Reabilitarea si refunctionalizarea unei cladiri existente din zidarie simpla. Studiu de caz

Mentinerea in exploatare a patrimoniului construit istoric impune masuri de interventie si consolidare care sa garanteze siguranta ocupantilor dar si pe a cladirilor in sine. In cele ce urmeaza vom analiza situatia unui imobil localizat in zona istorica a municipiului Timisoara, in situl urban „Cetatea Timisoara”, imobil reprezentativ din punct de vedere al tipologiei structurale pentru aceasta zona a vechii cetati. Asa cum preciza arh. SZORAD Romeo, „cladirea se incadreaza in stilul eclectic specific sfarsitului de secol XIX, inceput de secol XX” (ARTPLAN S.R.L. – Memoriu de arhitectura, Proiect nr. 361/2020. Din punct de vedere arhitectural, imobilul este impartit astfel: spatii de depozitare la subsol, spatii comerciale la parter si locuinte la nivelul etajului 1; podul este necirculabil.

La solicitarea asociatiei de proprietari, care a dorit o reabilitare a fatadei si a acoperisului, in primul rand din considerente estetice, cladirea a trecut printr-o procedura de evaluare in vederea refunctionalizarii si aducerii sale la un nivel sigur de capacitate portanta. In continuare vom prezenta in detaliu evaluarea efectuata conform P 100-3/2019, procedurile stabilite in vederea reabilitarii acestor tipuri de cladiri, metodele aplicabile de crestere a rigiditatii planseelor la actiuni in planul lor si analizele efectuate in vederea stabilirii detaliilor de consolidare optime, proiectate ulterior si aplicate pe baza experientei autorilor privind abordarea, proiectarea si executia consolidarilor structurale extinse pentru structurile de zidarie simpla.

Date tehnice despre cladire

Reabilitarea propusa de catre beneficiari a implicat o evaluare completa a cladirii, prin prisma vechimii sale, precum si prin prisma degradarilor constatate la vizita preliminara.

Tipologie structurala

Fundatiile cladirii sunt realizate din zidarie de caramida plina, conform studiului geotehnic nr. 694/2019, intocmit de GTF PROJECT ENGINEERING S.R.L.

Structura portanta verticala este alcatuita din pereti structurali din zidarie de caramida plina, nearmata. Procentul de pereti la nivelul sectiunii de incastrare (planseu peste subsol) este de 13,05% pe directie longitudinala si de 9,75% pe directie transversala.

Planseele sunt realizate in doua sisteme structurale distincte:

• planseul peste subsol este realizat din bolti de zidarie simpla;
• planseele peste parter si peste etaj sunt realizate din grinzi de lemn.

Degradari si neconformitati identificate

In urma vizitei la fata locului a echipei de investigare, au fost identificate urmatoarele zone cu defecte, precum si urmatoarele neconformari structurale:

Fundatii:

• zone cu infiltratii de apa la nivelul fundatiilor si peretilor de subsol;
• prezenta unui camin aferent incalzirii centralizate a orasului, camin prin care a patruns in subsolul cladirii apa din sistemul de termoficare; nu a fost identificata o avarie a sistemului de termoficare, dar a fost observat traseul de scurgere a apei dinspre camin si in subsolul cladirii, trecand prin peretele exterior (fig. 1).

Pereti:

• mai multe zone in care asezarea neconforma a hornurilor la intersectiile de pereti nu permite realizarea unei continuitati a peretilor in respectivele zone de intersectie (fig. 2);
• mai multe zone in care continuitatea peretilor pe verticala nu este asigurata, existand pereti in suprastructura ce descarca direct pe elemente de planseu (grinzi inglobate) si/sau prin efectul de bolta dezvoltat in zidarie;
• bolti de zidarie (la parter) a caror rezemare nu este realizata in totalitate pe montantii de zidarie; astfel, latimea reazemelor boltilor iese in exteriorul sectiunii montantilor de zidarie, cauza probabila fiind o interventie de largire a gabaritului de acces in acele zone (fig. 3).

Plansee:

• planseele de lemn de la cotele +3,57 m, respectiv +7,30 m nu asigura comportarea de saiba rigida, in conformitate cu recomandarile din normele actuale de proiectare pentru cladiri; astfel, comportarea structurii in cazul unui eveniment seismic este considerata a fi nesatisfacatoare, existand posibilitatea cedarii premature a anumitor elemente structurale (montanti sau pereti de zidarie).

Sarpanta:

• imbinari intre elementele de lemn realizate cu scoabe si cuie de lemn (fig. 4);
• capete de grinzi si anumite zone (locale) de elemente degradate;
• lipsa continuitatii unor tiranti / corzi de lemn, lucru ce nu a permis o distribuire corespunzatoare a eforturilor date de impingerea laterala a sarpantei si a condus la avarierea unui perete la etajul cladirii.

Scari si cursive:

• unele scari realizate din zidarie si lemn sunt degradate si prezinta avarii structurale (fig. 5);
• cursivele de acces de la nivelul etajului (curtea interioara) prezinta degradari structurale si anumite interventii de consolidare artizanale realizate de-a lungul timpului (fig. 6).

Evaluarea imobilului

Ipoteze de evaluare

Tipul evaluarii este dictat de normativul P 100-3 [1], fiind vorba de metodologia de nivel 2, asa cum este ea descrisa in capitolul D.3.1.

Insa, prim prisma necesitatii realizarii unei saibe rigide la nivelul planseelor imobilului si avand in vedere ca solutia de consolidare a cuprins realizarea acestei saibe rigide, a fost realizata o evaluare a imobilului in vederea atingerii unei clase de risc seismic RsIV, de comun acord cu beneficiarii.

Evaluarea infrastructurii nu a relevat depasiri ale capacitatii portante a terenului de fundare sub talpi, drept care nu au fost propuse solutii de interventie privind consolidarea fundatiilor existente.

Rezultatele analizelor privind rigiditatea planseelor din lemn

Solutia propusa pentru realizarea unei saibe rigide la nivelul planseelor din lemn a fost cea a rigidizarii acestora prin utilizarea unor platbande metalice de contravantuire orizontala, in planul planseelor.

Norma de proiectare [1] prevede, in capitolul 8.4.1. alin (9), drept conditii generale pentru saibele rigide, urmatoarele: „Planseul […] poate fi considerat rigid in plan orizontal daca, atunci cand este modelat cu flexibilitatea sa reala in plan, deplasarile orizontale calculate in situatia de proiectare seismica nu depasesc nicaieri cu mai mult de 10% deplasarea orizontala absoluta corespunzatoare”.

Programul AxisVM X5 [2] a fost utilizat pentru a fi astfel studiata capacitatea de deformare a planseului din grinzi de lemn (19×19/20), consolidat prin mai multe variante, capacitate raportata la deformabilitatea unui planseu din beton, similar ca geometrie in plan (fig. 7):

– Model 1: fasie planseu din beton, grosime 10 cm, latime 1,00 m;

– Model 2: planseu cu grinzi din lemn, consolidat superior cu un sistem de platbande dispuse ortogonal (4×20);

– Model 3: planseu cu grinzi din lemn, consolidat superior si inferior cu cate un sistem de platbande dispuse ortogonal (3×40).

Rezultatul calculului plan efectuat pe o fasie unitara a relevat faptul ca este nevoie de o contravantuire solida a grinzilor de lemn (Model 3), diferenta de deplasare fiind sub 10% din deplasarea planseului din beton considerat echivalent (fig. 8).

Documentatia tehnica de interventie

Principiile de consolidare

Avand in vedere deficientele constatate, au fost dispuse urmatoarele masuri principale de interventie:

Fundatii si subsol:

• Eliminarea surselor ce pot duce la aparitia infiltratiilor;
• Turnarea unei pardoseli din beton armat (min. 10 cm, plasa SPPB Φ5, 100×100).

Peretii structurali:

• Camasuirea tuturor peretilor de zidarie fisurati;
• Consolidarea prin camasuire a tuturor peretilor de zidarie de la etaj ce nu descarca pe pereti la nivelul parterului;
• Anularea cosurilor de fum realizate in grosimea peretilor.

Planseele cu grinzi din lemn:

• Consolidarea cu platbande metalice a planseelor cu grinzi de lemn;
• Consolidarea boltilor fisurate.

Sarpanta:

• Verificarea si consolidarea tuturor imbinarilor elementelor sarpantei;
• Consolidarea capetelor de grinzi de lemn degradate;
• Inlocuirea elementelor de lemn degradate;
• Consolidarea punctuala a zonelor cu cedari locale.

Scarile de acces si cursivele interioare:

• Inlocuirea scarilor de zidarie care permit accesul intre etaje;
• Desfacerea si refacerea tuturor cursivelor, cu utilizarea unor profile metalice similare.

Principalele detalii de consolidare

Plansee lemn:

Pe baza evaluarii prezentate mai sus, a fost aleasa – ca sistem de consolidare a planseului – solutia cu cate 2 platbande ortogonale x (3 mm x 40 mm).

Au fost studiate cateva solutii alternative de asezare a acestor platbande, cu conditia pastrarii aceluiasi nivel de deplasare laterala. A fost modelat un panou de planseu (6,00 m x 6,00 m), in mai multe variante de dispunere ortogonala a platbandelor (6×40), la distanta de ≈70 cm interax:

– Varianta 1: tipar complet (fig. 9);

– Varianta 2: tipar perimetral lat (fig. 10);

– Varianta 3: tipar perimetral ingust (fig. 11);

– Varianta 4: tipar fasii diagonale principale (fig. 12).

In urma compararii modelelor studiate, a fost adoptata masura aplicarii Variantei 1 de consolidare (tiparul complet), deoarece a prezentat cea mai buna rigiditate, normalizata la deplasarea orizontala, in raport cu Varianta 2 (+20%), Varianta 3 (+873%) sau Varianta 4 (+42%).

Pereti fara continuitate pe verticala:

Discontinuitatea pe verticala a peretilor a fost cauzata in principal de umplerea cu zidarie a unor bolti initiale de trecere (fig. 13). Astfel, au fost create noi compartimentari, care insa descarca fie pe grinzi metalice, fie pe grinzi de lemn; in ambele cazuri au fost identificare fisuri in acesti pereti de umplutura.

Masura propusa pentru consolidare a dorit sa asigure descarcarea corecta a greutatii acestor zidarii, catre peretii structurali principali ai cladirii. Astfel, au fost propuse camasuiri si introduceri de tiranti de sustinere a zonei de umplutura, asa cum se poate vedea in figura 14.

Sarpanta:

In zona axului 1 al cladirii, a avut loc o cedare locala a unei corzi de sarpanta, in timp, din cauza unei alcatuiri necorespunzatoare (fig. 15).

In acest caz a fost propus un nou sistem de asigurare si agatare a corzii sarpantei, prin introducerea unui sistem de tiranti metalici, descarcati pe cosoroabele existente.

Zona perete desprins de structura:

In axul 1, la etajul cladirii, peretele a fost impins in urma cedarii unei corzi a sarpantei, fapt ce a cauzat aparitia unor fisuri in perete si a unei usoare deviatii de la verticala, pe nivelul etajului.

Consolidarea a urmarit stabilirea unei legaturi structurale mai puternice intre peretele avariat si peretii perpendiculari pe acesta, prin camasuiri si prin asigurarea unei armari de continuitate la nivelul intersectiilor acestor pereti structurali.

Cursive interioare:

Zonele de acces catre apartamentele de la etaj sunt realizate cu ajutorul unor cursive, care, pe fondul expunerii indelungate la intemperii, au suferit o serie de degradari in timp: profile metalice corodate excesiv, elemente din beton/piatra degradate s.a. Au fost identificate si cateva zone consolidate artizanal, ceea ce inseamna ca au existat si cedari locale ale acestor structuri.

Ca metoda de interventie a fost propusa desfacerea si refacerea acestor cursive, intr-o solutie similara cu cea initiala (fig. 19).

Concluzii

Mentinerea in exploatare a patrimoniului construit existent este un deziderat al comunitatilor ce se bucura de aceste imobile sau ansambluri de imobile care pastreaza identitatea cartierelor istorice ale oraselor.

Asa cum a fost precizat si in introducere, imobilul analizat face parte din situl urban „Cetatea Timisoara”, fiind o cladire reprezentativa din punct de vedere al tipologiei structurale pentru aceasta zona a vechii cetati.

Necesitatea lucrarilor de interventie a fost evidenta inca din faza vizitelor preliminare, aceasta stare de fapt fiind confirmata apoi prin analizele efectuate. Astfel, au rezultat ca fiind necesare mai multe masuri de interventie structurala, cele mai importante fiind descrise detaliat in acest articol, in scopul imbunatatirii cunostintelor privind detaliile aplicabile in aceste tipuri de consolidari.

Bibliografie

[1] P 100-3/2019 – Cod de proiectare seismica – Partea a III-a – Prevederi pentru evaluarea seismica a cladirilor existente, publicat in Monitorul Oficial al Romaniei, nr. 1003 din 13.12.2019;

[2] AxisVM X5 – Program de elemente finite pentru calculul structurilor – (https://www.consoft.ro/axisvm/)

(Din AICPS Review 2/2021)

Autori:

conf. univ. dr. ing. Cosmin Al. Daescu – Universitatea Politehnica Timisoara, Facultatea de Constructii

ing. dipl. Catalin Calbas – DACCONS S.R.L., Timisoara

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 194 – august 2022, pag. 54