Reducerea riscului seismic in constructii

Este binecunoscut faptul ca Romania se afla amplasata intr-o zona cu seismicitate ridicata. Dar, Slava Domnului ca in ultimii 39 de ani am fost ocoliti de un cutremur de mare intensitate.

Acesta, insa, poate veni oricand. De aceea ni se pare foarte important sa discutam despre modul cum se proiecteaza, cum se construiesc si mai ales, cum se consolideaza, la noi, cladirile care au fost afectate de cutremurele anterioare.

Am dori, deci, sa „provocam” o dezbatere pe aceasta tema asteptand parerile tuturor specialistilor care doresc sa se implice, reluand, insa, si idei din articole scrise de reputati specialisti si publicate in revista de-a lungul anilor. Precizam ca facem acest lucru deoarece multe dintre acele idei ni se par ca sunt inca de actualitate.

Iata, astazi, spicuiri dintr-un articol scris in urma cu 10 ani de profesorul universitar emerit, inginer Panaite Mazilu.

Pana la marele cutremur din 10 noiembrie 1940, atunci cand in Bucuresti s-a prabusit blocul Carlton, provo­cand 150 de victime si avariind multe alte blocuri cu inaltime mai mica, nu au existat niciun fel de prescriptii pentru a proiecta si exe­cuta constructii rezistente la actiunea seismica.

Imediat dupa cutremurul din 1940, profesorul Aurel A. Beles a publicat in Buletinul Societatii Politehice un amplu articol intitulat „Cutremurul si constructiile“, in care facea o profunda analiza a situatiei si avertiza asupra situatiei unor blocuri grav avariate. Ulterior, aceste blocuri au fost reparate sumar si s-au prabusit la cutremurul din 4 martie 1977.

Din initiativa Ministerului Lucrarilor Publice, o comisie a elaborat „instruc­tiuni provizorii pentru prevenirea deteriorarii constructiilor din cauza cutremurelor si repararea celor degradate“, material depus la M.L.P. in decembrie 1941 (deci, la numai un an de la cutremur) si publicat ulterior in Monitorul Oficial nr. 15 din 19 ianua­rie 1943. Aceste „Instructiuni provi­zorii“ au reprezentat primul act nor­mativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor. Din nefericire el a aparut in plin razboi si a trecut ne­observat chiar in randul inginerilor constructori, care aveau in acea perioada alte sarcini.

Descoperindu-l, in urma cu cca 10 ani, l-am republicat in Gazeta AICR in decembrie 1991, adica la 50 de ani de la elaborarea lui, impreuna cu un comentariu.

Principala prevedere din „aces­te instructiuni“ este aceea care cerea sa se ia in considerare o forta seismica orizontala de 5% din incarcarea gravitationala. Acest procent corespunde, de fapt, unui grad de intensitate 7 pe scara Mercalli. Dupa razboi nimeni nu mai stia de „instructiunile provizorii“, asa ca s-a construit in continuare, in general fara sa se tina seama de cutremur.

Prima cladire importanta la care s-a tinut seama de cutremur a fost Casa Scanteii, proiectata si execu­tata in intervalul 1949-1954. Aici a fost luata in calcul o forta seismica de 5% dupa prescriptiile italiene care pre­vedeau acest procent pentru gradul de intensitate 7 (Mercalli) pre­vazut pentru zona Bucuresti.

Este interesant de observat ca, imediat dupa cutremurul din 1940, s-a apreciat ca pentru Bucuresti trebuia luat in calcul gradul 9 Mercalli, ca, pe masura ce amintirea cutremurului se estompa, sa se micsoreze exigentele si sa se considere suficient gradul 7 pe aceasta scara.

In jurul anului 1960 s-a analizat posibilitatea introducerii si la noi a unui act normativ antiseismic, care pana la urma s-a concretizat in Normativul P13 – 63 din anul 1963. Acesta diferea fundamental de „instructiunile“ anterioare prin aceea ca forta seismica orizontala depindea si de flexibilitatea con­structiei, caracterizata prin perioa­da proprie de vibratie.

Modelul era inspi­rat din normele sovietice, care la randul lor preluasera teoria de la americani. Acestia, pe baza inre­gistrarii de la cutremurul din 1940 de la El Centro (California), introdus­esera teoria bazata pe spectrul de accele­ratie (curba b) in functie de perioada de vibratie a constructiei T. In baza spectrului de acceleratii de tip El Centro, rezultau forte seismice ori­zontale foarte mari pentru structuri rigide (cladiri cu 1-3 etaje) si forte seismice foarte mici pentru structuri flexibile (la cladiri noi cu 8-12 etaje). Pentru aceste cladiri flexibile rezulta o forta orizontala de 2-2,5% din cea gravitationala.

Normativul P13-70 din 1970 men­tinea aceasta stare de lucruri. A fost cel mai mare neajuns al Normativelor P13-63 si P13-70 dupa care s-au proiectat toate con­structiile din anii ‘70 si ‘80, si asta pentru ca inregistrarea INCERC la cutremurul din 4 martie 1977 a aratat cu totul alt tip de accelerograma, care a condus la o curba spectrala a accel­eratiilor (curba b), diferita de cea de la El Centro. Aceasta curba, valabila pentru cutremurele vrancene, confir­mata si la cutremurele din 1986 si 1990, conduce la valori mari de forte seismice la constructiile flexibile cu perioada de 1-1,5 sec., caracteristica pentru cla­dirile cu 8-12 etaje.

Pentru zona Bucuresti, in baza noilor normative din 1992, forta seis­mica orizontala rezulta aproximativ 10% din incarcarile gravitationale, adica de cca 4 ori mai mare decat cele avute in vedere la cladirile proiectate dupa normativele din 1963 si 1970. Din acest motiv, atragem mereu atentia ca nu trebuie sa ne li­mitam cu actiunea de consolidare numai la cladirile proiectate si execu­tate fara prescriptii antiseismice, ci trebuie sa analizam si cladirile flexi­bile (cu P + 8-10 etaje) proiectate dupa Normativele din 1963 si 1970.

Imi amintesc ca, dupa cutremurul din 1977, am avut de examinat mai multe cladiri executate in baza lui P13-63 si P13-70. Cladirile cu P+4E s-au comportat foarte bine, dar unele cladiri cu P+(8-12) etaje, cu structuri in cadre, au avut de suferit in special din cauza defectelor de executie, dar si suprasolicitarilor de cca 4 ori mai mari decat cele la care au fost calculate.

Ce a facut Scoala Politehnica si mai tarziu Institutul de Constructii ca urmare a cutremurelor din 1940 si 1977?

Desigur, exista intotdeauna o iner­tie care conduce la un decalaj intre aparitia unor fenomene, chiar si catas­trofale, si reflectarea lor in procesul didactic si stiintific. Dupa cutremurul din anul 1940 in Sectia de Constructii a Politehnicii nu a existat nicio urmare.

Sa nu uitam ca prof. Beles, care facuse o analiza atat de aprofun­data, publicata in numerele 10 si 11 din 1941 ale „Buletinului Societatii Poli­tehnice“, nu era cadru didactic la sectia de constructii, ci la alte sectiuni si nu avea posibilitatea sa se mani­feste si la scoala. Dupa cate stiu, nici prof. Hangan nu a avut o initiativa in acest sens. De altfel, in „instructiunile provizorii“ valabile in 1941 si publicate in 1993, din cei 15 membri ai comisiei numai 5 erau ingineri constructori, restul fiind geologi si geofizicieni, arhitecti, matematicieni. Intre cei cinci ingineri constructori, nu figureaza niciun cadru didactic al Sectiei de Constructii, in afara de un secretar care era asistent la Catedra de Poduri, in timp ce Cr. Mateescu era profesor de Hidrologie. Nu apar nici prof. Beles, nici prof. Hangan. Se pare, asadar, ca nu a existat o relatie foarte stransa intre autorii „instructiunilor“ si Scoala.

Mai tarziu, dupa infiintarea Institutului de Constructii, a avut loc o adevarata revolutie in teoria de calcul a constructiilor prin ponderea ce revenea Staticii Constructiilor, Rezistentei materialelor, Teoriei elasticitatii. In 1956 am introdus in anul 4 al Facultatii de Constructii Civile, cursul de Dinamica Cons­tructiilor, curs care constituie baza teore­tica a ingineriei seismice. Cursul a avut un mare succes atat la studenti, cat si la cadrele didactice tinere, care l-au urmarit cu regularitate.

Dar, stupoare! In anul urmator cursul a fost scos din programa. Probabil de­ranja pe undeva un anumit con­serva­torism didactic! In anul 1962 am fost numit prorector si am reintrodus acest curs care, de aceasta data, a ramas definitiv in programa.

Aceeasi disciplina, completata cu notiuni fun­damentale teoretice de ingi­nerie seis­mica, se preda si la cursurile postuni­versitare. In 1977 prof. M. Ifrim a pre­dat chiar un curs de Inginerie seis­mica pentru postuniversitari. Imediat dupa cutremurul din 1977 prof. M. Ifrim a inceput sa predea cursul si la invatamantul de zi, apoi disciplina fiind introdusa si la inva­tamantul de constructii din celelalte centre univer­sitare.

In prezent aceste discipline de baza: Dinamica Constructiilor si In­gineria Seismica sunt completate cu un curs de Expertizarea si punerea in siguranta a cladirilor existente afectate de cutremur, predat de prof. R. Agent, din 1996 si tiparit in 1998.

Din aceasta succinta expunere se observa ca invatamantul tehnic supe­rior este in pas cu actualitatea pro­blemelor care tin de ingineria seis­mica. La aceasta trebuie sa adaugam si contributia adusa de INCERC Bucuresti, in special prin activitatea d-lui dr. ing. Horea Sandi, ca si de INCERC lasi, unde s-a construit prima platforma seismica originala din tara, initiata de regretatul prof. A. Sesan, activitate continuata in prezent de ing. Daniel Diaconu.

Cele doua platforme seismice noi de la Bucuresti si lasi, concepute la scara poate prea ampla pentru posi­bilitatile financiare actuale ale tarii, asteapta sa fie dotate cu echipa­mente de actionare moderne, astfel incat sa fie puse in valoare la para­metrii proiectati.

Autor:
prof. univ. emerit ing. Panaite MAZILU – membru de onoare al Academiei Romane

Asa cum reiese si din articolul de mai sus, prof. univ emerit Panaite Mazilu aprecia foarte mult lucrarea publicata de profesorul Aurel Beles, dupa cutremurul din 1940 din tara noastra. Si nu este singurul! Intr-adevar, prof. Aurel A. Beles a facut atunci o ampla analiza a cauzelor care au determinat prabusirea blocului Carlton si avarierea altora care, in ciuda avertismentelor din lucrare, nefiind consolidate cu mare atentie, s-au prabusit la urmatorul cutremur, cel din 1977.

Desi au trecut 75 de ani de la publicarea acestei lucrari, multe din ideile cuprinse in ea ni se par inca actuale. De aceea, ne-am propus sa publicam unele dintre capitole pe parcursul catorva numere ale revistei, sperand ca poate vor atrage atentia cuiva. 

Cutremurul si constructiile (I)
– spicuiri –

Am aratat la inceput ca intensitatea cutremurelor se evalueaza dupa efectele asupra constructiilor si senzatiile oamenilor, deci intr-un mod cu totul subiectiv. Efectul cutremurului depinde, insa, nu numai de intensitatea lui ci si de calitatea constructiilor si este evident ca intr-o regiune unde lipsa de lucratori priceputi sau de material bun este notorie, va trebui sa ne asteptam la pagube mai mari. Daca, insa, in aceeasi regiune sau oras, unde deosebirile de executie ale constructiunilor nu sunt prea marcate, constatam o diferentiere a deteriorarii constructiunilor de catre cutremur, trebuie sa atribuim unor imprejurari speciale aceasta diferentiere.

Toti cercetatorii in domeniul seismologiei sunt de acord sa recunoasca ca natura straturilor superioare ale solului joaca un rol important in gradul de distrugere al cutremurului.

Iata, dupa Sieberg, efectul pe care il au diferitele feluri de terenuri asupra intensitatii cutremurului:

Grad de marime dupa scara Sieberg:

1. Aluviunile, puturile, nisipurile, turba. Pericolul creste cu proportia de imbibare cu apa ……. 1-2;
2. Terenuri argiloase, marne, loess, lut, argile aluvionare. In stare uscata compacta aproape nu prezinta pericol. Sunt periculoase in stare uscata sfaramicioasa, in caz de infiltratiuni de apa, in stare plastica sau chiar moale ……. 1-3;
3. Terenuri de umplutura naturala sau de molozuri. Cu atat mai periculoase cu cat bucatile sunt mai mari ……. 2-3;
4. Terenuri mlastinoase sau lacuri umplute cu pamant. In genere, sunt foarte periculoase ……. 3-4;
5. Quartite alterate, sisturi cuar­titice, calcaruri, marmore. Nu sunt pe­riculoase datorita cantitatilor mici de produse de descompunere ……. 0;
6. Gresii alterate, conglomerate. Pericolul corespunde grosimii maselor de nisip rezultate si amestecului de bucati de roci colturoase ……. 1-2;
7. Granituri alterate, porfire cuar­toase, trachite, diabasc, gneisuri: daca cuprind structuri nisipoase sau argi­loase si, cateodata, in adancime, pietre din alterarea granitului ……. 1-2;
8. Bazalte alterate, fonolite, grauvacke, sisturi argiloase. Tufuri, straturi de lut si argila, in special la adancimi mari la sisturi argiloase si la tufuri ……. 1-3.

Cum se vede din acest tablou, intensitatea cutremurului variaza destul de mult in functie de natura solului.

Un element ce influenteaza intensitatea cutremurului este stratul acvifer. Daca stratul acvifer este aproape de suprafata sau fundatiile construc­tiunii ajung pana aproape de apa, efec­tul cutremurului creste ca intensitate.

Pentru Bucuresti aceste doua efecte se pot vedea destul de bine urmarind regiunile care au suferit mai mult. Astfel, in regiunile unde terenul este slab, aluvionar, de data recenta, cum este bunaoara regiunea Elefterie, efectul cutremurului a fost mai puternic decat in regiunea platoului de deasupra Soselei Panduri, unde stricaciunile cutremurului au fost mai mici. In zona Elefterie si panza de apa subte­rana este mai ridicata, ceea ce explica efectul mai pronuntat al cutremurului. De asemenea, in regiunea Oborului, in zona Soselei lancului, efectul cutre­murului a fost mai redus si explicatia se gaseste in faptul ca terenul este format dintr-un strat gros de argila com­pacta iar apa este la adancime mare.

Pentru a evidentia rolul pe care il joaca apa in transmiterea vibratiilor, pot sa citez cazul urmator: acum vreo zece ani, in regiunea unde este acum parcul Radorin, nu existau decat cateva case razlete, iar nivelul apei subterane – nefiind executate lucrari de canalizare – era destul de aproape de suprafata. Un fabricant de bomboane instalase un motor cu explozie a carui fundatie, alcatuita dintr-un bloc de beton, cobora pana la stratul de apa. Cand motorul a fost pus in functiune, locatarul unui imobil situat la vreo 150 m departare a venit sa reclame ca trepidatiile motorului se resimt in casa cu atata intensitate incat misca toate lucrurile din loc. Consultat de furnizorul motorului, am putut sa ma conving de efectul intr-adevar remarcabil pe care il produceau vibratiile motorului asupra casei. Casa avea parter si etaj, dar incaperile etajului nu erau de locuit, atat de neplacute erau vibratiile. Celelalte locuinte din vecinatate nu resimteau, insa, niciun inconvenient de pe urma acestui motor.

Din informatiunile luate rezulta ca fundatiile cladirii in chestiune fusesera duse pana la stratul de apa, care se vede ca vehicula vibratiile motorului pana la fundatia cladirii. Un fenomen de rezonanta intre vibratia fundatiei motorului si vibratia proprie a cladirii era cauza inconvenientelor produse. De altfel, marind blocul de fundatie al motorului, vibratiile blocului de fundatie s-au redus si inconvenientul a disparut cu totul. Acest fapt ne arata rolul important pe care il are apa in transmiterea vibratiilor in teren.

In ceea ce priveste amplificarea efectului cutremurului prin terenurile slabe, lucrul se poate explica prin efectul de indesare ce se produce sub actiunea vibratiilor si care amplifica deformatiunea terenului. Date precise in legatura cu proprietatile terenului, asa cum se studiaza azi in mecanica solurilor, lipsesc. Cred insa ca pentru terenuri nisipoase indesarea relativa a terenului, asa cum a fost definita de Terzaghi, ar putea sa dea un criteriu pentru aprecierea terenului.

Iata definitia acestei notiuni: Daca consi­deram cifra porilor care repre­zinta golurile, raportate la volumul materialului solid luat ca unitate, in starea in care se gaseste in teren fie e_t, si determinam cifra porilor e₀ in starea cea mai afanata ce o poate lua acel teren si cifra e₁ in starea cea mai indesata, atunci indesarea relativa este dupa Terzaghi:

D = e₀ – e_t / e₀ – e₁

Aceasta notiune este luata astazi in mecanica solurilor ca un criteriu pentru a aprecia calitatile unui teren de fundatie.

Efortul de amplificare a vibratiilor dupa natura terenului este evidentiat de toti autorii de studii seismice si in tratatul lui Sieberg se gasesc scheme aratand intensitatea cutremurului in functie de constitutia geologica a terenului. In aceasta privinta profeso­rul Rogers de la Universitatea Stanford a facut o experienta foarte interesanta si concludenta. Supunand nisip uscat la vibratii sinusoidale, a constatat ca miscarile nisipului urma­resc miscarea, provocand deplasarea lui. Cand nisipul a fost insa udat, atunci amplitudinea miscarii boabelor de nisip a fost mult mai mare ca aceea originara; mai mult, inregistrarea automata a miscarii nisipului a indicat ca, in loc de forta sinusoidala, depla­sarea nisipului a luat o forma armo­nica. La schimbarea sensului miscarii, acceleratia varia repede in aceste puncte si unei asemenea cauze ii atribuia Rogers efectul daunator pe care terenul nisipos imbibat cu apa asupra constructiilor ridicate pe el.

Aceasta ar justifica explicatia pe care am dat-o in legatura cu actiunea smunciturilor asapra cladirilor. In ceea ce priveste dislocari ale terenului de fundatie, nu avem in Bucuresti aproa­pe nimic de semnalat si afara de unele cazuri cu totul izolate, fundatiile cla­dirilor din Bucuresti nu s-au resimtit.

Reamintim cazul mentionat anterior al Hotelului Splendid, unde s-a produs o lunecare a terenului manifestata prin craparea unui colt al vechiului Hotel si a pardoselei curtii hotelului. Este locul sa relevam ca aceasta crapatura nu a influentat decat etajele inferioare ale hotelului, cele superi­oare, fiind executate ulterior in schelet din beton armat, nu s-au resimtit deloc.

La fundatiile noului palat al Bancii Nationale, unde sapaturile ating 10 m adancime, proptelele au rezistat in conditiuni foarte bune, cu exceptia unui punct marginal unde un bloc de zidarie veche, sustinut de proptele, a cedat fara a produce nicio paguba.

Vom examina, in cele ce urmeaza, diferitele stricaciuni cauzate cladirilor, in lumina consideratiilor teoretice expuse pana aici, iar pentru usurinta expunerii vom cerceta separat cladirile in schelete de rezistenta cu umplutura de zidarie si cladirile de zidarie.

De la inceput trebuie sa accentuam ca, in general, cutremurul a scos in evidenta atat greselile de conceptie cat si cele de executie facute la cladiri. In studiul nostru vom cauta sa reliefam care au fost, in general, greselile ce s-au facut si care sunt masurile de evitare a lor. O buna parte dintre cladirile in schelete din beton armat nu au suferit nicio degradare care sa intereseze structura de rezistenta. Cladirile la care s-au respectat preve­derile circularii germane pentru beto­nul armat si s-a executat lucrarea in consecinta, s-au comportat bine.

Daca examinam solicitarile, in lumina consideratiilor pe care le-am facut pentru corpuri rigide, constatam ca pentru aceeasi acceleratie transmisa prin unda cutremurului, forta taie­toare variaza proportional cu inaltimea cladirii, iar momentul incovoietor cu patratul inaltimii. Trebuie sa recunoas­tem ca si scheletul variaza ca dimensiuni in functiune de inaltimea constructiunii, totusi nu in aceleasi proportii.

De aici vom putea scoate o prima concluzie referitoare la inaltimile cla­dirilor si anume:

Pentru acelasi material si pentru aceeasi executie, cladirile se vor comporta cu atat mai rau cu cat inaltimea va fi mai mare. 

Lucrul acesta s-a confirmat in practica si o serie intreaga de cladiri, precum Blocul Wilson, Blocul Belvedere din str. Brezoianu 7 avand 14 etaje, Blocul Galasescu, Blocul Brosteni din dosul Statuii Take lonescu, au prezentat alterari serioase la scheletul de beton armat, iar Blocul Carlton, una din cele mai inalte cladiri ale Capitalei, s-a prabusit complet.

Un alt fenomen ce trebuie atribuit tot oscilatiilor blocului in totalitatea lui este faptul ca rosturile dintre case s-au desfacut, iar cladirile alcatuite din corpuri cu inaltimi diferite, au prezentat rupturi sau cel putin crapaturi in planul de separatie al portiunilor de inaltimi diferite.

In zonele cu regim de constructie inchis, cladirile s-au izbit intre ele producandu-se, pe alocuri, degradari destul de insemnate. Lucrul se explica prin simpla examinare a formulei ce ne da perioada de vibratie a unei bare incastrate la un capat si care este de forma: (vezi articolul integral in Revista Constructiilor nr. 125, mai 2016)

unde k este un coeficient in functie de felul incarcarii, m greutatea unitara pe ml de inaltime, l lungimea barei, E coeficientul de elasticitate si I mo­mentul de inertie al sectiunii transversale a barei. Se vede ca perioada de vibratie este in functie de lungime, de momentul de inertie al sectiei si de greutatea pe ml. Este, deci, explicabil de ce, chiar pentru cladiri de aceeasi inaltime, oscilatiile sunt diferite si chiar rosturile de dilatatie din aceeasi cla­dire au prezentat dislocari apreciabile.

In ceea ce priveste stricaciunile constatate la diferitele schelete de beton armat putem releva urmatoarele:

Stalpii in genere s-au distrus langa capetele lor, ceea ce ar fi justificat prin faptul ca aici solicitarile prin momente sunt maxime, dar si prin faptul ca acestea sunt punctele slabe de executie din cauza intreruperii fiarelor si rosturilor de turnare. Cand grinzile la­terale se leaga cu stalpul, adeseori fierarii nu mai aseaza etrierii necesari la fiarele stalpilor, care sunt astfel usor impinse in afara. Defectul acesta este foarte frecvent si peste tot unde stalpii au fost puternic solicitati fiarele au iesit afara. Defectele la stalpi s-au ivit si in alte parti, deasupra parterului in genere, in legatura cu o parte mai slaba a stalpului, precum inadirea armaturii, zone de beton mai slabe etc. La unul din stalpi, cum este cazul la cladirea Galasescu si la imobilul Lenghiel, ruptura poate fi explicata prin fenomenul de flambaj dinamic, asa cum l-am expus mai inainte. Ruptura s-a produs prin strivirea betonului si flambarea fierului.

In genere, stalpii de colt si cei din fatada au fost cei mai solicitati. Verificandu-se rezistentele din stalpi, la multe din aceste cladiri s’a constatat ca rezistentele intreceau cu mult maximele admise de circulara germa­na, multi stalpi fiind solicitati la rezistente cuprinse intre 60 si 80 kg/cm2. De asemenea, procentul de armare este sub limita admisa, coborand deseori la 0,6% si chiar sub aceste limite. In fine, fierul constituind armatura longitudinala era in genere prea subtire. Astfel, la imobilul din Calea Victoriei 95, am gasit armatura de rezistenta alcatuita in mod curent din fier de 10 mm si chiar 8 mm. De altfel, trebuie sa amintesc ca la acest imobil, din 34 stalpi de rezistenta ai cladirii, 16 prezentau alterari exterioare pronuntate.

Un alt element care a suferit mult la constructiunile in schelete din beton armat au fost consolele. Am aratat care este mecanismul maririi eforturilor sub actiunea acceleratiilor verticale produse in timpul cutremurului. Urmarea a fost fisurarea consolelor si despartirea zidariei in dreptul incastrarii, producandu-se adesea crapaturi marcate.

Remarc ca fenomenul acesta este cunoscut constructorilor, fiindca se produce ori de cate ori se executa bowindouri pe placi si acestea sunt supuse trepidatiilor vehiculelor grele.

In fine, relevam inca fisuri prin grinzile scheletelor de beton armat. Unele din acestea erau produse in cladirile cu retrageri la partea superioara si anume la grinzile de sustinere a stalpilor retrasi. Si aceasta deteriorare am vazut ca se justifica prin actiunea solicitarilor suplimentare produse de stalpul sprijinit pe grinda.

Se observa, de asemenea, nume­roase cazuri in care grinzile suprapuse de la diferitele etaje sunt crapate in acelasi plan vertical, in toate sau aproape in toate etajele constructiunii. Lucrul acesta l-am observat fie in cazul grinzilor cu deschideri mari, sau acolo unde rigiditatea constructiei era diferita de rest, cum este in dreptul scarilor. Cred ca aceste fenomene sunt datorate fortelor de lunecare longitudinale produse din incovoierea constructiunii luata in totalitatea ei.

Ca observatie generala trebue sa remarcam ca, in genere, stalpii au suferit stricaciunile cele mai accentuate la parter, iar defectele generale mai marcate sunt la etajele I si II. Explicatia acestor fenomene o gasim in faptul ca stalpii de la parter, in majoritatea cazurilor ce s-au prezentat, erau complet izolati, fiind stalpi de pravalii si supusi fie la actiunea fortei taietoare la care nu au putut rezista, ca in cazul Carlton, fie la actiunea eforturilor suplimentare, ca in cazul Galasescu sau Lenghiel. Pentru stricaciunile de la etajul I si II trebuie sa le atribuim efectului momentelor incovoietoare, care ating maximul in aceste etaje.

In ceea ce priveste deteriorarile produse in restul elementelor constructive ale cladirilor cu schelet din beton armat, acestea s-au redus la dislocari si crapaturi ale zidariei de umplutura. Se stie ca, in marea majoritate a cazurilor, la constructiunile cu structura de rezistenta, zidaria se executa dupa terminarea scheletului si nu are decat rolul de material de umplutura. Crapaturile produse sunt indreptate dupa directia diagonalelor iar forma lor este caracteristica.

Explicatia acestor crapaturi ar fi urmatoarea: zidul este prins intr-un cadru de beton armat alcatuit din stalpi laterali si grinzile de sus si de jos, iar acest cadru, in timpul incovoierii constructiunii se deformeaza, dezvoltan­du-se in interiorul zidului o serie de eforturi de tensiune, ceea ce va provoca fisuri, caci se stie ca zidaria nu este capabila sa preia eforturi de tensiune. Miscarea oscilatorie, care provoaca deplasarea in partea opusa, va produce rupturile dupa cealalta diagonala. O a doua explicatie ar fi ca placa legata de reazemele ei a lucrat ca o membrana actionata de fortele de inertie normale pe planul ei si nu a putut sa reziste la actiunea eforturilor produse. Se stie ca rupturile in placile astfel solicitate prezinta acelasi aspect. Cred ca deteriorarile observate pot fi explicate prin ambele aceste interpretari si anume dupa cazuri.

Un caz tipic de asemenea deformatiuni il prezinta un zid exterior la o constructie din Bd. Marasti. Cladirea avand parter si etaj, cu planseu din beton armat, are in fatada un zid marginit de doua ferestre mari care prezinta in colt inca un stalp de sustinere. Zidul este crapat dupa dia­gonale iar crapaturile sunt puternice si pe toata grosimea zidului care are 42 cm. Cauza trebue atribuita fortelor taietoare mari, reprezentate prin greutatea etajului si a frontonului, care au actionat asupra portiunii acesteia de zid.

Tot in legatura cu peretii de umplutura trebue sa evidentiem modul satisfacator in care s-au comportat peretii de umplutura care au fost executati concomitent cu scheletul, astfel ca a existat o legatura puternica intre schelet si pereti. La asemenea constructiuni si scheletul din beton armat si zidariile de umplutura nu au suferit aproape nimic. Astfel, la garajul Ciclop, constructie in sistemul acesta, zidurile de umplutura executate concomitent cu scheletul s-au comportat foarte bine, spre deosebire de cele executate ulterior, care au prezentat deteriorarile caracteristice acestor ziduri.

Un defect general observat iarasi la cladirile cu schelet a fost produce­rea de degradari ca urmare a lucrarilor de instalatie. Cioplirea beto­nului armat pentru trecerea conductelor de calo­rifer, in special la stalpi si cioplirea zidurilor pentru instalarea conductelor electrice, prin desagregarea materialelor din cauza actiunii de cioplire si prin reducerea sectiunilor a provocat peste tot aparitia de crapaturi, care la zidurile subtiri au mers pana la dislocarea lor.

Ca o concluzie generala, asupra efectului pe care l-a avut cutremurul asupra stabilitatii si rezistentei constructiunilor in cadre din beton armat, putem spune ca prin efectul oscilatiilor s-au produs, la multe din ele, crapaturi sau fisuri in scheletul de beton armat. Dupa importanta si gravitatea lor, in unele cazuri intreaga stabilitate si rezistenta este grav periclitata. In altele, unde degra­darile nu sunt prea pronuntate, rezistenta nu este periclitata, insa in general stabilitatea transversala a cladirii este afectata.

Trecand la constructiile din zidarie trebuie sa relevam de la inceput elementul caracteristic al acestui fel de constructii: lipsa rezistentei la tensiune. Se stie ca, in mod obisnuit, aceasta lipsa se compenseaza prin legaturile cu fier, care trebuie puse in dreptul planseelor si se mai stie ca marea majoritate a caselor de la noi sunt lipsite de aceste legaturi. La constructiunile cu plansee din beton armat, planseul si legaturile lui asigura, prin monolitatea lui, rigiditatea intregii constructiuni.

In schimb, planseele cu grinzi metalice si in special cele cu grinzi de lemn, in loc de a asigura legatura zidurilor, au avut un rol de slabire a constructiunii. Golurile facute de capetele grinzilor in zidarie au redus sectiunea zidului, alcatuind regiuni cu rezistenta redusa in masivul de zidarie, acolo unde s-au ivit fisuri, cra­paturi si dislocari.

Si conceptia arhitectonica gene­rala a constructiunii a jucat un rol important in modul de comportare al acestora. Cladirile cu multe goluri dispuse neregulat, incat scurgerea fortelor de la partile superioare la fundatie nu se putea face direct, au avut mult de suferit si lucrul este explicabil prin com­ponentele orizontale si momentele incovoictoare dezvoltate in zidarie pentru transmiterea fortelor la fundatie. Un caz tipic in in aceasta privinta il prezinta o constructie din Str. Vasile Lascar, care desi prevazuta cu plansee din beton armat deasupra parterului, a avut in parter zidaria forfecata din cauza acestei alcatuiri irationale. Daca examinam constructiunile din zidarie in lumina celor expuse ina­inte, observam ca, in genere, constructiunile cu plansee din beton armat, asezate pe ziduri de rezistenta so­lide, s-au comportat ca un monolit, au oscilat in totalitatea lor si nu au pre­zentat dezagregari sau de­te­riorari importante. In special zidariile executate cu mortar ce cuprindea si putin ciment, nu au avut nimic de suferit.

In schimb, constructiile de acest tip care au fost executate in conditiuni rele, fie din punct de vedere al con­ceptiei, fie ca executie, au prezentat avarii insemnate. Astfel, in Str. Ana Davilla am gasit un imobil avand subsol, parter si 2 etaje cu plansee din beton armat, pre­zentand crapaturi nume­roase in toti peretii interni si externi. O examinare a imobilului a aratat ca aceasta cladire avea peretii externi din zidarie de o caramida grosime, iar toate zidurile interne de 1/2 si 1/4 caramida grosime. Pe aceste ziduri se sprijineau 2 etaje. Niciun stalp intern nu asigura rezistenta constructiunii si am ramas mirat ca fata de desgra­dinarea zidurilor si exterioare si interioare, imobilul nu s-a surpat. Mirarea mea a fost si mai mare cand am aflat ca aceasta cladire fusese conceputa si chiar con­struita de un arhitect diplomat si a atins culmea cand am con­statat ca proprietarul s-a revoltat atunci cand am propus evacuarea casei, fara consideratie la inalta situatie sociala pe care o detinea si au trebuit insistente numeroase sa-l conving pe proprietar ca spre deosebire de legile omenesti care sunt atat de schimbatoare si susceptibile de interpretari, legile naturale ale meca­nicii si rezistentei sunt ineluctabile independent de situatia si influenta omului.

Alte cazuri care ilustreaza tipurile de cladiri din zidarie alterate de cutremur sunt acelea executate in conditiuni inferioare. In genere, la asemenea case am constatat ca mortarul utilizat nu avea rezistenta necesara, ca rosturile nu erau um­plute si ca zidaria se putea desface cu mana. In aceasta pri­vinta, cred ca lipsa cantitatii suficiente de var, un nisip murdar, utilizarea de caramizi prafuite, explica motivele pentru care aceste zidarii prezentau o dezagregare remarcabila. La con­structiile de executie recenta poate ca si faptul ca mortarul de var nu a avut timpul sa se carbonateze complet sa fi contribuit la aceasta alterare.

Este evident ca la aceste cladiri deformatia nu s-a produs ca pentru un monolit. Lipsa de rigiditate si de coeziune intre caramizi au facut ca deformatiunile individuale ale pere­tilor sa intre in joc iar diferitele elemente constitutive ale cladirii, peretii, stalpii si pilastrii de zid, sa capete vibratii proprii, care fiind in disonanta au marit efectul dezagregarii.

Cum am mentionat mai sus planseele din lemn si chiar cele cu grinzi metalice nu au putut asigura legatura constructiei. In special grinzile de lemn au redus sectiunea zidului in dreptul lor, ceea ce a facut ca zidul de deasupra sa nu aiba o baza si­gura de rezistenta si deci, nici stabilitatea necesara.

La multe cladiri, prin efectul fortei taietoare, in dreptul planseelor s-au produs crapaturi, deplasari ale grinzilor, dislocari de caramizi si chiar deplasarea zidului superior.

Din cauza lipsei de legaturi a zidurilor la aceste cladiri, s-a mai observat un fapt foarte frecvent. La imbinarea zidurilor s-au produs crapaturi si adeseori, sau a cazut coltul sau au cazut peretii ramanand coltul intact. Aceste crapaturi cred ca trebuie atribuite dife­rentelor de vibratie intre cei 2 pereti. Perioadele de oscilatie fiind diferite pentru panourile de zid, apareau deformatii locale, care intrecand slaba rezistenta la tensiune a zidariei producea fisurarea.

(Va urma) 

Autor:
prof. Aurel A. Beles 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 125 – mai 2016, pag. 60