«

»

Interventii structurale dupa cutremurele din 10 noiembrie 1940 si 4 martie 1977, la bisericile de rit ortodox in Romania

Share

mironescu_biserici_ortodoxe-1Este cunoscut faptul ca, din cauza conditiilor naturale, la noi in tara s-a dezvoltat, in decursul istoriei, mai mult o “civilizatie a lemnului” si mai putin “a pietrei”.

Structurile de rezistenta ale acestor constructii, din lemn, zidarie de caramida, piatra sau mixta, piatra cu caramida, cu materiale de calitate medie spre slaba, mai ales la elementele structurale ale constructiilor din zonele seismice, au facut ca putine constructii din epoca in care in Europa apuseana inflorea Renasterea sa dainuiasca in forma si starea originala, pana astazi.

Problemele de restaurare abordate stiintific si apoi cu tendinta de reglementare prin norme si mai ales de interventii structurale in cadrul restaurarii lor au aparut la mijlocul secolului XX, marcate de Carta de la Atena 1930 si Venetia 1964.

 

La noi, reglementarile privind actiunile seismice, care au cauzat cele mai multe avarii si distrugeri ale constructiilor, au aparut dupa cutre­murul din 10 noiembrie 1940, iar ingineria seismica s-a nascut, la nivel mondial, in 1956 la Conferinta mondiala pentru aceasta disciplina, de la Berkely, California. Intr-un asemenea context nu trebuie sa ne mire ca ce s-a facut la noi in tara in trecut, inainte de 1940 dar si dupa, poarta amprenta acestor conditii si realitati.

Dupa cutremurul din 4 martie 1977 au fost intensificate abordarile stiintifice si cele cu caracter reglementat, la interventiile structurale si pentru constructiile monumente istorice.

Identificand cat mai obiectiv aceste aspecte din trecut, judecan­du-le in lumina cunostintelor actuale, este bine ca, privind spre viitor, sa luam deciziile cele mai potrivite atunci cand intervenim la structurile monument istoric, asa cum sunt o mare parte a bisericilor de rit ortodox de la noi din tara.

 

Conformarea, alcatuirea si mecanismele de avariere la bisericile de rit ortodox din Romania

Asa cum apare in referintele bibli­ografice [1], [2] si [3], din punct de vedere functional bisericile de rit ortodox se incadreaza in categoria “constructii de cult”, iar din punct de vedere arhitectural structural, in ca­tegoria cladirilor de tip “sala”, biserici crestine de rit ortodox, cu plan drept­unghiular, treflat sau cruce greaca inscrisa.

Sunt date exemple de conformare si de mecanisme de avariere ale suprastructurilor si fundatiilor acestora la actiuni seismice pentru trei biserici din [3], Biserica din Borzesti (1493-1494 – Stefan cel Mare, fig. 1), Biserica Manastirea Cozia (1393 – Mircea cel Batran, fig. 2), Biserica domneasca de la Targoviste (1583 – Petru Cercel, fig. 3).

Bisericile de rit ortodox din lemn, mai ales cele maramuresene, care au o tipologie caracteristica, nu sunt analizate in aceasta comunicare, afectarea lor la actiuni seismice nefiind semnificativa.

Bisericile din lemn sunt afectate, cu preponderenta, de actiunea vantului, de atacul biologic al insectelor, de factorii de mediu (umiditatea, in principal) de lipsa de durabilitate, mai ales atunci cand nu au fost tratate corespunzator rezemarile acestora pe fundatii.

Schematic si rezumativ, conformarea si alcatuirea bisericilor de rit ortodox de la noi din tara pot fi descrise dupa cum urmeaza (vezi si fig. 4):

  • I: Zona este alcatuita din partea superioara a turlei sau turlelor, care pot fi pozitionate pe naos, pronaos sau exonartex. Aceste elemente structurale pot avea forme diferite in plan (la exterior: hexagon, octogon etc.; la interior rotunde), acoperire (cu forme diferite de sarpante si invelitori in Muntenia si Moldova si inchise la partea superioara cu bolti structurale sau false si deschise la partea de jos in majoritatea cazu­rilor), sau diferite tipuri de alcatuire din diferite materiale (zidarie de caramida cu diferite grosimi si forme sau structura spatiala din elemente de lemn si caramida).
  • II: Este zona cuprinsa intre intradosul partii finite a bisericilor si invelitoarea lor. Aceasta include elementele structurale ale aco­peri­surilori bisericilor si, de asemenea, subzona de baza a turlelor, sau ”butucul” (IIa). Elementele structurale din aceasta zona II pot fi, de regula, sub forma de arce si bolti cu sarpante simple pe scaune de lemn sau structuri spatiale sub forma de ferme din lemn, cu diferite alcatuiri si forme. Sub zona de baza IIa, din zidarie, sunt forme patrate de zidarie, rezemate pe arce cu pandantivi pentru racordarea la for­mele poligonale ale turlelor.
  • III: Este partea de suprastructura a bisericilor, care face legatura intre zona structurala de acoperis II si partea de infrastructura – fundatii.

Aceasta zona poate avea conformari si alcatuiri diferite. In cuprinsul ei pot exista, de regula, zonele de altar, naos, pronaos, exonartex si pridvor, cu parti precum cafasul sau balcoane, pentru cele care sunt ca­tegorisite cu forma in plan cruce greaca inscrisa. Bisericile amplasate in zone seismice au la exterior, in multe cazuri, contraforti, de regula adaugati dupa cutre­murele puternice; acesti contraforti pot fi adaugati si la bisericile la care, din imprejurarile cauzate de forma sarpantei si a invelitorilor grele, au rezultat impingeri si deformatii exagerate ale peretilor longitudinali.

Materialele care alcatuiesc aceasta zona pot fi piatra cu mortar de var, piatra si caramida cu mortar de var, caramida cu mortar de var sau mortar, ciment si var pentru cele mai noi. In putine cazuri se pot intalni pereti, cu coji de piatra sau piatra si caramida la exterior si umpluturi de piatra marunta si mortar de var la mijloc (sistemul tristrat).

In grosimea zidurilor, la baza lor mai ales si la partea superioara a golurilor din corpul bisericilor, se pot intalni centuri de lemn sau platbande metalice inglobate.

  • IV: Zona IV – infrastructura (fundatiile) are, in majoritatea cazurilor, adancimi cuprinse intre 0,80 m ÷ 1,50 m, dincolo de adancimea de inghet a amplasamentului. Sunt, insa, si destule cazuri in care aceasta adancime este mai mica decat adancimea de inghet.

Materialele din care sunt executate aceste fundatii sunt: zidaria, blocurile de piatra cu mortar de var sau var si ciment, zidaria combinata cu piatra, dar sunt si unele in care liantul folosit a fost cel rezultat din argilele din zona amplasamentului.

  • V: Terenul de fundare (zona V) este terenul situat sub cota terenului natural, la adancimea fundatiilor constructiilor, inclus in bulbi cu dimensiunea medie de cca. 2B, in care B este latimea talpii fundatiilor.

In timpul actiunilor seismice zona de interactiune dinamica teren – structura arata sub forma de bulb, cu dimensiuni legate de dimensiunile in plan ale constructiei, adancimea de fundare a acesteia si natura terenului de fundare – aproximativ 1,5 Lmax, in care Lmax este cea mai mare dimensiune in plan a bisericii.

 

Mecanismul de avariere a bisericilor de rit ortodox

In figura 4, in plan si elevatie, este aratat mecanismul de avariere a bisericilor de rit ortodox, meca­nism pus in evidenta, din punct de vede­re structural, de profesorul Alexandru Cismigiu [1].

Esenta acestei modelari a meca­nismului de avariere structurala consta in faptul ca planurile de rupere in peretii structurali trec prin golurile de usi si ferestre, pentru planurile verticale de rupere si se continua in zonele de arce si bolti, atat pe directia longitudinala prin mijlocul structurii, cat si pe directie transversala, fiind legate de planurile de rupere din pereti.

Avarierile turlelor se pot produce prin mai multe feluri de mecanisme, in functie de conformarea si alcatuirea aces­tora, a butucului pe care stau sau a felului in care butucul este rezemat pe sistemul de arce si pandantivi sau direct pe elementele verticale de contact ale structurii bi­sericii, pentru sistemul de elemente componente de zidarie. De regula, avarierea sau ruperea si prabusirea turlelor s-a produs deasupra butucului, dar sunt si cazuri in care s-au produs in butuc.

Pentru turlele din lemn, asezate pe elemente de zidarie sau pe ferme sau sistem de rezemare cu grinzi din lemn, mecanismele de avariere sunt evident diferite si ele se manifesta, cu preponderenta, in zonele de contact ale elementelor orizontale din lemn in contact cu peretii sau pilastri de zidarie.

 

Interventiile structurale dupa cutremurele de la 10 noiembrie 1940 si 4 martie 1977

Este cunoscut faptul ca inter­ventiile structurale in cunostinta de cauza au fost efectuate, la noi in tara, la constructiile existente si deci si la biserici, dupa cutremurul din 1940, dar mai ales dupa cel din 1977. Inainte de 1940, in afara interventiilor controversate facute de André Lecomte de Nouy, au fost facute, in general, lucrari de reparatii.

La constructiile cu valoare de mo­nu­ment istoric, interventiile au fost facute sub egida Comisiei Monumentelor Istorice, care functioneaza la noi incepand cu anul 1892, cu o intrerupere in perioada 1948-1990, pana astazi.

Interventiile au fost facute por­nind de la nivelul de cunostinte al perioadei respective, cu tehnicile si materialele avute la dispozitie in acea perioada. Astfel, s-a intervenit, in perioada dintre cele doua cutremure mari din 1940 si 1977, in general prin repararea si consolidarea turlelor, prin introducerea de tiranti metalici, prin subzidiri si camasuieli.

La cazul pe care il dam de exemplu, respectiv Biserica Kretzulescu, la care am intervenit dupa cutremurul din 1977, dupa cutremurul din 1940 intervenisera doua persona­litati cunoscute, arhitectul Bals si profesorul A. Beles.

In cadrul lucrarilor de restaurare intreprinse dupa cutremurul din 1940 la biserica Kretzulescu, in zonele peretilor avariati de cutremure s-au introdus in peretii de zidarie profile metalice pentru refacerea legatu­rilor iar partile rezidite pentru turle au fost asezate pe o retea de grinzi din beton armat, rezemate pe peretii structurali ai bisericii. Pentru turle s-a executat o retea de elemente verticale si orizontale in dreptul feres­trelor, din beton armat.

Interventiile noastre dupa cutre­murul din 1977 la Biserica Kretzulescu au constat din: legarea retelei existente de grinzi de la baza turlelor, retea executata la interventia precedenta, de centuri noi realizate la partea superioara a bisericii, din refacerea riglelor de cuplare, complet avariate, ale turlelor, din construirea unui sistem de elemente din b.a. in planul pridvorului si din legarea acestuia de reteaua de centuri de la partea superioara a bisericii. Au fost, de asemenea, injectate fisurile, au fost introduse bare orizontale in gauri forate in zona de la partea superioara a bisericii si a fost executata o retea de gauri in zig-zag, umplute cu material hidrofug, pentru a asigura hidroizolatia orizontala (Foto 1).

Au fost introduse bare din otel orizontale inglobate in gauri forate la partea superioara a peretilor structurali (fig. 5).

Este de subliniat si faptul ca, pentru aceasta biserica, cu ocazia interventiilor amintite, s-a facut un proiect complet, avizat de Ministerul Culturii, in vederea izolarii bazei (fig. 6), proiect care, din pacate, nu s-a rea­lizat, mai ales din cauza inertiei consiliului parohial.

 

Evaluarea analitica, prin calcul, a situatiei existente si justificarea interventiilor structurale

Este cunoscut faptul ca, pana la cutremurul din 10 noiembrie 1940, conformarea, dimensionarea si alcatuirea structurala s-au bazat mai mult pe intuitie si experiente si mai putin pe cunostinte si calcule ingineresti.

Pentru doua treimi din teritoriul tarii noastre, care inseamna zone cu seismicitate ridicata, evaluarile situatiei existente si interventiile structurale s-au facut fara a fi luata in considerare actiunea seismica.

Modelarile fizice si evaluarile prin calcul se faceau preponderent pentru actiunile statice, gravitationale, bazate pe determinarea unor eforturi normate sec­tionale necesare, comparate cu eforturile capabile rezultate din valori obtinute prin luarea in considerare a rezistentelor admisibile si cel mult, cu rare exceptii, la actiuni ale vantului sau cutremurului, exprimate ca forte echivalente acti­onand lateral.

Asa cum s-a mai spus, dupa 1956 pe plan mondial, la noi dupa 1963, atunci cand a aparut primul normativ pentru protectie la cutre­mure a constructiilor, au fost facute si primele modelari si evaluari prin calcul pentru constructiile monument istoric, inclusiv pentru bisericile de rit ortodox.

Profesorul Alexandru Cismigiu [1] a pus in evidenta pentru bisericile de rit ortodox mecanismul de rupere cauzat de actiunile combinate, cutremur si gravitatie, si a stabilit un concept de consolidare a acestora. Conceptul prevedea o retea spatiala din elemente verticale si orizontale din beton armat, plasate la nivelul fundatiilor, inglobate in peretii bisericilor, a turlelor si la nivelul podului.

Sistemul de interventii structurale propus continea, mai intai, repara­tiile structurale executate sub forma de injectari, matari, reteseri, pentru care profesorul A. Cismigiu [1] a dat retete si indrumari tehnolo­gice de realizare. Interventiile restabileau, in primul rand, rigiditatea elementelor si in mica masura, rezistenta lor.

La determinarea fortei statice la­te­rale echivalente au fost luate in consi­derare valori ale acceleratiei de baza a amplasamentului ag = 0,10 ÷ 0,30g, cu amplificarile dinamice in functie de rigiditatea globala a constructiilor, exprimate prin perioada fundamentala de oscilatie, prin coeficientul de amplificare dinamica b = 2,50 ÷ 2,75 pentru corpul bisericilor si b = 5,0 pentru turle.

La acesti doi coeficienti s-au adaugat coeficientul de reducere a fortei taietoare de baza, cu modul sau modurile de vibratie luate in considerare, pentru modul fundamental in general e = 0,50 ÷ 0,90 si factorul de reducere datorita redundan­tei si a ductilitatii F = 1/q = 0,4 ÷ 0,65.

Pentru constructiile cu valoare de monument istoric a fost luat in considerare coeficientul de amplificare a fortei echivalente cu valoare g = 1,2 ÷ 1,4.

Pentru calculul capacitatilor de rezistenta a elementelor se foloseau rezistente admisibile ale materialelor sau rezistente caracteristice, cu coeficienti partiali de siguranta ~1,2.

Pentru zonele seismice din Romania, in afara celor din Transilvania, un mod de abordare foarte condensat pentru evaluarea prin calcul la actiuni seismice, cel propus de prof. A. Cismigiu in [1], putea fi aplicat cu succes la evaluarea interventiilor sub forma de carcasa spatiala alcatuita din elemente de beton armat (fig. 7).

Modelele propuse de noi in [4] si [5], incluse partial si in [2], au presupus posibilitatea luarii in considerare a caracteristicilor dinamice ale constructiilor si a mecanismelor de rupere, cu interpretarea energetica a raspunsului constructiilor la actiunea seismica.

Trebuie subliniat ca modelele noi propuse, biela-tirant (fig. 8), macromodelarile (fig. 9 – 10), ca si micromodelarile cu elemente finite, cu legi constitutive cat mai apropiate de ca­racteristicile materialelor si ale eforturilor, in corelare cu deformatiile de la stadiul incipient de solicitare pana la stadiul final de rupere (colaps), fac posibila, in stadiul actual, o mai buna apropiere de fenomenele si explicatiile acestora, ale actiunilor luate in considerare pentru constructiile si structurile existente, inclusiv pentru cazul bisericilor de rit ortodox.

 

In loc de concluzii, invataminte pentru viitor

Interventiile structurale la construc­tiile existente, dupa cutremurele din 10 noiembrie 1940 si 4 martie 1977, s-au efectuat cu mijloacele si cunostintele existente in perioadele respective, cu un plus de calitate datorat atat echipelor, cat mai ales liderilor echipelor care au participat la aceste interventii, pentru bisericile de rit ortodox.

Amintim cativa dintre acestia: prof. A. Beles, ing. L. Cora, prof. A. Cismigiu, ing. E. Titaru, ing. C. Pavelescu, ing. L. Spoiala, prof. ing. M. Crisan.

Generatia actuala are la indemana mult mai multe mijloace. Trebuie sa puna, insa, mai mult suflet, pentru ca acest aspect este deficitar in comparatie cu perioada generatiilor precedente.

Trebuie subliniat ca, pe langa tehnicile, tehnologiile si evaluarile prin calcul tot mai perfectionate pentru repararea si consolidarea structurilor monumentelor istorice si deci si bisericilor de rit ortodox, inginerii constructori trebuie sa tina seama si de problema izolarii hidrofuge si termice a constructiilor, respectiv termoizolarea podurilor bisericilor, precum si hidroizolarea cu diverse tehnici a bazei peretilor structurali.

Cea mai buna si eficienta metoda ramane, in momentul de fata, izolarea bazei, atat din punct de vedere structural global, cat si din punct de vedere al hidroizolarii.

In rest, interventiile structurale trebuie sa fie facute cu respect cat mai mare pentru monumentele istorice respective, cu metode cat mai apropiate de cerintele fundamentale ale doctrinelor de restaurare si sa lasam, mai bine, pentru viitor rezolvarile cat mai apropiate de solutiile optime sau maximale.

 

Bibliografie

1) Monografie – Prof. Alexandru Cismigiu, ed. Monitorul Oficial;

2) Metodologie pentru evaluarea riscului si propunerile de interventie la structurile constructiilor monumente istorice in cadrul lucrarilor de restaurare ale acestora – MP 025-04;

3) Reglementare – ”Identificarea, inventarierea si completarea fisei tehnice pentru lucrarile de interventii in prima urgenta la constructiile monumente istorice, vulnerabile la actiuni seismice si care prezinta pericol public” – Faza 1, Capitol 1.1 – Patologie si Tipologii, INMI, Bucuresti, 2003;

4) Interventii structurale pe baza principiilor de restaurare reflectate in reglementarea armonizata cerintelor ICOMOS si SREN, M. Mironescu si altii, Revista AICPS 4/2014;

5) Reactualizari ale problemelor legate de evaluarile prin calcul si interventiile structurale la constructii existente cu structuri de zidarie nearmata, M. Mironescu si altii, Revista AICPS 4/2013.

Autori:
Mircea MIRONESCU,
Adrian Mircea STANESCU,
Teodor BROTEA,
Radu COMANESCU,
Daniel PURDEA,
Mircea V. STANESCU – SC MIRO GRUP SRL 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 132 – decembrie 2016, pag. 60

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2016/12/01/interventii-structurale-dupa-cutremurele-din-10-noiembrie-1940-si-4-martie-1977-la-bisericile-de-rit-ortodox-in-romania/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.