FREYROM: Consolidarea monumentelor istorice prin metoda izolarii seismice a bazei folosind izolatori si amortizori seismici

Romania se afla pe lista tarilor cu o activitate seismica deloc neglijabila. Cea mai importanta sursa de activitate seismica, prin energia cutremurelor produse, este Vrancea. Aici se produc seisme la adancimi de la 60 la 180 kilometri, seisme care se resimt pe arii intinse.

Bucurestiul zilelor noastre adaposteste mai bine de 2.600 de monumente istorice, care trebuie protejate si consolidate. Uneori, aceste monumente  au si o importanta strategica. Este si cazul Primariei Capitalei, care figureaza pe lista monumentelor istorice si care, recent, a fost consolidata prin metoda izolarii seismice a bazei. Este pentru a doua oara cand a fost folosita aceasta solutie de consolidare in Capitala. Un corp al Academiei de Stiinte Economice a beneficiat de aceeasi solutie in 2010. In prezent, metoda izolarii bazei se aplica si la conso­lidarea Arcului de Triumf. 

SCURT ISTORIC AL PRIMARIEI CAPITALEI

Cladirea Primariei si Prefecturii Capitalei a fost proiectata in anul 1906, de arh. Petre Antonescu, alaturi de ing. Elie Radu si ing. Gogu Constantinescu.

Constructia, in sistem monobloc, fara rosturi verticale, a fost executata in doua etape. Intr-o prima faza, intre anii 1906-1912, s-au construit demisolul, parterul, etajul 1 si etajul 2, iar in faza a II-a, intre anii 1948-1950, a fost executata extinderea cu etajul 3 si partial, etajul 4.

In cazul Primariei Capitalei, solu­tia adoptata de proiectant pleaca de la principiul izolarii seismice a structurii. Astfel, s-a urmarit ca aceasta sa fie adusa in afara zonei de amplitudine maxi­ma a spectrului de raspuns pentru amplasamentul dat. Metoda izolarii pasive introduce o solutie suplimentara de protectie a structurii, care consta in decuplarea suprastructurii de fundatie.

LUCRARILE DE IZOLARE A BAZEI LA CLADIREA PRIMARIEI

Izolarea seismica a bazei consta in instalarea unui sistem special, care sa decupleze structura de miscarea tere­nului. Aceasta separare a structurii de teren este obtinuta prin marirea flexibi­litatii laterale a structurii, prin preve­derea unui nivel potrivit de amortizare.

In cazul Cladirii Primariei Bucu­resti, aceasta a fost obtinuta prin introdu­cerea unui numar de 36 de amor­tizori seismici si a 262 izolatori seismici (fig. 2 si 3).

Un aparat de reazem (numit si HDBR – dispozitiv elastomeric cu amortizare inalta) este alcatuit dintr-un cilindru de cauciuc natural vulcanizat (sau elastomer), fretat cu tole metalice orizontale. Acest dispozitiv reprezinta legatura dintre fundatie si structura si are rolul de a asigura, prin deformare elastica, urmatoarele:

• transmiterea fortelor normale;
• miscarile pe orizontala;
• rotatia structurii pe orice directie;
• transmiterea fortelor orizontale, intre anumite limite impuse.

Izolatorul seismic este prevazut, atat superior cat si inferior, cu placi metalice necesare solidarizarii cu elementele structurale superioare, res­pectiv inferioare. In aceste conditii fortele de incarcare sunt preluate prin bolturile de fixare din placile superioare/inferioare iar izolatorii seismici nu provoa­ca socuri in structura in timpul revenirii la pozitia initiala.

Avand in vedere capacitatea redu­sa de disipare interna a izolatorilor, utili­zarea simultana a izolatorilor seismici si a amortizorilor (disipatorilor) este necesara pentru a atenua eventualele socuri, in timpul revenirii structurii la pozitia initiala.

Dispozitivele sunt concepute astfel incat sa nu necesite intretinere.

La Primaria Capitalei, izolatorii seismici furnizati de Freyssinet au urmatoarele caracteristici:

• reazem tip 1 cu dimensiunile 1.010 mm x 558 mm;

– inaltime totala cauciuc 41 straturi x 8,0 mm = 328 mm;

– inaltime totala otel 50 straturi x 3,0 mm = 150 mm;

– factor de forma S = 31,25;

– incarcare maxima orizontala: 710 kN;

• reazem tip 2 cu dimensiunile 1.050 mm x 558 mm;

– inaltime totala cauciuc 41 straturi x 8,0 mm = 328 mm;

– inaltime totala otel 50 straturi x 3,0 mm = 150 mm;

– factor de forma S = 32,50;

– incarcare maxima orizontala: 767 kN.

Transferul incarcarilor reprezinta procedeul prin care eforturile din suprastructura sunt preluate de elemente noi, altele decat cele pe care structura descarca initial. Transferul incarcarilor se realizeaza prin intermediul unor prese hidraulice plate, care vor fi amplasate la partea superioara a fiecarui izolator. In cazul de fata s-au folosit prese hidraulice plate circulare, cu umplutura de rasina epoxidica.

Odata instalati toti izolatorii, inclusiv presele hidraulice plate la partea superioara, se pune sub presiune circuitul hidraulic, astfel incat fortele rezultate in fiecare presa sa atinga o valoare predeterminata (data de proiectant), asigu­randu-se, astfel, descarcarea eforturilor de la partea superioara a constructiei, prin izolatori, la fundatia acesteia (fig. 4).

Dupa injectarea completa a rasinii, controlandu-se in permanenta mano­metrele de pe circuit, la final se lasa ca rasina epoxidica sa reticuleze, deve­nind, astfel, un element dur aflat intre cadrul purtator superior si izolatorul din neopren.

Departamentul tehnic al Freyssinet proiecteaza formulele de amestec si stabileste specificatiile pentru apa­ratele de reazem. FPC fabrica aparatele de reazem si garanteaza calitatea corecta a acestora, in conformitate cu specificatiile proiectului si trasabilitatea eficienta a lor.

Otelul folosit la fabricarea apara­telor provine din Romania. Amestecul de cauciuc si asamblarea preliminara a aparatelor de reazem se face in Italia, urmand ca produsul final, complet asamblat si vopsit, sa se faca tot in Romania.

Amortizorul seismic reprezinta un dispozitiv care disipa energie, in urma dezvoltarii unei forte de reactiune la deplasarea pistonului prin mediul fluid interior. Forta de reac­tiune este dirijata in sens invers deplasarii impuse capetelor dispozitivului. Amortizorul se comporta conform legilor mecanicii fluidelor, in sensul ca valoa­rea fortei de reactiune variaza proportional cu viteza de deplasare a pistonului.

Amortizorii sunt conceputi astfel incat sa nu necesite intretinere. Fluidul intern nu se schimba in perioada de serviciu.

Caracteristicile amortizorilor furni­zati de Freyssinet pentru acest proiect sunt:

• capacitate de 1.750 kN sarcina nominala si o cursa de 1.400 mm (±700 mm), rezultand un aparat cu diametrul de 364 mm si o lungime in pozitie normala de 6.090 mm (inclusiv conectorii);
• fixarea amortizorilor s-a realizat cu ajutorul unor conectori montati la ambele capete.

Siguranta in exploatare a amortizorilor si izolatorilor este asigurata prin respectarea prescriptiilor tehnice in conceptia lor si a procesului tehnologic de fabricatie.

Freyssinet conduce o politica de imbunatatire permanenta a produselor sale, de cercetare si de dezvoltare de noi procese sau materiale. Controlul riguros al calitatii produsului pe care Freyssinet l-a dezvoltat a permis grupului sa obtina marcajul CE pentru aparatele de reazem elastomerice. In acest sens au fost efectuate si o serie de teste. Putem aminti de testele efectuate la University of California – San Diego, USA, unde au fost testate 4 aparate de reazem (HDRB) si 2 amortizoare seismice, rezultatele fiind cores­­punzatoare.

Echipamentul de testare, Seismic Response Modification Device (SRMD) (fig. 5) este unic in lume prin parametrii pe care ii poate asigura:

• Forta verticala: pana la 53.400 kN;
• Viteza longitudinala: pana la 1.778 mm/s;
• Deplasare longitudinala: pana la ±1,22 m.

De asemenea, au fost efectuate teste in Italia, folosind echipamentele disponibile in laboratorul ALGA din Montebello della Battaglia – PAVIA, asupra a 11 aparate de reazem, proiectate pentru sediul Primariei Capitalei.

In imaginile din figura 6, sunt prezentate ultimele proiecte in care Freyssinet a folosit izolatori elasto­merici. 

CONCLUZII

In prezent, lucrarile de consolidare la Primaria Capitalei sunt aproape finalizate. In curand angajatii se vor putea intoarce in sediul Primariei, dupa ce, in martie 2010, Primaria s-a mutat, in calitate de chirias, intr-o cladire de pe Splaiul Independentei, pentru a permite consolidarea si reabilitarea sediului sau din Bulevardul Regina Elisabeta.

Finalizarea cu succes a lucrarilor de la sediul Primariei Capitalei poate deschide calea pentru viitoare proiecte de consolidare si nu numai, a altor monumente istorice din Bucuresti si din tara.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 112 – martie 2015, pag. 26