-o deformare a zidăriei odată cu cadrul. Zidăria lucrează în elastic chiar daca apar mici fisuri;

2. În acest stadiu cadrul prezintă fisuri remanente intre 0,5…1,00mm. Zidăria se desprinde de cadru în dreptul diagonalei întinse, iar la mijlocul bielei comprimate, datorită eforturilor principale de întindere, apar fisuri paralele cu diagonala comprimată iar aceste fisuri nu depăşesc 2.00 mm;

3. În stadiul III avem degradări şi avarii reparabile. Fisurile existe se lărgesc, apar altele paralele între ele. Desprinderea de cadrul de beton avansează spre biela comprimată – apar şi zone de strivire a zidăriei;

4. Stadiul IV este caracterizat prin atingerea rezistenţelor limită ultime – starea ultimă , de colaps.

Rezerva de rezistenţă a structurii, peste acest stadiu ultim al unor elemente verticale, se poate determina printr-un studiu de colaps progresiv. Concură o serie de factori valabili în aceeaşi măsură,  pentru structuri noi sau consolidate:

– Conlucrarea zidăriei cu cadrul de beton se rezumă la un bun transfer de eforturi între cele două elemente şi se poate face prin :

– tratarea suprafeţelor cu diferite amorse unde contează foarte mult starea de saturaţie parţială a cărămizii prin raportul apă – schelet;

– Prin intermediul mustăţilor de ancorare;

– Crearea unor nuturi în zidărie sau executarea stâlpilor în ştrepi;

– Caracteristicile mecanice ale zidăriei şi ale mortarului;

– Raportul dintre înălţimea şi lungimea panoului;

– Raportul dintre rigiditatea panoului şi cea a structurii.

Conform celor scrise anterior voi exemplifica printr-un model de zidărie înrămată, în programul de calcul STAAD 2000. Au fost luate in considerare mai multe aspecte pentru simplificarea calculului dar si respectarea normelor si normativele in vigoare astfel încât intre model si realitate sa fie o cat mai apropiata asemănare. Astfel, s-au supus analizei doua modele de panou înrămat . Modelul 1 este alcatuit dintr-un perete plin de zidărie de 25 cm grosime şi un cadru de beton armat compus dintr-o  grinda  cu dimensiunile 25 x 50 cm şi elemente verticale . Stâlpii sunt modelaţi in 7 variante  de la dimensiunea 20 x 20 la 80 x 80 cm . Panoul este supus unor încărcări gravitaţionale de 10 KN in fiecare nod al grinzii in total 170 KN si o încărcare orizontala de 100 KN descompusa in aceleaşi noduri ale grinzii . Panoul a fost discretizat la dimensiuni de 25 cm , o dimensiune apropiata de cea a cărămizii. Modelul 2, spre deosebire de primul, prezintă un gol de fereastra cu dimensiunile de 100 x 120 cm cu inaltimea parapetului de 1,00 m .

Alte caracteristici ale panoului:

– Raportul înălţime (3.00 m ) / lungime (4.00 m ) a fost limitat la 0.75;

– Aria zidăriei înrămate este de 12.00 mp fiind limita maxima pentru gradul 8 si 9 de protecţie antiseismica;

– Pentru cadrul de beton s-au luat în calcul caracteristicile clasei Bc20 iar panoul de zidărie a fost alcătuit din cărămizi marca C50 si mortar M100;

– Raportul dintre arie gol si arie plin ( pentru cazul 2 ) =10%;

– Zidăria s-a considerat ca fiind desprinsa de stâlpi si grinda 25% din lungimea lor;

Exemplul consta, în fapt, în determinarea transferului de capacitate de la zidărie la cadrul de beton armat in funcţie de dimensiunea stâlpilor.

Curba seriei 1 este determinata de valorile  reactiunii cadrului in raport cu cele totale pentru modelul cu panou plin (modelul 1) iar valorile seriei 2 corespund modelului 2. Rezultatele ne-au arătat că la un stâlp cu latura de 20 x 20 cm cadrul preia cca. 13% din forţele orizontale ajungând pana la cca. 75% in cazul secţiunii 80x80cm. Mai observam că cele două curbe sunt divergente astfel, pentru secţiunea de stâlp 20×20 diferenţa dintre procentele celor doua cazuri este cca.6% iar pentru secţiuni mai mici valoarea tinde către zero. Menţionez că, valorile corespunzătoare cazului 2 , depind de lăţimea golului practicat in panoul de zidărie, dar aspectul divergent al curbelor se respecta si pentru aceste cazuri .