Cutremurele vrancene in atentia inginerilor SOLUTII SIGURE, RAPIDE SI IEFTINE DE REALIZARE SI/SAU CONSOLIDARE ANTISEISMICA A CLADIRILOR (Urmare din nr.trecut)
Data: 1-15 decembrie 2004
Preluarea integrala în Romania a metodologiei de proiectare antiseismica specifica cutremurelor „rapide“ si pentru teritoriile afectate de cutremurele vrancene, cutremure intermediare “lente”, este o mare eroare. Desi aceasta diferenta a fost explicata detaliat de autorul prezentului articol (cu diferite ocazii), nu numai ca nu s-a luat nici o masura pana în prezent, dar nu s-au înregistrat reactii oficiale cu punctele de vedere fundamentate ale organismelor cu atributii în acest domeniu. Aceasta tacere este cu atat mai grava cu cat în viitorul apropiat, între 2012 – 2016, teritoriul Romaniei este posibil sa fie afectat de cutremure vrancene puternice.
Din punct de vedere economic si social conceptia de proiectare antiseismica a constructiilor cu degradari controlate este de asemenea necorespunzatoare pentru cazul cutremurelor intermediare, întrucat în acest caz degradarea constructiilor nu se opreste la degradari mici prin iesirea din zona de rezonanta ca în cazul cutremurelor de suprafata. Constructiile sunt supuse la degradari foarte mari din cauza fenomenului de rezonanta, fapt ce conduce fie la prabusirea cladirilor, fie la o degradare avansata care nu mai prezinta siguranta în viitor. Consolidarea cladirilor pentru a le aduce la gradul initial de siguranta cu refacerea elementelor degradate costa de cateva ori mai mult decat realizarea unor cladiri sigure avand la baza alta metodologie decat cea din Normativul P100.
Noi solutii sigure, rapide si ieftine de consolidare sau realizare de constructii rezistente la cutremurele intermediare vrancene
Conform legislatiei prezente (Normativul P100) în Romania, prin conceptia actuala de proiectare si realizare de constructii rezistente la actiuni seismice se urmareste ca la solicitarile seismice mici si medii constructiile sa se comporte în domeniul „liniar“, iar la solicitari seismice mari sa se produca degradarea locala prin aparitia articulatiilor plastice. Prin acest mod de realizare a constructiilor la solicitarile seismice mici si medii nu se amortizeaza miscarea seismica a cladirilor, dar la solicitari mari este de asteptat o crestere a amortizarii datorita degradarilor controlate precum si o flexibilizare a cladirii, ceea ce duce la iesirea din zona de rezonanta numai la cutremurele de suprafata „rapide“, cum ar fi cele din sudul Dobrogei, Transilvania sau Banat. În zonele afectate de cutremurele vrancene, prin degradare controlata cladirile intra în regim de rezonanta cu miscarea seismica „lenta“.
Noua conceptie de proiectare, consolidare si/sau realizare de constructii rezistente inclusiv la cutremurele intermediare vrancene „lente“, este conceputa practic „în oglinda“ fata de conceptia oficiala din Normativul P100, aplicabil numai la cutremure „rapide“ de suprafata. În aceasta solutie cladirile se realizeaza în asa fel încat au amortizare mare inclusiv la solicitarile mici si medii, iar în cazul în care cladirile ajung la deformatii mari, acestea se „întaresc“ asigurand rezistenta necesara împotriva degradarii precum si forta capabila pentru revenirea la pozitia de echilibru.
Realizarea acestui mod de comportare controlata a constructiilor se face cu ajutorul unor dispozitive mecanice denumite SERB-DIC, cu elasticitate si amortizare adaptabile la nivelul de solicitare si care se pot insera în cladirile noi sau existente în “contravantuiri telescopice“, pentru controlul deformarii cladirilor sau în suporti (izolatori) montati între suprastructura si infrastructura cladirii pentru controlul deplasarii relative dintre module, suprastructura sustinuta elastic si infrastructura fixata în teren.
În continuare se prezinta mai detaliat doua variante posibile de consolidare a cladirilor existente.
VARIANTA 1. Pentru constructii masive, rigide, realizate din zidarie portanta, solutia consta în practicarea unor orificii în infrastructura cladirii sau la parterul acesteia la distanta de 4 6 m, cu înaltimea de cca 1 m si latimea de 70 cm, de regula în peretii de la subsolul sau parterul cladirii (vezi figurile 3.1 – 3.11), în care se monteaza dispozitivele mecanice precomprimate de sustinere a cladirii de tip SERB-DIC-I. În planul de separatie, infrastructura si suprastructura se întaresc local prin realizarea unor centuri de beton armat care includ placile inferioare respectiv superioare de fixare a dispozitivelor mecanice din orificiile practicate.
Dupa decomprimarea dispozitivelor mecanice se taie legatura rigida dintre suprastructura si infrastructura, între acestea ramanand doar legatura elastica data de dispozitivele mecanice SERB-DIC-I. Programul de decomprimare a dispozitivelor mecanice trebuie realizat în asa fel încat în cladire sa nu apara modificari importante ale starii de eforturi initiale.
Dispozitivele mecanice sustin elastic greutatea cladirii si „rup“ transmiterea actiunii seismice de la teren la suprastructura cladirii. Rigiditatea si amortizarea dispozitivelor vor fi în asa fel alese încat în timpul unui cutremur suprastructura cladirii sa ramana practic nemiscata, în timp ce terenul cu infrastructura se va misca sub aceasta.
Dispozitivele se pot monta si între un radier general si fundatia unei constructii noi sau vechi.
Pentru dispozitivele SERB-DIC-I s-au realizat încercari cvasistatice si dinamice pe elemente realizate la scara 1:1 (figurile 3.8 - 3.9), iar rezultatele obtinute (figurile 3.10 - 3.11) demonstreaza ca se pot realiza dispozitive cu orice caracteristica neliniar geometrica si amortizare dorite, care sa prezinte o siguranta de 2 – 5 ori mai mare decat cerintele impuse pentru aceste dispozitive prin noua reglementare „Ghid privind proiectarea sistemelor de izolare seismica pasiva (reazeme, disipatori) a cladirilor“ indicativ GP-101-04 publicat în Monitorul Oficial nr. 874 bis din 24 septembrie 2004.
VARIANTA 2. Pentru constructii flexibile, zvelte, realizate cu cadre de beton sau metalice, la partea inferioara a acestora se monteaza niste contravantuiri „telescopice“ realizate din profile “U” si dispozitive mecanice SERB-DIC-B (vezi figurile 3.12–3.13). Prinderea contravantuirilor de la noduri se face prin camasuirea structurii de beton sau sudura în cazul structurilor metalice. Contravantuirile telescopice permit deformarea controlata a cladirii si o disipare mare de energie seismica la solicitari mici si medii, fara aparitia articulatiilor plastice în cladire. La deformatii mari dispozitivele din contravantuirile telescopice se întaresc, conducand la rigidizarea cladirii si asigurand fortele necesare pentru mentinerea stabilitatii.
Pentru aceste dispozitive s-au realizat încercari cvasistatice si dinamice pe elemente realizate la scara 1:1 (figurile 3.14 – 3.15).
Rezultatele obtinute (figurile 3.16 – 3.17) demonstreaza ca se pot realiza dispozitive cu orice caracteristica neliniar geometrica si amortizare dorite la un nivel de siguranta de cateva ori mai mare decat cel avut în prescriptiile actuale.
Prin aplicarea uneia dintre cele doua variante sau combinatii ale acestora, atat la consolidarea cladirilor existente cat si la realizarea celor noi, se obtin solutii sigure, rapide si ieftine ce asigura rezistenta foarte buna a cladirilor inclusiv la cutremure vrancene. Consolidarea unei cladiri conform noilor solutii propuse prezinta urmatoarele avantaje fata de solutia clasica impusa de Normativul P100:
* este de circa 2 ori mai ieftina;
* se realizeaza într-un timp de circa 3-4 ori mai scurt;
* nu este necesara eliberarea spatiilor locuibile pentru interventia echipei de consolidare, ci numai accesul esalonat în anumite camere ale cladirii, pe timp scurt;
* deseurile rezultate în urma consolidarii sunt de circa 10-15 ori mai mici fata de solutiile clasice, iar manipularea acestora se poate face pe spatiile uzuale de acces, fara a afecta functionalitatea cladirii;
* materialele de consolidare sunt realizate din elemente metalice si beton în cantitati mici care, de asemenea, pot fi manipulate pe spatiile uzuale de acces;
* se poate realiza consolidarea cladirii în zone urbane foarte aglomerate, fara afectarea circulatiei în aceste zone, întrucat practic nu exista organizare de santier în vecinatatea cladirii;
* partea de arhitectura a cladirii este afectata foarte putin prin interventii locale realizate în general în interiorul cladirii.
Pentru a se pune în evidenta avantajele tehnice, economice si de siguranta ale dispozitivelor SERB-DIC realizate în tara, fata de dispozitivele hidraulice importate din SUA si care s-au propus de reprezentantii oficiali ai statului roman a fi utilizate pentru consolidarea antiseismica a cladirilor se prezinta sub forma tabelara caracteristicile celor doua dispozitive.
Nr.
crt. CARACTERISTICI
DISPOZITIV SERB-DIC HIDRAULIC IMPORT
1 Forta maxima preluata pe dispozitiv 20 – 100 tone functie de dimensiuni 10 – 30 tone functie de dimensiuni
2 Dimensiuni (lungime/diametru) (40 – 70) cm/
(15 – 30) cm (70 – 100) cm/
(40-60) cm
3 Rigiditate Neliniar geometrica de marime dorita (functie de rigiditatea cladirii protejate seismic) Nu are rigiditate
4 Capacitatea de preluare a deformatiilor cladirii. Permit deformatii mici cu forte de reactie mici si amortizare mare. La cresterea deformatiilor peste o limita impusa, rigiditatea dispozitivului creste foarte mult, asigurand fortele necesare pentru limitarea deformatiilor cladirii la valori impuse pentru a nu aparea distrugerea lor întrucat nu contin componente sensibile care sa necesite precizii mari. Fortele de reactie nu sunt dependente de deformatii, ci numai de viteza de deformare. La cutre-murele vrancene unde vitezele sunt relativ mici nu pot asigura un control eficient al deformarii cladirii.
5 Posibilitati de defectare Excluse Exista posibilitatea pierderii de lichid hidraulic sau de obturare a orificiilor de curgere etc.
6 Termen de garantie 150 – 200 ani Probabil 15 - 30 ani
7 Cladiri consolidate din creditul acordat (70 milioane $) 200 – 250 cladiri 80 -100 cladiri
8 Implicarea industriei romanesti Totala Nesemnificativa
9 Pret de cost 1500 – 2000 $ 5000 – 6000 $