expertiza consolidare

7/27/2019 expertiza consolidare

1/15

CONSOLIDARE , RESTAURARE,REPARAII CAPITALE I AMENAJARE

CASA SOFIAN - BOTOANI

Adrian MIHALACHEOvidiu ALEXIEVICI

Dan VASILESCU

1. Date generaleCldirea CASA SOFIAN din Botoani (monument 07.B.019 i BT

- II - m - A - 01867 , Cod LMI2004) a fost construit la sfritul secolului alXIX-lea (1894) de ctre Neculae Sofian, n incinta parcului unde era i o cascu portic din anul 1800. n cldire a funcionat pn n anul 1947 InstitutulNeculae Sofian cu coli practice pe diferite moii din judeele Botoani iDorohoi. Dup anul 1947 aceast cldire a fost utilizat ca Leagn(Cmin

de copii), Grup colar i Centru de plasament. Dup 1947 Casa cu portic a fostdemolat i s-au realizat cldiri noi precum un Grup colar i respectivLiceul Pedagogic N. Iorga. ncepnd din anul 2002, conform Hotrrii C. J.Botoani (nr. 42/2002) cldirea CASA SOFIAN a fost atribuit MitropolieiMoldovei i Bucovinei ca CENTRU CULTURAL ECUMENIC.

2. AmplasamentAmplasamentul este n centrul municipiului Botoani - strada I. C.

Brtianu (fost Vntori) i are stabilitatea local i general asigurat . nconformitate cu prevederile normativului P100 - 92 (96) este n zon seismicE cu Ks = 0,12 i perioad de col Tc = 0,70 sec.

Construcia se ncadreaz n clasa de importan III, cu a = 1,0.Amplasamentul este n zona C ncrcri date de zpad conform

STAS nr. 10101 /21- 92 i zona C ncrcri date de vnt conform STAS10101/20-90.

Stratificaia terenului este:- sol vegetal i umpluturi de pmnt de 0,80 - 1,50 m;- pachet argilos loessoid, de 5,00 + 6,00 m;- strat granular permeabil saturat de 3,50 + 4,20m;- argil stratificat lamelar cu pungi i filme de nisip de 6,50 + 7,00 m.Apa subteran se afl la peste 12,0 m adncime.

Adncimea de nghe este de 1,00 m .


2/15

2

Stratificaia terenului n zona cldirii (interior) este:- pardoseal din beton de 0,05 - 0,07 m;- un orizont argilos - prfos loessoid sensibil la umezire de 5,00 6,00

m;- nisip prfos cu trecere n nisip de 4,20 4,40m;- argil cafenie plastic vrtoas cu intercalaii i pungi de argil

prfoas i nisip de 6,95 7,00 m.- argil marnoas degradat n situ, de 1,00 2,00 m;- argil marnoas.Terenul de fundare este pachetul argilos loessoid (P 7 / 2000 ).Capacitatea portant la nivelul cotei de fundaie pentru fundaiile

continue de 0,80 m lime este de 14.800 15.200 daN/m.Conform cercetrilor efectuate n anul 2005, se menioneaz c stratul

de pmnt de sub fundaii i de sub pardoseala de la demisol are umiditatea depeste 18%, valoare foarte ridicat pentru teren sensibil la umezire. Nivelulridicat al umiditii este datorat funciunilor de la demisol - central termic,spltorie, ct i pierderilor din reelele de ap.

3. Descriere cldireCldirea CASA SOFIAN din Botoani este cu demisol de 3,70 m

nlime, parter i pod i are dimensiunile n plan de 29,65 x 31,20 m.Intrarea principal este pe platforma din vest (faada principal), iar

pe faadele laterale exist cte o scar exterioar de acces la demisol i parter.n faada posterioar este de asemenea o scar de acces la demisol i parter, iarn zona col nord-est este o scar de acces n verand.

Faadele sunt cu o arhitectur special (decoraii etc.). Construcia fostrealizat la sfritul secolului al XIX-lea.

Sistemul structural la demisol este alctuit din:- pereii exteriori din zidrie de piatr cu mortar de var, cu limi de 65

i 69 cm;- pereii interiori din zidrie de crmid plin cu mortar de var, cu

limi de 30, 50, 65, 69 i izolat de 98 cm;- planee din boli de crmid cu profile (I) din metal;- planee cu grinzi i tavane din lemn. n golurile de ferestre i ui sunt

buiandrugi - arcade din crmid sau din metal (profile), iar la golurile detrecere cu dimensiuni mai mari grinzi compuse din profile metalice. Sistemulstructural la parter este alctuit din:

- pereii din zidrie de crmid plin cu mortar de var;

- pereii exteriori, au dimensiunile de 50, 69 cm;


3/15

3

- pereii interiori au dimensiunile de 35, 45 , 50 i 60 cm;- planee cu structura din lemn (grinzi) i tavan. n golurile de ferestre

i ui sunt buiandrugi - arcade din crmid sau din metal (profile), iar lagolurile de trecere cu dimensiuni mai mari grinzi compuse din profile metalice.

Fundaiile sunt din zidrie de piatr cu limi de 0,80 1,20 m.Adncimea (cota) de fundare este - 4.65 (- 4,70) cu excepia pereilor

din faada posterioar, unde este de - 5,00 fa de cota + 0,00 i cca 0,85 m fade cota pardoselii demisolului. n comparaie cu cota terenului amenajat actual,cota de fundare este la cca 2,00 m.

nlimea liber a parterului este de 4,50 i 5,00 m, iar la holul centralde 7,00 (8,00) m.

nlimea total a parterului (cu nchidere planeu) este de cca 5,50 m.Scrile de acces n cldire sunt cu trepte din gresie.Scara interioar de acces la etaj i n pod este din lemn de stejar.arpanta este din lemn ecrisat, astereal din scndur i nvelitoare

din tabl zincat i solzi de ardezie.Peste holul central este un luminator elipsoidal cu structura din profile

metalice i grinzi secundare din lemn, iar la partea superioar acoperi cuferme metalice i sticl.

nclzirea a fost iniial cu sobe i couri de fum incluse n ziduri, iardup 1947 s-a realizat nclzire central cu combustibil lichid.

Se menioneaz c perimetral cldire, prin exterior este realizat uncanal de aerare de 60x150 cm sub trotuare, cu guri de 15 x 15 cm, prin pereiide elevaii.

Trotuarele sunt din dale de piatr cu zone reparate, mozaic turnat i cuciment sclivisit i cu borduri.

Aleile carosabile de acces sunt pavaje din piatr de ru.Din cercetrile efectuate i prezentate n Studiul geotehnic rezult c

portanta terenului la nivelul cotei de fundare (sub fundaii) este de:- plim = 186 + 204 kPa (GF);- peritic = 257 + 268 kPa (GS).

4. Observaii privind cldireaCercetrile efectuate s-au realizat avnd releveul construciei ntocmit

de Ovidiu ALEXIEVICI.Construcia CASA SOFIAN din Botoani are structura din perei

realizai din zidrie de piatr i ziduri de crmid plin cu mortar de var lademisol i din perei din zidrie de crmid plin cu mortar de var la parter.

Planeele sunt n sistemul boli din crmid cu profile metalice la


4/15

4

parter i din lemn cu grinzi i tavane la parter.Elevaiile de pe contur cldire sunt din zidrie de piatr.Fundaiile cu lime de 0,80 + 1,20 m sunt din zidrie de piatr cu

liant var.Pereii interiori de la demisol sunt din zidrie de crmid plin.Pereii de la parter sunt din zidrie de crmid plin cu mortar din

var. Construcia s-a realizat din zidrie de crmid plin cu determinride rezisten medie la compresiune de 2,94 N / mm2 i rezistena minim de2,60 N / mm2, respectiv rezistena medie la ncovoiere de l,35N/mm2 irezistena minim de 1,23 N/mm2.

Se menioneaz c pentru crmizi de marca 50 , rezistena medie lacompresiune este de 5,00 ... 7,50 N / mm, iar rezistena minim de 2,60 N /mm, respectiv rezistena medie la ncovoiere de 1,50 N/mm, iar rezistenaminim de 0,75 N/mm.

Pentru verificarea prin calcul se apreciaz c se poate considera lalimit marca 50 i clasa C3 (greutatea specific aparent de 1540 Kg / m) n

conformitate cu rezultatele din Anexa nr. 1 STAS 456 - 86.Liantul utilizat este un mortar cu nisip argil var, care va fi asimilat n

calcul cu rezistena mortar Ml0z.Cldirea s-a realizat ntre anii 1894 - 1895 i a suportat mai multe

cutremure majore, ca:- 6 octombrie 1908, cu magnitudine (M) de 6,8 i intensitate de 8 (pe

scara de 12 grade);- 29 martie 1934, cu magnitudine de 6,9 i intensitate de 8;- 10 noiembrie 1940, cu magnitudine de 7,4 i intensitate de 9;- 4 martie 1977, cu magnitudine de 7,2 i intensitate de 9;- 30-31 august 1986, cu magnitudine de 7,0 i intensitate de 7 - 8;- mai 1990, cu magnitudinea de 6,6 - 6,8 i intensitate de 6 - 7.Se menioneaz c s-au efectuat unele lucrri dup anul 1947, dar prin

amplasarea centralei termice i a spltoriei la demisol, pierderile de ap aucondus la creterea umiditii terenului de la nivelul fundaiilor. Cercetrileefectuate arat c la structura de rezisten au aprut:

- degradri locale n perei;- fisuri izolate;- degradri locale la perei faade cu tencuiala desprins;- zone perei cu umiditate ;- planee i tavane din lemn cu zone degradate i zone local prbuite;

- arpanta cu poriuni putrede, degradate, respectiv zone ntrite,


5/15

consolidate artizanal.Se remarc c elementele structurale de la partea superioar a golurilor

de ferestre sunt n varianta boli din crmid, iar golurile de trecere (ui) suntn varianta boli sau profile metalice. Profilele metalice sunt n mare partecorodate, degradate.

Trotuarele sunt necorespunztoare.

Scrile interioare ale cldirii prezint degradri locale pe zone extinse.Scrile exterioare inclusiv elementele laterale sunt degradate total.Soclul cldirii care este din zidrie din piatr prezint degradri.Sistematizarea vertical n jurul cldirii este necorespunztoare i

prezint local tasri.Din figurile 1-4 se observ degradri locale (inclusiv fisuri i crpturi)

i pe zone extinse la pereii faadelor cu tencuieli desprinse, decoraiunidesfcute i poriuni cu umiditate.

Elevaia zidurilor exterioare (soclul) cu zidrie din dale de piatrprezint degradri pe zone extinse.

n zonele cu tencuieli exterioare local desprinse se observ c zidurile

sunt realizate din crmizi pline cu zone degradate datorit umezelii sau careau fost zidite necorespunztor cu liant (mortar) argil nisip cu var.

Fundaiile continuepentru zidurile portante sunt din zidrie de piatri au limi mai mari cu 5-10 cm fa de dimensiunile zidurilor.

Cota de fundare se afl la 0,85 1,35 m de la cota demisolului dar laadncimi mai mari fa de adncimea de nghe a zonei, care este de 1,05 m.

Acoperiul cu zona de luminator are elemente din profile metalice(grinzi, ferme) cu zone degradate.

5. Evaluarea capacitii de rezisten Metode de investigareutilizate sunt:

- E 1 - evaluarea calitativ;- E2 - metode de calcul pentru evaluarea capacitii de rezisten.n cadrul evalurii calitative (E1) s-a urmrit modul de comportare a

construciei la cutremurele anterioare, la aciunile din exploatare - ncrcrigravitaionale, etc. Astfel s-a ntocmit releveul construciilor, respectiv releveuldegradrilor i avariilor i s-a cercetat cldirea la interior i exterior.

Evaluarea calitativ (E1) s-a ntocmit pentru sistemul structural i s-a stabilit modul de respectare a prescripiilor actuale - P 2 - 85 i P 100 - 92(96) pentru acest tip de structur, amplasat n zon seismic de grad 7 (Ks =0,12).

In cadrul evalurii analitice (E2)prin calcul se utilizeaz o metod

5


6/15

analitic de calcul simplificat pentru determinarea ncrcrilor seismiceneconvenionale de calcul (Scap) i a ncrcrii seismice convenionaleconform metodologiilor de calcul a structurilor din zidrie, conform P 2 - 85, P 100 - 92(96), STAS 10107/0 - 90 i STAS 10109/1-82.ncrcrilegravitaionale, masele de nivel i dimensiunile geometrice ale ansambluluistructural i ale elementelor componente s-au luat n calcul n conformitate cusituaia existent. Datorit unui grad mare de incertitudine n ceea ce privetestabilirea parametrilor geometrici i mecanici ai modelului de calcul, nu sejustific un procedeu de calcul sofisticat. n acest sens la evaluarea capacitiide rezisten actuale se utilizeaz o metodologie n care se folosetecoeficientul D- coeficient de degradare n timp. Coeficientul de degradaren timp D ia n consideraie efectul diminurii capacitii de rezisten i aleperformanelor antiseismice ale cldirii care se exprim cu relaia:

D = Dl x D2 x D30,5 < D > 1,0 , unde:

Dl - coeficient n funcie de deteriorrile n timp ale elementelor

structurale, clasificate n concordan cu prevederile STAS 3684 - 71:

Clasificarea avariilor dup STAS 3684 + 71: avarii uoare; avarii moderate; avarii importante; distrugeri.D2 - coeficient prin care se ia n considerare influena reparaiilor i

consolidrilor efectuate asupra cldirii; D2 = 0,85 -1,00 cnd nu au fostnecesare consolidri sau cnd acestea s-au efectuat dup proiect avizat D2 =1,00.

D3- coeficient care ine seama de numrul de cutremure cu grad deintensitate mai mare dect 6 pe scara MKS care au afectat cldirea; D3 = 0,75- 1,00.

Pentru corectarea i aducerea n concordan cu situaia actual acapacitii de rezisten coeficientul D s-a evaluat astfel:

Dl = 0,90D2 = 0,95

D3 = 0,85D = 0,90 x 0,95 x 0,85 = 0,72675

6

Grad mediu Lipsa degradri 1 2 3 4 5 .

D1 1,0 0,95 0,90 0,85 0,70 - -


7/15

Verificarea (calculul) capacitii de rezisten la aciunea ncrcrilororizontale pentru construcia analizat s-a realizat n dou ipostaze:

- varianta 1 - cu schema de calcul n care se consider elementelestructurale de tip consol vertical cu baza (ncastrarea) la nivelul superior alfundaiilor continue (cota - 3,70) cu masele distribuite n dreptul planeelorde peste demisol , respectiv de peste parter;

- varianta 2 - cu schema de calcul n care se consider elementelestructurale de tip consol vertical cu baza (ncastrarea) la nivelul superior alplaneului de peste demisol (cota + 0,00), respectiv un pendul cu masaconcentrat n dreptul planeului de peste parter.

Caracteristici materiale - rezistena zidriei s-a considerat avnd labaz prevederile STAS 10109/1 -82, considernd crmizi de marc 50 imortar de rezistena Ml0z.

Determinarea ncrcrilor seismice orizontalencrcrile care acioneaz se calculeaz n conformitate cu normativul

P 100 - 92, avnd n vedere c aceast construcie se afl n zona seismic E,astfel:

Scalculat = c . Gc = . ks . . . , unde:c - coeficientul seismic global;G - rezultanta ncrcrilor gravitaionale; - coeficient de importan al construciei funcie de clasa de

importan a acesteia;ks - coeficient funcie de zona seismic de calcul; - coeficient de amplificare dinamic, funcie de compoziia spectral

a micrii seismice n amplasament; - coeficient de reducere a efectelor aciunii seismice innd seama de

ductilitatea structurii, de capacitatea de redistribuie a eforturilor, de pondereacu care intervin rezervele de rezisten neconsiderate n calcul, precum i deefectele de amortizare a vibraiilor, altele dect cele asociate structurii derezisten;

- coeficient de echivalen ntre sistemul real i cel cu un singur gradde libertate.

Varianta 1 - Gseism = 1365,0 tS-a considerat:

= 1,00ks = 0,12 = 2,50

= 0,30

7


8/15

= 0,853c = 1,00 x 0,12 x 2,50 x 0,30 x 0,853 = 0,07677 Scalculat =0,07677 x 1365,0 = 104,791 Snecesar = 1,5 x 104,79 = 157,181

Varianta 2 - Gseism = 631,0 tS-a considerat:

= 1,00

ks - 0,12 = 2,50 = 0,30 = 1,00c = 1,00 x 0,120 x 2,50 x 0,30 x 1,00 = 0,09 Scalculat =0,09x631,0 = 56,79t Snecesar = 1,5 x 56,79 = 85,18 t

Determinarea capacitii de rezisten minime pe direciatransversal i longitudinal

Pentru direciile transversal i longitudinal la elementele verticale s-a stabilit fora tietoare capabil total, iar capacitatea de rezisten la nivelulparterului este:

D x m x TciScapabil = , unde:

D=coeficientul degradrilor n timp;m=coeficientul condiiilor de lucru (tab. 11 , P 2 - 85 );Tci=fora tietoare de rezisten minim a elementului i; = coeficientul ncrcrii prin care se ine seama de efectul torsiunii.Determinarea gradului nominal de asigurare la aciuni seismice R se

efectuiaz cu relaia:Scapabil

R =

SnecesarScapabil - ncrcarea seismic convenional capabil a construciei

(fora tietoare seismic de baz) determinat conform prevederilornormativului P 100 - 92 (96);

Snecesar - ncrcarea seismic convenional (fora tietoare seismicde baz) considernd construcia existent repectiv ca o construcie nou.

Calculul capacitii de rezisten s-a efectuat prin evaluarea foreitietoare capabile minime din solicitrile la compresiune excentric (TCM), laforfecarea rostului orizontal (TCF) i la eforturi principale de ntindere (TCP),utiliznd relaiile din normativul P 2 - 85.

Astfel, pentru gradul nominal de asigurare la aciunea ncrcrilor

seismice (R) rezult urmtoarele valori:

8


9/15

varianta 1 : RT = 0,220, respectiv RL = 0,208;varianta 2 : RT = 0,403, respectiv RL = 0,393,fa de valoarea minim admis Rmin = 0,50 (P 100 - 92 / 96) pentru

cldirile din clasa de importan III.Din cercetrile, investigaiile i analizele efectuate prin calcul n

vederea stabilirii gradului de extindere a msurilor de intervenie i a

gradului de urgen a acestora se propune ncadrarea construciei n clasade risc seismic Rs II corespunztor construciilor la care probabilitatea deprbuire este redus, dar la care sunt ateptate degradri structurale majore laun cutremur avnd intensitile corespunztoare zonei seismice (E) de calcul[cutremurului de calcul conform P 100 - 92 (96)].

6. Lucrri de consolidaren vederea exploatrii construciei n condiii normale de siguran, n

Expertiza tehnic s-au propus urmtoarele:la demisol realizarea de intervenii care s confere pentru aceast zon

- fundaii, perei, planeu, o rigiditate i rezisten corespunztoare pentru a seputea obine varianta 2 - cu schema de calcul n care elementele de structur

de tip consol vertical s fie cu baza la nivelul planeului de la cota + 0,00;prevederea de msuri la nivelul demisolului i parterului care s

conduc structura cldirii n zona construciilor de risc seismic RsIII - RsIV(plane nr. 20 -r 22).

Astfel, pentru demisol se propune:* prevederea nlturrii actualului beton din stratul suport i a

pmntului de umiditate sporit pe o grosime de cea 60 - 70 cm;* introducerea prin injectare n masa(volumul) fundaiilor de mortar

de ciment fluid marca300;* prevederea de incizii metalice 4 - 6 /m n fundaii, inclusiv crearea

de lcauri i legarea cu zona nou de fundaie;* mrirea limii fundaiilor cu 25 - 20 cm n corelare cu peretele de

beton nou prevzut;* realizarea unei umpluturi din pmnt sortat la umiditate optim i

bine compactat dup executarea mririi fundaiilor;* desfacerea tencuielilor existente de la interior;* repararea local a zonelor degradate sau zidite necorespunztor;* blocarea, eventual micorarea unor goluri prin zidrie, sau cu

realizarea unor stlpiori din beton armat;*prevederea de buiandrugi din beton armat la golurile de ferestre i

ui;

* proiectarea de cadru nchis (pe contur) din beton armat n zona

9


10/15

golurilor de trecere prin perei;* injectarea fisurilor din perei;* introducerea prin injectare n masa(volumul) fundaiilor de mortar

de ciment fluid marca 300;* desfacerea planeului de peste demisol;* prevederea la interior a unui perete din beton armat n grosime de 12

- 15 cm, ataat peretelui exterior din piatr;* prevederea de perei din beton armat de 10 - 12 cm pe ambele fee alepereilor din zidrie de crmid portani interiori;

* introducerea de incizii metalice 4 - 6 / m n pereii portani pentrulegarea cu pereii din beton nou prevzui;

* blocarea golurilor de la courile de fum cu beton;* realizarea la cota - 0,05 a unui planeu din beton armat cu grinzi i

centuri perimetrale camerelor (ce vor avea legturi - continuitate la margine in cmp.

Pentru parter se propune:* desfacerea tencuielilor existente de la interior;

* repararea local a zonelor degradate sau zidite necorespunztor;* blocarea, eventual micorarea unor goluri prin zidrie sau cu

realizarea unor stlpiori din beton armat;* prevederea de buiandrugi din beton armat la golurile de ferestre i

ui;* proiectarea de cadru nchis (pe contur) din beton armat n zona

golurilor de trecere prin perei;injectarea fisurilor din perei;* introducerea prin injectare n masa(volumul) fundaiilor de mortar

de ciment fluid marca300;* blocarea golurilor de la courile de fum cu beton;* desfacerea , analizarea i nlocuirea parial sau total a planeelor

din lemn de peste parter;* prevederea unei reele de legturi orizontale (centuri) sub grinzile de

la planeu;* refacerea planeelor din lemn n concordan cu structura arpantei.Pentru arpanta - pod se propune:* repararea local a zonelor degradate sau zidite necorespunztor;* nlocuirea elementelor degradate de la arpant (popi, grinzi, pane,

cpriori, etc.) cu elemente de dimensiuni similare ;* repararea nvelitorii i a elementelor componente .

Pentru scri - accese se propune:

10


11/15

* desfacerea elementelor de la accese, scri, etc.;* refacerea acestora la dimensiunile iniiale;* refacerea sistematizrii verticale cu prevederea de trotuare i rigole

cu pante corespunztoare.Alte lucrri:* refacerea faadelor;

* legarea, ancorarea corespunztoare a ornamentelor.Se va evitaprevederea la demisol a unor funciuni cu surse de ap, iarevacuarea apelor din canalizare se va realiza n conformitate cu prevederile dinNormativulpentru fundarea construciilor pe pmnturi sensibile la umezire(proiectarea, execuie, exploatare) - indicativ P 7 - 2000.

n baza calculelor efectuate, prin realizarea lucrrilor menionatevor rezulta pentru gradului nominal de asigurare la aciunea ncrcrilorseismice valori de:

RT = 0,615 , respectiv FT = 0,684 , fa de valoarea minim admisRmin = 0,50 (P 100 - 92 / 96) pentru cldirile din clasa de importan III.

7. Concluzii

Construcia analizat este amplasat n Municipiul Botoani ntr-ozon cu stabilitatea local i general asigurat.

n vederea reabilitrii construciei s-au propus lucrri de consolidarecare s conduc la realizarea unui demisol cu rigiditate ridicat comparativ curestul cldirii, ceea ce asigur valabilitatea ipotezei de consolidare ca schemde calcul elemente structurale de tip consol vertical cu baza la nivelulplaneului din beton armat de peste demisol, cota + 0,00.

Interveniile propuse nu aduc modificri la dimensiunile, forma iproporiile actuale, care definesc arhitectura interioar i exterioar a cldirii.

Dup consolidare , prin realizarea soluiilor de intervenie propuse,se va obine efectiv varianta perei din zidrie cu mortar Mz25.

Prin realizarea lucrrilor de consolidare propuse capacitatea derezisten a structurii cldirii va crete , ceea ce va conferi construciei ungradului nominal de asigurare la aciunea ncrcrilor seismice de RT = 0,615, respectiv RL = 0,684, grad nominal superior valorii calculate pentru situaiaexistent i fa de valoarea minim admis Rmin = 0,50.

11


12/15

Fig. 1. Faad principal - Degradri

12


13/15

Fig. 2. Faad posterioar - Degradri

13


14/15

Fig. 3. Faad lateral stnga - Degradri

14


15/15

Fig. 3. Faad lateral dreapta - Degradri

15

expertiza consolidare

Documents

Transcript of expertiza consolidare