Conceptia sistemului structural de consolidare a Bisericii Armene din Bucuresti

Necesitatea lucrarilor de consolidare a monumentului de arhitectura Biserica Armeana, cu hramul Sf. Arhangheli Mihail si Gavril, a rezultat ca urmare a efectelor de tasare produse in imediata vecinatate a zonei de amplasare a sediului de birouri Millennium Business Center (MBC), separat de Ansamblul Cultural Armean doar de incinta realizata cu pereti mulati.

Ca urmare a lucrarilor de executie a infrastructurii MBC, din cauza neetanseitatii incintei de pereti mulati, s-au produs pierderi de material solid ce au totalizat cca 665 mc. In aceste conditii, o serie de constructii invecinate au suferit un proces de tasare diferentiata care a variat de la 0,5 pana la 7-8 cm in decurs de numai 2-3 luni de zile.

Biserica Armeneasca din Bucuresti, cu hramul „Sfintii Arhangheli“, a fost edificata in forma de astazi dupa proiectul arh. Dimitrie Maimarolu in perioada 1911-1915, pe locul vechii biserici din  sec. XVIII, arsa in timpul unui incendiu.

In timp, biserica a fost supusa unui numar important de cutremure dintre care doua majore, in 1940 si 1977, fiind reparata partial, ultima oara in anii 1998-2000 cu ocazia restaurarii fatadei, cand au fost facute si unele lucrari de consolidare (cu caracter local) ale turnului clopotnita si a peretilor navei.

Ca urmare a tasarilor neuniforme provocate de pierderea apei legate, toate fisurile existente in cadrul Ansamblului Cultural Armean au fost reactivate, au aparut altele noi, fiind favorizate de sensibilitatea structu­rilor la tasari diferentiate. Degradarile structurale au evoluat rapid (fisuri de 0,8 mm ajungand in decurs de 2-3 luni la fracturi de 5-6 cm la Scoala Armeana, in timp ce la Biserica Armeana, au aparut fisuri noi, care s-au dezvoltat ajungand la 1-2 cm in decurs de o luna si jumatate); imediat au fost luate masuri de monitori­zare a procesului de tasare a terenului si cladirilor si au inceput lucrarile de proiectare pentru conso­li­darea acestora.

Din cauza unor goluri intre pano­urile incintei de pereti mulati, a fost pierduta o cantitate de cca 665 mc de material solid, in vecinatatea Complexului Cultural Armean. In plus, din incinta de lucru, a fost evacuata o cantitate de apa de peste 200 mc/zi, care a fost deversata in reteaua de canalizare a Complexului in decurs de peste doua saptamani. Aceasta, impreuna cu lipsa de etanseitate a retelei de canalizare, a condus la tasari neuniforme ale imobilelor din Complexul Cultural Armean, variind intre 0,5 si 8 cm, care s-au dezvoltat intr-o peri­oada de numai doua-trei luni de zile.

In ceea ce priveste Biserica Armeana, in urma avariilor imediat au fost luate masuri de monitorizare a tasarilor si au inceput lucrarile de proiectare pentru oprirea fenomenelor si consolidarea monumentului.

Biserica construita pe plan drept­unghiular (fig. 2), simetrica in raport cu axul longitudinal, cu abside late­rale incluse in nava, are turn clopotnita la intrare, turla principala, pantocrator pe naos si altar poligonal. Turla principala reazema pe patru stalpi, doi liberi la vest si doi angajati in peretii proscomidiei si diaconiconului la est. Biserica este pictata la interior.

Constructiv, este foarte importanta prezenta unor incaperi situate la colturile navei, cu pereti pana la nivelul podului, care formeaza niste tuburi cu  rigiditate si  rezistenta relativ mari.

Ca regim de inaltime (fig. 3), turnul clopotnita are parter si doua nivele pe plan patrat cu latura de cca 8 m, iar nivelul al treilea pe plan octogonal este prevazut cu o structura metalica pentru clopot. Turnul este simetric in plan pe ambele directii si are un raport intre inaltime si baza de 2,5 – 2,9.

Nava bisericii are la intrare un cor situat la cca 5 m deasupra pridvorului, incadrat lateral de cele doua incaperi, dintre care una este casa scarii ce conduce la cor si la turnul clopotnita. Corul este acoperit cu o bolta cilindrica sprijinita pe timpanul de vest si arcul dintre cor si pronaos; in continuare, pronaosul este acoperit de asemenea cu o bolta cilindrica sprijinita la est pe arcul de la limita corului, la vest pe arcul de separatie cu naosul, iar lateral pe placi rezemate pe consolele ce ies din peretii longitudinali. Cheia boltii cilindrice este la cca 12 m inaltime. Naosul pe plan patrat cu interaxele stalpilor la 7,5 m, sustine prin intermediul pandantivilor tamburul turlei principale a carei bolta ajunge la cca 25 m inaltime. Altarul, cu un regim de inaltime egal cu cel al pronaosului, este situat intre proscomidie si diaconicon, plasate in colturile de la estul navei, si se continua cu zona poli­gonala, fiind acoperit de o bolta cilindrica continuata cu o semicupola.

Referitor la materialele utilizate, cercetarile au confirmat calitatea buna a zidariei de caramida, a mortarului si a betonului din structura, in timp ce pentru fundatii au fost utilizate materiale slabe de tipul pietrisului stabilizat (un amestec de pietris cu pasta de var). Pentru toate elementele verticale, a fost utilizata zidaria de caramida, C75-100 cu mortar M100, in timp ce pentru elementele de tipul boltilor sau  arcelor, betonul armat cu o marca redusa B120-B150. In plus, tamburul turlei principale este realizat din beton armat cu profile metalice I, cu rezistenta si rigiditate deosebite.

In timp, biserica a fost supusa unui numar mare de cutremure vrancene, opt cu magnitudini mai mari de 6 grade (pe scara Richter), din care doua majore, primul in octombrie 1940 (7,4 grade), iar celalalt, in martie 1977 (7,2 grade). Ca urmare a avariilor suferite, bise­rica a fost reparata in cateva randuri, fara a fi consolidata in ansamblul ei. Ultima reparatie din 1998-2000 (cu ocazia refacerii fatadei) a fost insotita si de lucrari de consolidare cu caracter local la nivelul turnului clopotnita si la peretii navei. Este de mentionat faptul ca zonele in care au fost facute aceste reparatii (papioane ZIA si zidarii armate) au avut o comportare buna, fisurile aparute avand deschideri mult mai mici si fiind distribuite mai uniform.

In principiu, mecanismul de ava­riere poate fi descris ca unul caracteristic pentru toate monumentele de cult (ortodox sau catolic), determinat de neuniformitatile geometrice, volumetrice si structurale, care gene­reaza mase, rigiditati laterale si caracteristici dinamice diferite. In timpul cutremurelor, structurile astfel concepute se comporta ca un conglomerat de „blocuri“ cu oscilatii independente, atat ca frecventa, cat si ca amplitudine. Oscilatiile acestor blocuri se defazeaza in timpul excitatiilor seismice, ceea ce determina amplificari si atenuari care induc concentrari de eforturi in zonele de „cuplare“, insotite de degradarile corespunzatoare (fisuri si/sau fracturi, dupa caz). De regula, mecanismul de avariere are doua componente predominante: una longitudinala si cealalta transversala, care traver­seaza constructia prin zonele structurale cu sectiuni mai mici sau slabite de prezenta golurilor (usi, ferestre).

In cazul Bisericii Armene, meca­nismul de avariere a fost caracterizat printr-o componenta predominant transversala. Aceasta particularitate a fost determinata de faptul ca boltile, fiind realizate din beton armat, au o greutate mai mica decat a boltilor din caramida, dar rezistente si module ale deformatiilor mult superioare, ceea ce a redus componenta de degradare longitudinala la un traseu continuu de fisuri, de la timpanul de vest pana la absida altarului, cu deschideri de pana la 1-2 mm; pe de alta parte, din cauza afanarii terenului de fundare pe un gradient de degradare dispus longitudinal, componenta transversala a mecanismului de avariere s-a dezvoltat si mai mult prin aparitia unor fisuri noi in zone care pana la acea data nu fusesera afectate, iar vechile fisuri si fracturi au ajuns de la cca 4-5 mm, la cca 2,5-3,5 cm.

Ca urmare a mecanismului de avariere dezvoltat in timp si amplificat de fenomenul de tasare neuniforma, monumentul a fost impartit practic in sapte blocuri distincte care riscau, in cazul unui cutremur de intensitate majora, sa conduca la avarii structurale mult mai mari si chiar la aparitia unor prabusiri locale (fig. 4).

In aceste conditii, solutia de consolidare aplicata a fost conceputa ca un lant structural care sa asigure preluarea tuturor solicitarilor (ce puteau aparea in cazul unor actiuni cu caracter exceptional) si transmiterea lor la terenul de fundare.

Problema era realizarea unui sistem spatial rigid si rezistent la nivelul intregii structuri, care sa refaca continuitatea materialului original si sa asigure legarea si conlucrarea tuturor blocurilor structurale intre ele.

De asemenea sistemul de consolidare trebuia sa indeplineasca anumite exigente structurale:

• sa asigure compatibilitatea mate­rialelor, aderenta si masurile de inclestare mecanica cu structura existenta, pentru ca impreuna sa contribuie la preluarea solicitarilor in cazul unor actiuni cu caracter exceptional;

• sa aiba rezistenta si rigiditatea necesare preluarii solicitarilor ce vor aparea in caz de cutremur major;

• sa nu fie vizibila din interiorul si din exteriorul monumentului; sa nu afecteze in vreun fel pictura si decoratiunile originale, conditii obligatorii pentru orice interventie asupra unui monument istoric.

In aceste conditii, pentru sistemul de fundare am ales un ansamblu de grinzi Vierendeel spatiale, ce au legat, la nivelul fundatiilor, turnul clopotnita cu peretii navei (fig. 5). Acest sistem de fundare a refacut continuitatea structurala la nivelul infrastructurii care, din cauza meca­nismului de degradare, s-a transformat din fundatii continue in fundatii izolate, fiecare cu deplasari si rotiri diferite.

Sistemul de consolidare a supra­structurii a constat in realizarea a patru turnuri executate la colturile navei in interiorul celor doua compartimente laterale ale pridvorului, precum si in capatul estic al navei in interiorul proscomidiei si al  diaconiconului (fig. 6). Aceste patru turnuri (respectand dimensiunile si pozitia golurilor de ferestre) au constituit elementele verticale a doua portale cu sectiuni chesonate dispuse transversal, legate la nivelul podului bise­ricii, care au devenit principalele elemente ale suprastructurii bisericii, dimensionate sa preia si sa transporte solicitarile seismice de la nivelul acoperisului la sistemul de fundare.

Portalul 1, care se afla in imediata vecinatate cu turnul clopotnita, are o rigiditate sporita, prin legatura suplimentara realizata la nivelul corului, o grinda cu sectiune U, la care talpa este realizata prin suprabetonarea armata a placii existente, iar peretii verticali sunt parapetul corului si grinda ce consolideaza timpanul de vest angajat al turnului clopotnita (ocolind golul de acces catre scara turnului). Aceasta legatura suplimentara asigura navei o rigiditate sporita, in asa fel incat caracteristicile ei dinamice sa se apropie de cele ale turnului a carui rigiditate laterala (pe directie transversala) este sensibil mai mare decat celei a navei. Portalul 2, la randul sau, este supus unor solicitari sporite datorate vecinatatii cu turla principala, insa la preluarea soli­citarilor acesteia contribuie si cei patru stalpi, dintre care doi sunt angajati in peretii turnurilor proscomidiei si diaconiconului.

Pe cealalta directie, portalele transversale au fost legate intre ele prin doua grinzi longitudinale marginale „jgheab“, ce parcurg intreaga nava la nivelul podului, peste absidele laterale, fiind conectate in acelasi timp si cu peretii longitudinali existenti. In plus, o grinda longitudinala cu sectiune I, urmarind cu talpa inferioara cheia boltilor, porneste de la turnul clopotnita pana la timpanul estic al bisericii si este legata in dreptul turlei principale printr-un inel rigid cuplat si cu grinzile longitudinale marginale (fig. 7).

Pentru asigurarea conlucrarii pe directie transversala a grinzilor longitudinale „jgheab“, au fost realizati si cativa pereti structurali ce reprezinta reazeme pentru grinzi si contribuie (in caz de cutremur) la reducerea solicitarilor seismice la nivelul porta­lelor, pe seama componentei indirecte preluate de peretii longitudinali.

Pentru cuplarea turnului clopotnita cu nava, la nivelul suprastructurii, au fost realizate doua elemente cu rigiditate in plan vertical ce pornesc din turnurile laterale ale intrarii si o legatura la nivelul talpii superioare a grinzii cu sectiune I cu rigiditate in plan orizontal, pe directia transversala.

In fine, in ceea ce priveste inelul ce asigura legarea portalelor, precizam ca pentru evitarea deforma­tiilor de ovalizare (ca urmare a vibratiilor nesincrone in lungul navei), au fost realizate doua grinzi rigide si rezistente, dispuse transversal, care mobilizeaza grinzile „jgheab“ de peste absidele laterale, ca pe niste grinzi pereti cu rigiditate mare in plan, impiedicand deformatia (fig. 8).

In ceea ce priveste lucrarile de restaurare, acestea s-au desfasurat in paralel si au interesat refacerea decoratiilor interioare, degradate in timp si ca urmare a tasarilor, restaurarea picturii, precum si refacerea integrala a mozaicului compromis. Lucrarile au fost executate de o serie de restauratori pictori, pietrari si lemnari. Mozaicul a fost refacut sub indrumarea arhitectului restaurator de muncitorii care au executat si lucrarile de consolidare.

Pornind de la acest caz, este fundamental sa stim ca pentru reali­zarea oricarei lucrari ce iese din sablonul rutinei, pentru o colaborare buna intre proiectant si executant, este absolut necesara increderea reciproca care presupune, pe langa competenta profesionala, o consultare permanenta in vederea alegerii celei mai potrivite solutii tehnice. Incheierea cu bine a acestei lucrari dificile este tocmai rezultatul unei colaborari deosebit de stranse care a condus in final la rezultate foarte bune.

Bibliografie:

• SC Exprover Cons SRL: ing. Nicola GOSPODINOV – Raport tehnic de expertiza privind starea Bisericii Armene cu hramul Sf. Arhan­gheli Mihail si Gavril din Bucuresti; Proiect privind masuri de asigurare a lucrarilor de consolidare; Proiect de consolidare a Bisericii Armene cu hramul Sf. Arhangheli Mihail si Gavril din Bucuresti;

• SC Ultratest SRL: Proiect de urmarire speciala a constructiilor din incinta Bisericii Armene;

• SC Metroul SA: Studiul asupra rezultatelor si eficientei lucrarilor de consolidare a terenului Centrului Religios Cultural Armean – Faza 3.

Finantator lucrari consolidare restaurare – SC Aegek Romconstruct SRL

Colaboratori la lucrari de consolidare restaurare:

Proiectare, cercetare:

• studiu istoric: Colectivul Institutului National al Monumentelor Istorice (INMI)

• arhitectura: arh. Ioan MUNTEANU (INMI)

• geotehnica si fundatii : prof. dr. ing. Anton CHIRICA, lect. ing. Andrei OLTEANU, lect. ing. Manole SERBULEA (Catedra de Geotehnica si Fundatii a Universitatii Tehnice de Constructii Bucuresti); SC Metroul SA – ing. I. STEFANESCU, ing. V. CIUGUDEAN-TOMA;

• laborator cercetare in constructii: colectiv ing. Marina COTORAN;

• coordonare: Sc Exprover Cons SRL; West Group Architecture SRL.

Executie:

• Sc Ghiulbenghian Construct: ing. Jirair GHIULBENGHIAN – Sistemul metalic de legare a bisericii;

• Sc Axa Construct: ing. Alexandru Tudor – Executantul lucrarilor de consolidare si a mozaicului pardoselii;

• SC Paul Construct: Executantul forajelor in zidarie si a lucrarilor de injectare cu rasini PUR;

• pictori restauratori: Alexandru CONT, Adriana CONT, Mihai BARHALA.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 35 – martie 2008

Autori:
ing. Nicola GOSPODINOV – SC EXPROVER CONS SRL,
prof. dr. ing Anton CHIRICA,
lect. ing. Andrei OLTEANU,
lect. dr. ing. Manole SERBULEA – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti,
ing Alexandru TUDOR, SC Axa Int’l Construct SRL