Etapa 1: Cladirea care trebuie expertizata

Beneficiar unic sau asociatie de proprietari

Certificatul de urbanism solicita realizarea unei expertize

Cauze:

Varsta cladirii

Schimbarea de destinatie

Extindere:

Pe orizontala si/sau

Pe verticala

Demolarea/realizarea unor pereti

Construire la calcan

Etapa 2: Cladirea care trebuie expertizata

Lucrarea se poate realiza:

Prin licitatie

Prin incredintare directa

Coduri de proiectare: P100-92 – Capitolele 11 si 12 modificate in 1996

P100-3 / Cod de evaluare si proiectare a lucrărilor de consolidare la clădiri existente, vulnerabile seismic vol. 1 –Evaluare

P100-3 / Cod de evaluare si proiectare a lucrărilor de consolidare la clădiri existente, vulnerabile seismic vol. 2 –Consolidare

Toate celelalte coduri valabile pentru cladiri noi

Etapa 3: Obligatiile beneficiarului:

Certificatul de urbanism care sa solicite realizarea unei expertize asupra cladirii respective avand una dintre cauzele mentionate

Consultari privind comportarea cladirii in timp, la eventuale seisme si cu privire la posibile interventii suferite in timp

Planurile cladirii existente sau accesul in fiecare incapere a cladirii in scopul realizarii unor relevee de arhitectura si de structura si unor incercari nedistructive care sa permita determinarea pozitiei elementelor structurale, a calitatii materialelor puse in opera

Studiul geotehnic pe amplasament

Adoptarea uneia dintre eventualele solutii de punere in siguranta rezultata in urma expertizarii

Etapa 4: Obligatiile expertului:

Verificarea cerintelor reiesite din Certificatul de Urbanism si corelarea acestora cu cazul in studiu si cu solicitarea beneficiarului

Realizarea releveelor de arhitectura si rezistenta pentru cladirea care face obiectul expertizei

Realizarea de incercari nedistuctive pe amplasament Realizarea calculelor necesare in concordanta cu normele in

vigoare Evaluarea gradului nominal de asigurare al cladirii (seismic si

gravitational) Incadrarea cladirii intr-o clasa de risc seismic. Propunerea a doua solutii de consolidare din care una

minimala si alta maximala, in functie de gradul nominal de asigurare si clasa de risc seismic in care cladirea a fost incadrata.

Clasa de importanta

Tipuri de cladiri γI Rmin

I Clădiri cu funcţiuni esenţiale, a căror integritate pe durata cutremurelor este vitală pentru protecţia civilă: staţiile de pompieri şi sediile poliţiei; spitale şi alte construcţii aferente serviciilor sanitare care sunt dotate cu secţii de chirurgie şi de urgenţă; clădirile instituţiilor cu responsabilitate în gestionarea situaţiilor de urgenţă, în apărarea şi securitatea naţională; staţiile de producere şi distribuţie a energiei şi/sau care asigură servicii esenţiale pentru celelalte categorii de clădiri menţionate aici; garajele de vehicule ale serviciilor de urgenţă de diferite categorii; rezervoare de apă şi staţii de pompare esenţiale pentru situaţii de urgenţă; clădiri care conţin gaze toxice, explozivi şi alte substanţe periculoase.

1.40 0.70

II Clădiri a căror rezistenţă seismică este importantă sub aspectul consecinţelor asociate cu prăbuşirea sau avarierea gravă:

•clădiri de locuit şi publice având peste 400 persoane în aria totală expusă •spitale, altele decât cele din clasa I, şi instituţii medicale cu o capacitate de peste 150 persoane în aria totală expusă •penitenciare •aziluri de bătrâni, creşe •şcoli cu diferite grade, cu o capacitate de peste 200 de persoane în aria totală expusă •auditorii, săli de conferinţe, de spectacole cu capacităţi de peste 200 de persoane •clădirile din patrimoniul naţional, muzee etc.

1.20 0.60

III Clădiri de tip curent, care nu aparţin celorlalte categorii 1.00 0.50

IV Clădiri de mică importanţă pentru siguranţa publică, cu grad redus de ocupare şi/sau de mică importanţă economică, construcţii agricole, locuinţe unifamiliale.

0.80 0.50

Grupe tipologice: Cladiri ante-belice - realizate inainte de 1900-1920:

Cod de proiectare – DIN 1045 – fara calcule seismice Structura: pereti de zidarie de cpp Plansee:

Lemn Grinzi metalice si corpuri de umplutura (caramida, beton simplu) Bolti si arce din zidarie

Fundatii din zidarie

Cladiri interbelice - realizate in perioada 1920-1948: Cod de proiectare – DIN 1045 – fara calcule seismice Structura:

Pereti din zidarie de cpp Schelet din beton armat (grinzi si stalpi) si cu zidarie de umplutura (cpp sau

caramizi cu goluri)

Plansee: Lemn Grinzi metalice si corpuri de umplutura (caramida, beton simplu) Plansee din beton armat

Fundatii din beton simplu

Grupe tipologice: Cladiri post-belice - realizate in perioada 1948-1962

Pre-coduri – cu ceva influente de calcule antiseismice

Structura:

Pereti din zidarie de cpp

Schelet din beton armat (grinzi si stalpi) si cu zidarie de umplutura (cpp sau caramizi cu goluri)

Pereti din beton armat

Elemente prefabricate din b.a.

Plansee:

Plansee din beton armat monolite sau prefabricate

Fundatii din beton simplu sau beton armat

Cladiri de tip P13 – P13-63 si P13-70 pana in 1977

Standarde si norme + primele coduri de proiectare antiseismica P13-63 si P13-70

Structura:

Pereti din zidarie de cpp simpla sau confinata

Cadre din b.a. Monolite si/sau prefabricate

Pereti din beton armat

Elemente prefabricate din b.a.

Plansee:

Plansee din beton armat monolite sau prefabricate

Fundatii din beton simplu sau beton armat

Grupe tipologice: Cladiri de tip P100:

Standarde si norme+ coduri de proiectare antiseismica de tip P100 – P100-78, P100-82, P100-92

Structura:

Pereti din zidarie de cpp u sau fara confinare

Cadre din beton armat monolite si/sau prefabricate

Pereti din beton armat

Elemente prefabricate din b.a.

Plansee:

Plansee din beton armat monolite sau prefabricate

Fundatii din beton simplu sau beton armat

P100-92 – primul cod in care s-a introdus si problematica cladirilor existente in Capitolele 11 si 12. Acestea au fost imbunatatite in 1996

P100-06 partea a III-a va contine evaluarea si consolidarea cladirilor existente

Harti de zonare seismica:

STAS 2923 -1952

STAS 2923 -1963 – P13-63

Coeficienti b – P13

STAS 11100/1-77

Coeficienti b – P100-78

STAS 11100/1-93

Coeficienti b – P13-70 si P100-92

Zonarea teritoriului Romaniei in termeni de valori de vârf ale acceleraţiei terenului pentru proiectare ag

pentru cutremure avand intervalul mediu de recurentă IMR = 100 ani

Zonarea teritoriului României în termeni de perioada de control (colţ), TC a spectrului de raspuns

Coeficienti b – Tc=0.70 sec

Coeficienti b – Tc=1.00 sec

Coeficienti b – Tc=1.60 sec

Coeficienti b – Tc=0.70 sec – surse crustale BANAT

Coeficienti b – Tc=0.70 sec

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

b

T (sec.)

P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-06

Coeficienti b – Tc=0.70 sec – surse crustale BANAT

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

b

T (sec.)

P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-06

Coeficienti b – Tc=1.00 sec

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

b

T (sec.)

P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-06

Coeficienti b – Tc=1.60 sec

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

b

T (sec.)

P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-06

5.2. PREZENTARE DE SINTEZA PRIVIND CLADIRILE CONSTRUITE INAINTE DE 1948 CU STRUCTURA DE REZISTENTA DIN STALPI SI GRINZI DIN BETON ARMAT.

In cazul grupei tipologice a cladirilor construite inainte de 1948, caracterizata prin lipsa documentatiei initiale, pe baza unui numar important de blocuri expertizate sau pentru care s-au facut studii de caz, au fost identificate aspecte cu caracter de generalitate corespunzatoare proiectarii in perioada respectiva si elaborata o metodologie pentru expertizarea si consolidarea constructiilor existente.

5.2.1. NEREGULARITATI ARHITECTONICE CARACTERIZATE DE:

forma terenului de amplasament;

conditiile de sistematizare inainte de razboi:

procentul (%) construit din suprafata terenului (Aconstruita / Ateren ): in functie de gradul de ocupare al terenului cladirile se realizau cu :

1,2,3 laturi de tip calcan datorate vecinatatilor;

expunerea dubla a cladirii cu retragere a calcanelor pe inaltime ;

curti de lumina;

numar de niveluri;

retrageri in gabarite;

existenta bowindourilor incepand cu etajul 1 pentru a majora suprafata nivelurilor;

alcatuirea peretilor: zidarie de caramida plina presata de 28 cm, 14 cm si 7 cm, si zidarie americana (uneori) la fatade

5.2.2. REZEMARI MULTIPLE ALE GRINZILOR SI REZEMARI DE STALPI PE GRINZI

neregularitatile arhitecturale conduc practic si inevitabil la neregularitati structurale

configuratia structurala in plan (dispunerea stalpilor si grinzilor) era puternic influentata de forma terenului si dispozitia functionala (dispunerea scarilor, camerelor si de vecinatati, care impuneau rezolvari cu calcane , curti de lumina);

parte din grinzile principale pot rezema fie direct pe stalpi, fie in imediata apropiere a stalpului sau in campul unei grinzi de pe alta directie; se reduce astfel numarul de legaturi de tip “grinda - stalp”;

fundatiile: fundatii continui pe contur : de regula pereti din beton

simplu sau zidarie mixta cu stalpii opriti la cota 0.00 pe un cuzinet;

fundatii interioare izolate , in general de tip obelisc

5.2.3. CARACTERISTICILE METODOLOGIEI DE CONFORMARE STRUCTURALA ALE PERIOADEI DINAINTE DE 1948.

In acea perioada nu existau prescriptii nationale pentru proiectare si nici coduri romanesti. Caracteristici structurale ale acestei grupe tipologice, privind metodologia de proiectare din perioada respectiva:

Lipsa de cunoastere si de metodologii corecte si complete de proiectare nu I-a oprit pe proiectantii de atunci sa proiecteze aceste cladiri complicate, cu metode rudimentare si fara rezerve de siguranta;

Sistemele structurale cu stalpi si grinzi nu aveau o configuratie regulata astfel incat sa realizeze cadre spatiale

Structurile au in general multe neregularitati structurale

Metoda Cross a fost formulata pentru cadre cu noduri fixe intr-o comunicare din 1932. Mai tarziu a fost extinsa si pentru cadre cu noduri deplasabile

Conceptia de cadru era dupa o singura directie (“cadre portante”)

Grinzile se calculau dupa caz (continue pe 2,3, 4 sau 5 deschideri), dupa tabelele din Beton Kalender

Inginerul facea o dimensionare cu metoda rezistentelor admisibile astfel incat

sef sadm

pentru calculul la forta taietoare tef tadm

se calculau momentele incovoietoare in camp si pe reazem iar sectiunea de armatura se calcula cu relatia:

Momentul incovoietor in reazem iar in camp stalpii se dimensionau la compresiune centrica evaluarea eforturilor axiale se realiza multiplicand aria aferenta a unui

stalp cu o incarcare medie pe m2

se luau incarcari reduse in asa fel incat consumurile de beton si otel sa fie cat mai reduse si sa se incadreze in niste indicatori de piata

consumul de otel in armaturi era limitat la 100Kg/m3 (stalpi, grinzi si placi) cu grinzile facute cat mai inguste, sectiunea stalpilor cat mai mica si placile cat mai subtiri

consumul de beton era de circa 20-25 cm/nivel (dupa 1977 devine 40-45 cm cu un consum de armatura de peste 170 kg/m3)

8

2plM r

rc MM )6.04.0(

aceasta dimensionare se facea sub minimul admisibil pentru proiectarea gravitationala a structurilor sadm=W28zile/3

armatura verticala se limita la procente minime de 0.5-0.6%

Caracteristici d.p.d.v. al capacitatii de rezistenta ale elementelor structurale:

dimensionarile s-au facut numai pentru incarcari gravitationale grinzile au fost calculate ca grinzi continue cu deschideri egale stalpii se dimensionau ca aria de beton supusa la compresiune axiala: armarea longitudinala se facea pe procente reduse de 0.5-0.6% etrierii la stalpi erau f6 la minnim 12f distanta conformarea armaturilor: la grinzi barele drepte inferioare se duceau numai pe latimea

reazemelor la stalpi innadirile prin petrecere erau scurta (20-30 cm) in executie: nu existau betoniere nu se vibrau betoanele calitatea betoanelor era la limita inferioara deoarece deseori retetele de

dozare nu se respectau Placile de planseu aveau in general dimensiunea camerelor si armare pe

doua directii avand grosimea minima lmin/40;

Grinzile principale au urmarit configuratia peretilor despartitori; Structura de rezistenta a bowindourilor era realizata din: grinzile perpendiculare pe fatada scoase in consola in afara planului

fatadei; grinda paralela cu fatada rezemata pe capul grinzilor in consola; stalpi rezemati pe grinzile in consola si pe grinda paralela cu fatada; intreruperea grinzilor de legatura intre stalpi in planul fatadei pe

lungimea bovindourilor; in loc de o distributie ortogonala a stalpilor pot fi identificate 6-8

directii de distributie; rezemarea stalpilor pe grinzi, in special la etajele superioare care se

retrag succesiv fata de planul fatadei nivelurilor curente; existenta salilor de conferinte si spectacole la nivelurile inferioare (in

special la parter) au condus la realizarea de grinzi Vierendel care sustin 6-8 etaje deasupra;

unul sau 2-3 niveluri de la partea superioara sunt complet din zidarie sau se ridica numai o parte din stalpi;

nu exista conceptul de cadru planar si cu atat mai mult cadru spatial antiseismic;

5.2.4. CARACTERISTICILE METODOLOGIEI DE PROIECTARE CORESPUNZATOARE PERIOADEI DINAINTE DE 1948: METODE DE CALCUL, MASURI CONSTRUCTIVE.

Conceptele de proiectare pentru constructiile inalte nu erau diferite fata de cele aplicate la proiectarea constructiilor joase;

Nu existau concepte de proiectare antiseismica; Calculul eforturilor sectionale se facea numai pentru incarcari gravitationale; M grinzi; Q grinzi; N aferent pentru stalpi ; Eforturile sectionale pentru grinzi erau stabilite in ipoteza de grinda continua cu

incarcari gravitationale; Dimensionarea grinzilor si stalpilor; in lipsa prescriptiilor de proiectare , fiecare inginer calcula cu coeficienti personali de

siguranta; stalpii interiori centrali : s admisibil = 40 kg/ cm2

stalpi marginali: s admisibil = 30 kg/ cm2

stalpi de colt: s admisibil = 20 kg/ cm2

procentele minime totale de armare longitudinala pentru stalpi: 0,5-0,6% functie de raportul dintre dimensiunea minima a sectiunii transversale si lungimea stalpului;

diametrele barelor longitudinale curent folosite 12- 14; armarea transversala a stalpilor cu etrieri rari: 6 / 15 ; otelul folosit de obicei era otelul comercial cu s admisibil = 1200 kg/ cm2

in general stalpii erau considerati ca fiind comprimati centric; pentru proiectarea fundatiilor se aplica o singura regula: “terenul bun de fundatie poate

sa fie incarcat cu 2-3 kg / cm2

Modul de rupere ductil

E caracterizat de QF si un Qy destul de mare astfel incat Dcap,final=d/x>10

Nu se produce rupere inclinata

Nu se produc tipuri degradari din cauza unor defecte (de proiectare sau executie)

ruperea ductila este favorabila

un element are tendinta de rupere ductila cand fisurile au fost provocate predominant de efectele momentului incovoietor

exista riscul de rupere a elementului iar daca elementul este vertical poate duce la colaps partial sau total

Modul de rupere fragil

Se datoreaza Qmax si se poate produce imediat dupa Qy sau inainte de QF sau Qy

Nu are un caracter de deformare post-curgere

fisurile oblice, zone de expulzare a betonului arata tendinta de rupere fragila (forta taietoare provoaca fisuri oblice in timp ce expulzarea betonului este provocata de insuficienta capacitate de ductilitate)

fisurile inclinate arata un efect puternic al fortei taietoare ruperea producandu-se dupa curgere

ruperea fragila este defavorabila

dar deoarece Aa=Aa’ atunci Ia=Ca=Aasy deci N=Cb

deci se poate scrie iar cum rezulta si in final

Capacitatea de ductilitate este invers proportionala cu inaltimea zonei comprimate sau direct proportionala cu raportul d/x

STAS 10107 prescrie o inaltime minima pentru zona comprimata (x) pentru a asigura o capacitate minima de ductilitate

baa CCNI

zAd

xdNM yay s

15.0

cb bxRCN cRd

x

b

b

bd

N

0sbd

N

cRd

x0s

0scR

x

d

5.2.6 ASPECTE PRIVIND APLICAREA UNOR MODELE DE CALCUL SI METODOLOGII SIMPLIFICATE PENTRU EVALUAREA VULNERABILITATII SEISMICE A CLADIRILOR REALIZATE IN PERIOADA 1920-1948

Tinand cont ca pentru acest tip de cladiri posibilitatea de gasire a documentatiei tehnice initiale este practic aproape nula (in unele cazuri, prin consultarea “Arhivelor Statului”, se pot gasi unele materiale) si ca releveele de arhitectura si structura sunt in marea majoritate a cazurilor cele de la care trebuie sa pornim investigatia, atunci in conditiile impuse de beneficiari se regasesc cele referitoare la incercarile nedistructive pentru determinarea claselor de betoane si a pozitiei si diametrelor de armatura.

Incercarile nedistructive nu pot fi realizate, totusi, pentru majoritatea componentelor structurale deoarece necesita inevitabil decopertarea stratului de tencuiala si refacerea ulterioara a acestuia si bineinteles ar duce la cheltuieli foarte mari dar mai ales la refuzul beneficiarilor in acordarea posibilitatii de investigare. De aceea in cele mai multe cazuri, aceste incercari se realizeaza in zonele de substructura (demisol, subsoluri, etc).

De asemenea, este practic imposibila realizarea pahometriei pentru stabilirea pozitiilor si diametrelor de armatura pentru toate componentele structurale de tip stalpi si grinzi (din care unele chiar sunt in spatele unor plafoane false).

Pentru peretii din zidarie, determinarea clasei de caramida si a marcii de mortar este destul de dificila. Apare ca recomandabila extragerea unor caramizi din pereti si de asemenea a mortarului. Determinarea calitatii mortarului poate fi realizata prin analize chimice (se determina cantitatile elementelor componente dintr-o unitate de volum si functie de aceasta reteta se poate gasi marca de mortar). Insa din acest punct de vedere incercarea este mai mult sau mai putin “nedistructiva”

Programele de calcul avute la dispozitie de executant sunt determinante in alegerea modelelor si metodologiilor de calcul. In cazul in care se dispune de programe performante de calcul spatial elastic si/sau inelastic, atunci se pot realiza, practic modele de calcul structural complexe si complete (e adevarat cu o munca deosebit de laborioasa) care sa ofere raspunsuri de sistem , subsisteme, elemente si componente structurale.

In majoritatea cazurilor, aceste programe sunt destinate cu predilectie cercetarii (NASTRAN, COSMOS/M, ANSYS, ADINA, ABAQUS,etc) si atunci modelarea atat a structurii cat si a actiunii seismice conduce la o munca practic nejustificata pentru cazurile de investigare curente. Pot fi utilizate, desigur, si programe elastice de calcul spatial (SAP2000, ETABS, IMAGES 3D, CASE, ASTADIS, etc) dar rezultatele oferite chiar in conditiile ipotezei de spatialitate, nu aduc lamuriri precise in privinta comportarii reale a structurii. Aceste programe pot fi utilizate in special in cazul solutiilor de interventie pentru punerea in siguranta, in special pentru partea de substructura si fundatii.

Avand in vedere acest aspect, se justifica folosirea unor programe mai putin laborioase dar ale caror rezultate nu inseamna ca sunt mai putin corecte.

In acest scop se propune utilizarea unui program de calcul inelastic planar, de exemplu ANELISE (dar poate fi oricare altul, ex. IDARC 2D, DRAIN 2D, etc) pentru care se propune folosirea unui model simplificat de tip “condensat” si a unei metodologii acoperitoare de calcul.

Modelul de calcul simplificat, “condensat” este un model de calcul de tip “cadru forfecat” ale carui elemente orizontale sunt de tip rigle infinit rigide si rezistente iar elementele verticale denumite generic “stick-uri” provin din condensarea pe anumite criterii (impuse de executant) a subansamblelor structurale de tip stalpi si grinzi.

Se alege un astfel de model pentru a obtine rezultate similare modelului fizic existent, cu un efort substantial redus.

Acest model trebuie sa aiba, desigur, minim doua stick-uri si maxim cate apreciaza executantul functie de raspunsurile pe care doreste sa le capete. De exemplu:

in cazul unei cladiri formate din mai multe corpuri, neseparate prin rosturi (antiseismice sau de dilatare termica), atunci executantul poate condensa in fiecare stick subansamblurile stalpi-grinzi separat pentru fiecare corp;

in cazul in care cladirea are “n” directii principale atunci pot sa apara “n” stick-uri, in care sa se regaseasca proiectiile (de rigiditati si/sau capacitati de rezistenta) pe o directie aleasa de executant ale fiecarui subansamblu stlpi-grinzi;

se pot introduce in unul dintre stick-uri subansamble stalpi-grinzi de contur si in alt stick restul subansamblelor;

se pot folosi doua stick-uri in care sa se introduca, practic, in mod egal rigiditatile si/sau capacitatile de rezistenta;

etc.