Simion I. Adrian - Rezumat
Transcript of Simion I. Adrian - Rezumat
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI
Adrian SIMION
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA
DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
Rezumatul tezei de doctorat
Conducător ştiinţific
Profesor emerit Ramiro SOFRONIE
Bucureşti, 2014
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
2
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
3
MULŢUMIRI
Pentru încrederea acordată şi îndrumarea deosebit de meticuloasă de care am
beneficiat pe parcursul stagiului de doctorat, precum şi pentru observaţiile critice extrem
de preţioase ce au contribuit la finalizarea tezei în forma actuală, adresez calde mulţumiri
conducătorului ştiinţific, profesor emerit Ramiro SOFRONIE.
Mulţumesc domnului profesor Ioan BICA, decanul Facultăţii de Hidrotehnică a
Universităţii Tehnice de Construcţii din Bucureşti, pentru onoarea ce mi-o face prin
prezenţa sa în calitate de Preşedinte al Comisiei de doctorat.
De asemenea, doresc să exprim profunda mea gratitudine comisiei oficiale formată
din distinsele cadre universitare: profesor emerit Mihail IFRIM, Doctor Honoris Causa al
Universităţii Tehnice de Construcţii din Bucureşti; profesor Ion GIURMA, rectorul
Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iaşi; conferenţiar Marin LUPOAE de la
Academia Tehnică Militară Bucureşti.
Sunt recunoscător şi mulţumesc tuturor celor care mi-au oferit necondiţionat
ajutorul în perioada stagiului doctoral.
Nu în ultimul rând, mulţumesc soţiei şi copiilor mei pentru răbdarea şi înţelegerea
de care au dat dovadă în toţi aceşti ani de cercetare.
Dedic această lucrare memoriei tatălui meu, care mi-a călăuzit paşii şi m-a îndreptat
către domeniul tehnicii.
31 iulie 2014 Adrian SIMION
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
4
CUPRINS
pag.
Capitolul 1 INTRODUCERE
1.1. Importanţa subiectului 7
1.2. Actualitatea subiectului 7
1.3. Obiectivele tezei de doctorat 8
1.4. Conţinutul tezei de doctorat 8
Capitolul 2 STADIUL CUNOAŞTERII
2.1. Fiabilitatea sistemelor 10
2.1.1. Noţiunea de fiabilitate 10
2.1.2. Cauzele avariilor sau erorilor 10
2.1.3. Funcţii de calcul 11
2.1.4. Fiabilitatea individuală 12
2.1.5. Sisteme cu legături în serie 14
2.1.6. Sisteme cu legături în paralel 15
2.1.7. Sisteme cu legături mixte 16
2.2. Necesitatea demolărilor 17
2.2.1. Consideraţii generale 17
2.2.2. Degradări şi avarii structurale 17
2.2.2.1. Degradǎri structurale 17
2.2.2.2. Avarii structurale 18
2.2.3. Eliberări de spaţii 20
2.2.4. Modernizări 21
2.3. Demolarea construcţiilor prin implozii controlate 24
2.3.1. Problematica abordatǎ 24
2.3.2. Scopul demolării 25
2.3.3. Materiale 26
2.3.4. Mijloace şi tehnici de iniţiere a încărcăturilor explozive 30
2.3.5. Tehnologii avansate de iniţiere a explozivilor 32
2.3.5.1. Tehnologia tip “NONEL” 32
2.3.5.2. Tehnologia “Slapper” 35
2.3.5.3. Tehnologia cu “Tub de gaz” 35
2.3.5.4. Tehnologia cu “Detonator electronic codat” 36
2.3.5.5. Tehnologia cu “Fitil detonant” 36
2.3.6. Scheme de utilizare 37
2.3.7. Tehnici utilizate pentru demolarea 40
prin explozii a construcţiilor
2.3.8. Metoda inspectării cu raze X folosită în sprijinul 42
demolării construcţiilor prin explozii 2.4. Dimensionarea parametrilor de puşcare la demolarea construcţiilor 42
2.4.1. Generalităţi 42
2.4.2. Demolarea construcţiilor din zidǎrie 44
2.4.3. Demolarea construcţiilor din beton şi beton armat 47
2.4.4. Demolarea construcţiilor metalice 53
2.4.5. Demolarea construcţiilor mixte 54
2.4.6. Demolarea construcţiilor speciale 60
2.4.7. Demolarea bolţilor 64
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
5
2.4.8. Intervenţii asupra infrastructurilor 65
2.4.9. Demolarea podurilor şi suporţilor de pod 68
2.5. Încheiere 68
Capitolul 3 CRITICA STADIULUI CUNOAŞTERII
3.1. Conceptul fiabilităţii globale a construcţiilor 69
3.1.1. Introducere 69
3.1.2. Exigenţele esenţiale impuse construcţiilor 69
3.1.3. Cerinţa de fiabilitate structurală a construcţiilor 69
3.1.4. Caracterul probabil al conceptului de fiabilitate structurală 71
3.1.5. Încheiere 71
3.2. Calculul fiabilist al demolărilor prin implozii controlate 72
3.2.1. Introducere 72
3.2.2. Iniţierea fiabilă a încărcăturilor explozive 72
3.2.3. Încheiere 73
3.3. Acţiuni transmise construcţiilor 73
3.3.1. Introducere 73
3.3.2. Efectele acţiunilor asupra construcţiilor 74
3.3.3. Clasificarea factorilor ce acţionează asupra construcţiilor 74
3.3.4. Încheiere 76
3.4. Evaluarea efectelor manifesate la demolarea 76
construcţiilor prin implozii controlate
3.4.1. Introducere 76
3.4.2. Mecanismul de producere a efectelor exploziei 76
3.4.3. Monitorizarea efectelor demolărilor prin implozii controlate 76
3.4.4. Încheiere 77
3.5. Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate 77
3.5.1. Introducere 77
3.5.2. Măsuri de atenuare a efectelor exploziei 77
3.5.3. Încheiere 78
3.6. Mişcări seismice ale pământului datorate exploziilor 78
3.6.1. Introducere 78
3.6.2. Influenţa terenului asupra mişcării 79
seismice provocate de explozii
3.6.3. Modelarea fizico-matematică a exploziei în scopul 79
optimizării efectului seismic indus de explozie
3.6.4. Încheiere 79
Capitolul 4 FENOMENE GENERATE DE UNDELE DE ŞOC
4.1. Introducere 80
4.2. Noţiuni de unde de şoc. Relaţii analitice 80
4.2.1. Unde sonore 80
4.2.2. Evoluţia profilului unui tren de unde sonore 82
4.2.3. Formarea undei de şoc 83
4.2.4. Proprietăţile generale ale undei de şoc 85
4.2.5. Structura undei de şoc 85
4.2.6. Relaţii analitice în teoria undei de şoc 86
4.2.6.1. Ecuaţiile de conservare ale masei, 86
cantităţii de mişcare şi energiei
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
6
4.2.6.2. Relaţii derivate 89
4.3. Curbe caracteristice. Proprietăţile generale ale adiabaticii 90
dinamice şi polarei de şoc ale diferitelor medii 4.3.1. Curbe caracteristice 90
4.3.2. Viteza undelor de şoc 91
4.3.3. Polara de şoc 92
4.4. Generarea şi transmiterea undelor de şoc 93
4.4.1. Undele de şoc induse la detonaţia încărcăturii explozive 93
4.4.2. Transmisia frontală a şocului. Determinarea 94
teoretică a caracteristicilor şocurilor
4.4.2.1. Noţiunea de impedanţă. Impedanţa acustică. Impedanţa de şoc 94
4.4.2.2. Transmiterea unei unde de şoc dintr-un 94
mediu A într-un mediu adiacent B
4.4.2.3. Propagarea undelor de şoc şi de destindere 96
în materialele de construcţie
4.4.2.4. Distrugerea materialelor de construcţie 97
sub acţiunea detonaţiei
4.5. Uunda de şoc şi unda de combustie. Unda de detonaţie 98
4.5.1. Introducere 98
4.5.2. Modelul Chapman – Jouguet 99
4.5.3. Proprietăţi geometrice remarcabile ale curbei Crussard 101
4.5.4. Studiul punctului Chapman – Jouguet 102
4.5.5. Caracteristicile undei Chapman – Jouguet 103
4.5.6. Determinarea caracteristicilor de detonaţie 105
4.5.6.1. Calculul termodinamic al explozivilor 105
4.5.6.2. Metoda Kamlet - Jacobs 106
Capitolul 5 ACŢIUNI DIN EXPLOZII TRANSMISE CONSTRUCŢIILOR
5.1. Construcţii. Definiţie. Clasificare 108
5.2. Acţiuni. Definiţie. Clasificare 109
5. 3. Efectul acţiunilor variabile în timp 111
5.4. Acţiunea distructivă a exploziilor asupra construcţiilor 114
5.4.1. Introducere 114
5.4.2. Acţiunea distructivă a exploziei 114
asupra materialelor de construcţie
5.4.3. Influenţa caracteristicilor elementelor de construcţie 118
asupra acţiunii distructive a exploziei
5.4.4. Influenţa caracteristicilor încărcăturilor explozive 118
la distrugerea betonului armat
5.4.5. Metode de amplificare a acţiunii distructive 119
a exploziei în gaura de mină
5.5. Răspunsul seismic al construcţiilor la acţiuni din explozii 120
5.6. Comportarea construcţiilor la acţiunile seismice ale exploziilor 124
Capitolul 6 MIŞCĂRI ALE PĂMÂNTULUI DATORATE EXPLOZIILOR
6.1. Introducere 128
6.2. Măsurarea mişcărilor pământului generate de explozii 128
6.3. Analiza comparativă a mişcărilor pământului generate 129
de explozii şi cutremure
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
7
6.4. Efectele dăunătoare ale mişcărilor pământului generate de explozii 131
6.5. Efectele nedăunătoare ale mişcărilor pământului generate de explozii 133
6.6. Evaluarea mişcărilor pământului generate de explozii 136
6.6.1. Tipuri de deteriorări. Criterii de deteriorare 137
6.6.2. Evaluarea cantitativă a mişcărilor pământului 138
6.6.2.1. Evaluarea efectului seismic prin 138
mărimea deplasării particulei
6.6.2.2. Evaluarea efectului seismic prin 138
mărimea vitezei particulei
6.6.2.3. Evaluarea efectului seismic prin 141
frecvenţa oscilaţiei particulei
6.6.2.4. Evaluarea efectului seismic prin 142
mărimea acceleraţiei particulei
6.6.2.5. Alte criterii de evaluare a efectului seismic 142
6.7. Influenţa geologică şi pedologică locală, asupra 144
mişcărilor pământului generate de explozii
6.8. Caracterul probabil al mişcărilor pământului 145
6.9. Încheiere 145
Capitolul 7 FIABILITATEA GLOBALǍ A CONSTRUCŢIILOR
7.1. Siguranţa construcţiilor 146
7.1.1. Generalităţi 146
7.1.2. Conceptul de siguranţă a construcţiilor 149
7.1.3. Concepţii şi tehnici de calcul a siguranţei construcţiilor 149
7.2. Noţiunea de calitate 155
7.2.1. Generalităţi 155
7.2.2. Conceptul de calitate 155
7.2.3. Componentele calităţii 156
7.2.4. Standardele calităţii Acceptare şi aria de răspândire 156
7.3. Noţiunea de fiabilitate 157
7.3.1. Definiţie. Conceptul şi categorii de fiabilitate 157
7.3.2. Obiectele teoriei fiabilităţii 158
7.3.3. Fiabilitatea fizică 158
7.3.3.1. Mecanismul general al defectărilor 158
7.3.3.2. Interacţiunea sarcină – rezistenţă 159
7.3.3.3. Tipuri de defecţiuni 160
7.3.4. Fiabilitatea statistică. Indicatori de fiabilitate 161
7.4. Scheme de fiabilitate a sistemelor 161
7.5. Durabilitatea structurală 162
7.6. Conceptul de fiabilitate structurală 163
7.6.1. Generalităţi 163
7.6.2. Concepţia actuală de fiabilitate structurală 163
7.6.3. Interpretarea geometrică a indicelui de fiabilitate β 166
7.6.4. Evaluarea fiabilităţii structurale 166
7.6.5. Metode de calcul a fiabilităţii structurale 169
Capitolul 8 FIABILITATEA DEMOLĂRILOR PRIN
IMPLOZII CONTROLATE
8.1. Consideraţii generale 175
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
8
8.2. Fiabilitatea sistemelor de iniţiere a încărcăturilor explozive 176
8.2.1. Calculul fiabilist al schemelor de legături ale capselor 176
detonante din compunerea sistemelor de iniţiere
8.3. Tehnici de control a fiabilităţii sistemelor de iniţiere, prin 182
configuraţia legăturilor între elementele componente 8.3.1. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste formate 183
din capse detonante legate în serie, fără redundanţă
8.3.2. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste formate 187
din capse detonante legate în serie, cu redundanţă globală
8.3.3. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste, formate 194
dintr-o capsă detonantă cu mai multe redundanţe
8.4. Analiza comparativă a rezultatelor obţinute 201
în urma efectuării calculelor de fiabilitate
8.5. Credibilitatea matematică a calculelor de fiabilitate 203
Capitolul 9 STUDII DE CAZ
STUDIU DE CAZ nr. 1 9.1. Simularea demolării prin explozii controlate 204
9.1.1. Caracteristicile obiectivului de simulat şi a 204
amplasamentului acestuia
9.1.2. Prezentarea Metodei Elementului Aplicat 205
9.1.3. Metoda Elementului Aplicat implementată 206
în programul Extrem Load Structures
9.1.4. Modelul de material pentru beton şi armătură 209
9.1.5. Realizarea modelului geometric al structurii 209
9.1.6. Introducerea scenariului de demolare 211
9.1.7. Verificarea şi interpretarea rezultatelor 211
STUDIU DE CAZ nr. 2 9.2. Evaluarea efectelor care se manifestă asupra construcţiilor 213
situate în vecinătatea demolărilor prin explozii controlate
9.2.1. Caracteristicile obiectivului de protejat 213
9.2.2. Efectele manifestate la demolarea prin explozii 215
controlate asupra mediului înconjurător
9.2.3. Evaluarea efectului undei de şoc aeriene 215
9.2.4. Evaluarea efectului seismic 216
9.2.4.1. Evaluarea efectului seismic indus de 217
exploziile din elementele de construcţie
9.2.4.2. Evaluarea efectului seismic 217
indus la prăbuşirea construcţiei
9.2.5. Evaluarea efectului fragmentelor aruncate 218
9.2.6. Evaluarea efectului poluării mediului înconjurător 219
STUDIU DE CAZ nr. 3
9.3. Răspusul dinamic al construcţilor din vecinătatea demolărilor 220
9.3.1. Generalităţi 220
9.3.2. Prezentarea instrumentului GeoSIG GBV- 316 220
9.3.3. Amplasarea şi operarea cu instrumentul GBV- 316 222
9.3.4. Modul de operare al instrumentului GBV- 316 222
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
9
9.3.5. Înregistrări 225
9.3.6. Prelucrarea şi interpretarea înregistrărilor 230
9.3.7. Analiza înregistrărilor 231
9.3.8. Interpretarea rezultatelor 232
STUDIU DE CAZ nr. 4
9.4. Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate 233
9.4.1 Introducere 233
9.4.2. Studiul teoretic al atenuării efectelor 234
exploziilor cu ecrane triplustratificate
9.4.3. Studiul experimental al atenuării efectelor 238
exploziilor cu ecrane triplustratificate
9.4.4. Interpretarea efectelor obţinute în 241
urma producerii exploziei
9.4.5. Interpretarea înregistrărilor efectuate în 242
timpul exploziei. Validarea simulării
9.4.6. Încheiere 243
Capitolul 10 CONCLUZIE 10.1. Îndeplinirea obiectivelor tezei 245
10.2. Contribuţiile autorului 245
10.3. Valoarea aplicativă a tezei 246
ANEXE LA TEZA DE DOCTORAT 247
Anexa 1 Foaie de calcul a caracteristicilor termodinamice 248
şi de detonaţie ale dinamitei GOMA 2 ECO
Anexa 2 Plan de dispunere a obiectivului OD 12 la scara 1:500 259
Anexa 3 Construcţiile aflate în imediata vecinătate a OD 12 259
Anexa 4 Obiective asupra cărora se pot manifesta 260
efecte nedorite în urma demolării OD 12
Anexa 5 Lucrări efectuate pentru demolarea OD 12 260 Anexa 6 Lucrări pregătitoare pentru demolarea controlată a OD 12 260
Anexa 7 Lucrările de puşcare pentru demolarea controlată a OD 12 261
Anexa 8 Activităţi ce se execută la demolarea controlată 261
prin puşcare a OD 12
Anexa 9 Mod de acţiune în caz de rateu 262
Anexa 10 Parametri de puşcare ai OD 12 262
Anexa 11 Realizarea treptelor de întârziere pentru OD 12 263
Anexa 12 Necesarul de materiale explozive pentru demolarea OD 12 264
Anexa 13 Plan de situaţie a obiectivelor de demolat 264
din fosta Fabrică de Pâine “Titan” Bucureşti
Anexa 14 Măsuri organizatorice şi de siguranţă la demolarea OD 12 265
BIBLIOGRAFIE 267
PRESCRIPŢII OFICIALE DE REFERINŢĂ 272
GLOSAR DE TERMENI 273
LISTA SIMBOLURILOR ŞI UNITĂŢILOR DE MĂSURĂ 280
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
10
Cuvinte cheie
Evaluare, fiabilitatea demolărilor, implozie, explozii controlate, simularea demolării, parametrii
dinamici, ecrane de protecţie balistică
CAPITOLUL 1
INTRODUCERE
1.1. Importanţa subiectului
În România, protejarea vieţii oamenilor la acţiunile seismice, constituie principala motivaţie a
demolării construcţiilor cu perioada de folosinţă expirată sau a construcţiilor avariate şi degradate, pentru
a căror consolidare sau reabilitare cheltuielile nu se justifică [91].
Importanţa acestei conexiuni de a demola în siguranţă construcţiile la un cost cât mai redus,
pentru a nu pune în pericol viaţa oamenilor care locuiesc în ele, impune o nouă abordare a conceptului de
demolare prin implozii a construcţiilor, sub aspectele economic şi probabilistic. Această abordare stă la
baza alegerii titlului acestei teze care introduce un concept inovativ, astfel încât, prin evaluarea fiabilistă
a construcţiilor, demolarea prin implozie să devină controlabilă.
1.2. Actualitatea subiectului
Determinatele majore ale demolării prin implozie controlată, sunt de natură economică, ecologică
şi socială. Acest proces de intervenţie asupra construcţiilor, trebuie înţeles şi implementat corespunzător,
cu ajutorul unei concepţii de calcul probabilist folosită în detrimentul celei de tip determinist, astfel încât
construcţiile să corespundă în permanenţă exigenţelor de performanţă stabilite de Organizaţia
Internaţională pentru Standardizare.
1.3. Obiectivele tezei de doctorat
Propunerea acestei teze de doctorat, este de a introduce prin intermediul calculului probabilist
de fiabilitate, a conceptului de control al demolării construcţiilor prin implozii, în siguranţă şi la costuri
cât mai reduse.
În acest scop, prezint o listă de obiective menite să dea o interpretare concretă şi aplicativă acestui
concept probabilist. Pe baza celor menţionate, lucrarea este orientată pe următoarele direcţii:
1 - Conceptul demolării construcţiilor prin implozii controlate;
2 - Studiul comparativ între exploziile provocate şi cutremurele de pământ;
3 - Acţiunea exploziei asupra componentelor structurale;
4 - Simularea demolării prin explozii controlate;
5 - Evaluarea efectelor care se manifestă asupra construcţiilor situate în vecinătatea demolărilor
prin explozii controlate;
6 - Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate;
7 - Răspusul dinamic al construcţilor din vecinătatea demolărilor;
8 - Calculul fiabilist al demolărilor prin implozii controlate.
1.4. Conţinutul tezei de doctorat
Teza de doctorat este structurată pe 10 capitole şi abordează următoarele aspecte:
Capitolul 1 - Introducere – prezintă consideraţii cu caracter general ale autorului
referitoare la importanţa şi actualitatea subiectului, precum şi la tematica abordată în conţinutul lucrării;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
11
Capitolul 2 - Stadiul cunoaşterii – în acest capitol sunt descrise sintetizat noţiunile de
fiabilitate a sistemelor şi implozia controlată a construcţiilor, este evidenţiată necesitatea demolărilor şi
sunt descrise tehnicile, metodele şi materialele care se folosesc la demolarea construcţiilor;
Capitolul 3 - Critica stadiului cunoaşterii – cuprinde referiri la deficienţele şi lacunele
existente în România, din punct de vedere al evaluării fiabiliste a construcţiilor în vederea demolării prin
implozii controlate;
Capitolul 4 – Fenomene generate de undele de şoc - sunt prezentate rezultatele studiilor
teoretice de actualitate în domeniul detonicii şi este abordată conceptual problematica interacţiunii
exploziei cu materialele de construcţie;
Capitolul 5 - Acţiuni din explozii transmise construcţiilor – capitolul înfăţişează atât
noţiuni generale despre construcţii şi acţiuni în construcţii, cât şi o sinteză cu caracter aplicativ referitoare
la acţiunea exploziei asupra componentelor structurale;
Capitolul 6 - Mişcări ale pământului datorate exploziilor – este consacrat studiului
oscilaţiilor pământului generate de explozii şi caracterului asemănător al acestora cu oscilaţiile
pământului produse de cutremure;
Capitolul 7 - Fiabilitatea globală a construcţiilor - pune în evidenţă tendinţele moderne
folosite la calculul siguranţei construcţiilor în conformitate cu noua viziune asupra calităţii europene;
Capitolul 8 – Fiabilitatea demolărilor prin implozii controlate – prezintă un concept de
calcul neliniar fiabilistic al sistemelor de iniţiere a încărcăturilor explozive folosite la demolarea
construcţiilor şi metode comparative de control a fiabilităţii acestor sisteme;
Capitolul 9 – Studii de caz – se referă la cercetări cu privire la: simularea demolării unei
construcţii prin Metoda Elementului Aplicat şi validarea acestei simulări prin demolarea efectivă a
construcţiei; evaluarea efectelor care se manifestă asupra clădirilor situate în vecinătatea demolărilor prin
explozii controlate; studiul acţiunii seismice generată de demolările prin explozii controlate; simularea şi
testarea ecranelor triplustratificate în vederea atenuării efectelor distructive ale exploziilor, asupra
mediului înconjurător;
Capitolul 10 – Concluzie – reprezintă un punct de vedere al autorului privind îndeplinirea
obiectivelor propuse, contribuţiile personale desprinse în urma efectuării studiilor teoretice şi a
cercetărilor experimentale, precum şi valoarea aplicativă a tezei.
Teza mai conţine: 14 anexe ce cuprind o foaie de calcul - efectuată cu un program de calcul
elaborat în MathCAD - a caracteristicilor termodinamice şi de detonaţie ale dinamitei folosită la
demolarea construcţiei industriale Curăţătorie din fosta Fabrică de pâine „Titan” Bucureşti, precum şi
tehnologia de demolare prin explozii controlate a acestei structuri; o bibliografie cu 123 de titluri; 14
normative şi instrucţiuni; 9 adrese de internet; 22 de standarde şi coduri; un glosar cu 139 termeni; lista
simbolurilor cu unităţile de măsură utilizate, precum şi rezumatele în limbile engleză şi franceză ale
lucrării.
CAPITOLUL 2
STADIUL CUNOAŞTERII
2.1. Fiabilitatea sistemelor
2.1.1. Noţiunea de fiabilitate
În vorbirea curentă fiabilitate înseamnă încredere.
Matematic fiabilitatea reprezintă probabilitatea ca într-un interval de timp dat, să nu se producă
avarii sau defecţiuni care să influenţeze funcţionarea normală a unui sistem [104].
Există două concepţii de calcul [104]:
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
12
1. SAFE LIFE – durabilitate garantată;
2. FAIL SAFE – distrugere controlată.
2.1.3. Funcţii de calcul
Se notează următoarele evenimente [71], [104]:
- numărul total de evenimente;
- numărul evenimentelor corecte sau de supravieţuire;
- numărul evenimentelor greşite sau cu defecţiuni.
Funcţiile de fiabilitate şi de defiabilitate se definesc astfel
(2.2)
(2.3)
Între cele două funcţii există relaţia
(2.4)
Funcţia δ t reprezintă densitatea avariilor
δ t
(2.5)
δ t δ t
a) Legea normală Gauss b) Legea exponenţială Poisson
Figura 2.1. Funcţii de densitate [104]
Funcţia de risc este definită prin numărul de avarii ce se produc în unitatea de timp [71]
(2.6)
Durata medie de funcţionare între două avarii consecutive este
(M.T.B.F) (2.7)
t t 0
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
13
2.1.4. Fiabilitatea individuală
Figura 2.3. Funcţia de fiabilitate [104]
2.1.5. Sisteme cu legături în serie
Figura 2.5. Legături în serie [104]
2.1.6. Sisteme cu legături în paralel
Figura 2.6. Legături în paralel [104]
2.1.7. Sisteme cu legături mixte
Figura 2.7. Legături mixte [104]
2.2. Necesitatea demolărilor
2.2.1. Consideraţii generale
O parte din construcţiile din România, au depǎşit sau vor depǎşi în perioada urmǎtoare, durata de
exploatare prevǎzutǎ. Clădirile care şi-au depăşit vârsta de utilitate, sunt atât clădiri destinate activităţilor
economice, cât şi clădiri pentru locuinţe. Ele constituie un pericol social şi se impune stabilirea unei
strategii de înlocuire sau reabilitare a acestor construcţii. În cazul înlocuirii, o posibilǎ cale de rezolvare o
constituie demolarea structurilor în cauză [91]. Pentru demolare, este necesarǎ aplicarea unei metode
performante care sǎ permitǎ obţinerea rezultatelor cât mai rapid, sigur şi la un cost cât mai scǎzut [91].
Una din metodele care rǎspunde într-un grad ridicat acestor cerinţe, este demolarea prin implozie
controlată a construcţiilor cu ajutorul explozivilor.
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
14
2.3. Demolarea construcţiilor prin implozii controlate
2.3.1. Problematica abordatǎ
Demolarea construcţiilor reprezintǎ o activitate la fel de importantă cu cea a ridicǎrii acestora. În
cadrul pregǎtirii amplasamentului viitoarei construcţii, rolul demolării este de a îndepǎrta structurile deja
existente. Acţiunea de a demola o construcţie prin implozie controlată, constă în colapsul cǎtre interior al
construcţiei, fiind atât rezultatul acţiunii greutǎţii proprii, cât şi al măiestriei specialiştilor de a controla
întregul proces de demolare (fig. 2.3). Implozia este impropriu atribuitǎ fenomenului de demolare a
construcţiilor, deoarece demolarea în realitate este rezultatul exploziilor, adică a detonaţiei explozivilor.
Pe de altă parte, nu toate construcţiile demolate prin explozii pot colapsa cǎtre interior (spre
exemplu unele coşuri, turnuri, poduri etc.). Din acest motiv, denumirea de implozie controlată nu este
atribuită la toate demolările prin explozii [91].
Figura 2.3. Prǎbuşirea unei structuri pe locul de amplasament prin acţiunea directǎ a exploziilor
controlate asupra elementelor de sprijin (implozie controlată) [91]
2.3.2. Scopul demolării
Activitatea de demolare prin implozie controlată a unei construcţii, reprezintă un tip de intervenţie
care se realizează în general, pentru a duce la îndeplinire asigurarea exigenţelor funcţionale ale
construcţiei, după normele impuse la un moment dat. Idealizând, se poate afirma că scopul demolării prin
implozii controlate a construcţiilor este reprezentat de necesitatea îndepărtării acelor construcţii care nu
se conformează la exigenţele şi cerinţele în vigoare ale societăţii.
2.3.3. Materiale
2.3.4. Mijloace şi tehnici de iniţiere a încărcăturilor de exploziv
Figura 2.7. Secţiune prin detonator Figura 2.8. Modul de realizare a reţelei de fitil detonant
electric [134] şi iniţiere cu capse detonante NONEL MS [117]
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
15
2.3.5. Tehnologii avansate de iniţiere a explozivilor
2.3.5.1. Tehnologia tip “NONEL”
Figura 2.11. Lanţ de foc NONEL [65]
2.3.7. Tehnici utilizate pentru demolarea prin explozii a construcţiilor
După modul de prăbuşire al construcţiilor rezultă două tehnici de demolare prin explozii [63]:
- demolarea cu prăbuşire pe verticală;
- demolare cu prăbuşire laterală.
Figura 2.15. Demolarea unei construcţii pe verticală: a) construcţia înainte de demolare;
b) colaps (implozie); c) prăbuşire pe verticală cu împrăştiere mică; d) prăbuşire pe verticală cu
împrăştiere mare [63]
Figura 2.16. Demolarea unei construcţii prin prăbuşire laterală: a) construcţia înainte de demolare; b)
începutul basculării; c) momentul rupturii; d) sfărâmăturile construcţiei după prăbuşire [63]
Aceste moduri de prăbuşire a construcţiilor stau la baza celor două tehnici de demolare a
construcţiilor care se folosesc cu precădere pe plan internaţional: metoda volumelor mari şi mici [93].
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
16
Referitor la modalitatea de fragmentare a construcţiilor şi de formare a volumelor principale, în
prezent cele mai folosite metode pe plan mondial la demolări cu ajutorul explozivilor sunt: metoda
americanǎ cu origini nipono-sud-africane, metoda francezǎ şi metoda americanǎ îmbunǎtǎţitǎ.
Figura 2.17. Metoda de demolare americană:
a) Construcţia înainte de demolare; b), c), d) Formarea volumelor 1 - frontul exploziilor ; 2 - volum;
3 - undă seismică; 4 - undă de şoc aeriană [63]
Figura 2.18. Metoda de demolare franceză: construcţia se fragmentează în volume mici prin explozii la
intervale mici de timp (de ordinul zecilor de milisecunde); exploziile pot forma mai multe fronturi care se
deplasează în diverse direcţii, alese astfel încât să se obţină anumite efecte [63]
Figura 2.19. Metoda de demolare americană îmbunătăţită. a) Faza I - formarea volumelor mari şi
începutul prăbuşirii pe verticală a primului volum; b) Faza II - sfârşitul prăbuşirii pe verticală a primului
volum; c) Ultima fază - prăbuşirea prin basculare al celui de-al doilea volum [63]
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
17
2.3.8. Metoda inspectării cu raze X folosită în sprijinul demolării construcţiilor prin explozii
Principiul metodei de folosire a aparaturii portabile de raze X, constă în radiografierea
componentei structurale în care se presupune că există armături din oţel, cu un fascicul continuu sau
intermitent de raze X cu diferite intensităţi de energie, după care imaginile se receptează pe ecrane
fluorescente sau camere speciale de luat vederi şi se interpretează [68].
2.4. Dimensionarea parametrilor de puşcare la demolarea construcţiilor
2.4.3. Demolarea construcţiilor din beton şi beton armat
Figura 2.24. Puşcarea de grinzi, stâlpi şi coloane de Figura 2.25. Puşcarea de ziduri din beton armat
susţinere din beton armat, cu gǎuri verticale [111] cu douǎ suprafeţe libere, cu gǎuri orizontale [111]
Figura 2.24. Puşcarea de ziduri din beton armat Figura 2.25. Puşcarea de plafoane şi planşee
şi beton cu gǎuri verticale [111]: din beton armat sau beton cu gǎuri verticale [111]:
a – cu douǎ suprafeţe libere; a – plafoane; b – planşee
b – cu o suprafaţǎ liberǎ
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
18
Figura 2.26. Puşcarea de ziduri din beton armat cu o suprafaţǎ liberǎ, cu gǎuri orizontale [111]
Figura 2.27. Puşcarea de ziduri din beton armat Figura 2.28. Puşcarea plafoanelor şi planşeelor
şi beton cu gǎuri verticale [111]: din beton armat sau beton cu gǎuri verticale:
a – cu douǎ suprafeţe libere; b – cu o suprafaţǎ liberǎ a – plafoane; b – planşee [111]
2.5. Încheiere
Alegerea soluţiei de demolare a unei construcţii este condiţionată de starea fizică a acesteia, de
existenţa unor obiective aflate în vecinătatea construcţiei şi de eventualele efecte ale demolării asupra
acestor obiective. Procedeele de demolare alese, trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe [89]:
- dirijarea căderii pe o direcţie nepericuloasă, pentru a proteja construcţiile aflate în apropriere;
- distrugerea construcţiei în aşa fel încât elementele dezmembrate să poată fi încărcate cu mijloace
mecanice şi transportabile;
- asigurarea protecţiei construcţiilor din aproprierea obiectivului de demolat, contra efectelor demolării
(acţiunii seismice, undei de şoc şi proiecţiei de fragmente).
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
19
CAPITOLUL 3
CRITICA STADIULUI CUNOAŞTERII
3.1. Conceptul fiabilităţii globale a construcţiilor
3.1.4. Caracterul probabil al conceptului de fiabilitate structurală
Fiabilitatea structurală se evaluează printr-o probabilitate ca pe toată durata de exploatare,
răspunsul structurii (componentei structurale) pentru toate grupările de încărcări, să rămână mai mic decât
capacitatea respectivă. În abordările curente, această probabilitate nu este explicită, ci rezultă în mod
indirect, din metodologia de modelare a încărcărilor, a răspunsului construcţiei şi a funcţiilor de stare
limită. Valoarea acestei probabilităţi reprezintă nivelul de fiabilitate al construcţiei (elementului de
construcţie) pentru gruparea respectivă de încărcări [82].
3.1.5. Încheiere
Se constată că există o concepţie actuală de evaluare a siguranţei construcţiilor existente, ce constă
în identificarea secţiunilor transversale, care în ipotezele de încărcare cele mai defavorabile, ar putea să
cedeze din raţiuni de rezistenţă, rigiditate sau stabilitate, luate separat. Toate construcţiile care sunt astăzi
în serviciu, au fost astfel concepute. Însă după această concepţie, nu se poate face o evaluare globală a
siguranţei construcţiilor, luate în ansamblul lor, la anumite acţiuni specifice cum ar fi cele seismice, de
exemplu. Evident, pentru această lacună se plăteşte un preţ ridicat, care este suportat de societate, în
detrimentul nivelului său de trai [107].
3.2. Calculul fiabilist al demolărilor prin implozii controlate
3.2.2. Iniţierea fiabilă a încărcăturilor explozive
Metoda de iniţiere propusă, trebuie să asigure ca detonatorul să iniţieze fiabil şi complet
explozivul, în toate condiţiile de utilizare previzibile. Specialiştii care efectuează lucrări de demolări prin
implozii controlate, trebuie să asigure un nivel tehnic care conferă credibilitate sporită evaluării
parametrului capacitate probabilă de iniţiere pentru capsele detonante. Altfel spus, efectuarea operaţiilor
de puşcare fără înregistrarea de rateuri imputabile capacităţii probabile de iniţiere inadecvate ale capselor
detonante utilizate, constituie un deziderat al operatorilor economici, deoarece rateurile parţiale sau totale
datorită calităţii necorespunzătoare ale capselor detonante în ceea ce priveşte capacitatea de iniţiere
fiabilă a explozivilor, conduc la pierderi economice, avarii tehnice şi periclitarea securităţii şi sănătăţii
personalului care trebuie să intervină pentru lichidarea rateurilor [57], [130].
3.2.3. Încheiere
Până în prezent, nu au fost elaborate metode de calcul a probabilităţii de iniţiere a încărcăturilor
explozive, valabile pentru orice tip de tehnologie de iniţiere şi care să depindă de probabilitatea
elementelor componente ale sistemului de iniţiere de a avea rateu.
De asemenea, nu s-a demonstrat probabilistic, care este contribuţia introducerii redundaţelor la
creşterea fiabilităţii reţelelor de iniţiere a încărcăturilor explozive.
Un alt neajuns îl constituie faptul că nu există un concept de calcul probabilistic, care să ajute
specialiştii în proiectarea unor scheme de puşcare cu un raport cost/eficienţă cât mai mic (cât mai bun).
În urma celor prezentate mai sus, rezultă că în domeniul demolărilor prin implozii controlate nu
există o experienţă în aplicarea modelelor probabilistice la cazurile concrete de demolare şi nu s-a
efectuat până acum un studiu referitor la concepţiile de calcul SAFE-LIFE (serviciu garantat) şi FAIL
SAFE (distrugere controlată), bazate atât pe teoria mulţimilor şi a probabilităţilor, cât şi pe logica şi
statistica matematică.
3.3. Acţiuni transmise construcţiilor
3.3.4. Încheiere
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
20
Deteriorările care pot să apară în perioada de existenţă a construcţiilor, au la origine atât acţiuni
aleatoare provenite din mediul înconjurător, cât şi acţiuni rezultate ca urmare a intervenţiei omului asupra
construcţiilor. Dintre acestea, în marea majoritate a lucrărilor de specialitate sunt tratate cu precădere
acţiunile aleatoare care se transmit construcţiilor, datorită în special a probabilităţii lor de apariţie şi a
intensităţii de manifestare.
În prezent, atât în învăţământul superior civil cât şi în cel militar, problematica acţiunilor
accidentale asupra construcţiilor este tratată în marea majoritate a cazurilor, distinct, pe discipline de
studiu în funcţie de natura şi originea factorilor care acţionează şi influenţează performanţele construcţiilor
(ex. Dinamica construcţiilor, Ingineria seismică, Fizica exploziei, Detonică, discipline cu privire la tehnica
puşcării şi securităţii muncii în domeniul minier etc.). Pentru un necunoscător, această abordare nu este
întotdeauna în măsură să lămurească pe deplin faptul că, uneori fenomenele sunt asemănătoare, însă
abordarea este diferită.
3.4 Evaluarea efectelor manifestate la demolarea construcţiilor prin implozii controlate
3.4.3. Monitorizarea efectelor demolărilor prin implozii controlate
Monitorizarea efectelor demolărilor prin implozii controlate, se referă la modalităţile de verificare
post-eveniment a efectelor generate de aceste tipuri de demolări..
Pentru a fi prevenite eventualele litigii ce pot lua naştere între firmele contractoare şi executantul
lucrării/vecini/autorităţi, se impune să se stabilească acţiuni de monitorizare a lucrărilor de demolare.
Acestea constau în: filmarea şi fotografierea lucrărilor pregătitoare efectuate asupra construcţiei care se
demolează, filmarea şi fotografierea stării obiectivelor de protejat înainte şi după demolare, măsurarea
efectelor exploziei atât în ceea ce priveşte nivelul undelor aeriene şi seismice, cât şi al nivelului de praf în
aer şi depus în mediul înconjurător [57].
3.4.4. Încheiere
Se constată, mai multe deficienţe şi neajunsuri care pot da naştere la interpretări şi pot afecta atât
legitimitatea cât şi credibilitatea înregistrării undelor seismice generate de demolările prin explozii.
Astfel, în cazul construcţiilor de importanţă deosebită sau în care se află instalaţii şi utilaje
sensibile la oscilaţii, valorile admisibile ale vitezei oscilaţiilor particulelor terenului sunt lăsate la
latitudinea specialiştilor în domeniu.
Alt neajuns se referă la faptul că monitorizarea efectelor seismice cu aparatură plasată în
proximitatea obiectivelor de protejat, nu confirmă întotdeauna că evaluarea s-a făcut corect şi nivelul de
seismicitate se încadrează în domeniul nepericulos, mai ales în situaţia monitorizării structurilor cu mai
multe etaje.
Specialiştii care realizează înregistrările parametrilor mişcării seismice, nu dispun de o
metodologie de efectuare a monitorizării oscilaţiilor generate la demolarea construcţiilor prin implozii
controlate, care să ţină cont atât de specificul activităţii de demolare, cât şi de celelalte efecte manifestate
la demolările prin explozii, cum ar fi influenţa directă a undei aeriene, a proiecţiilor de material dislocat
şi a prafului, atât asupra seismografului cât şi al operatorului.
De asemenea, specialiştii care monitorizează efectele seismice generate la demolarea
construcţiilor prin explozii controlate asupra clădirilor învecinate, nu iau în considerare că majoritatea
efectelor dependente de timp asupra structurilor sunt cumulative şi trebuie asociate cu durata de viaţă
proiectată a construcţiilor respective, conform normativelor în vigoare [X].
3.5. Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate
3.5.3. Încheiere
Identificarea unor soluţii constructive de alternare a materialelor cu densităţi diferite la realizarea
ecranelor de protecţie împotriva efectelor exploziilor puternice, reprezintă un domeniu necercetat pe
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
21
deplin şi care poate oferii soluţii eficiente în atenuarea efectelor neproductive care se manifestă la
demolarea construcţiilor prin implozii controlate, asupra obiectivelor din imediata apropiere.
Efectuarea în poligon a unor experimente în acest sens, coroborate cu cercetări teoretice bazate pe
modelări şi simulări, pot contribui la lărgirea bazei de alegere a soluţiilor constructive cele mai potrivite,
pentru atenuarea efectelor exploziilor folosite la demolări prin implozii şi protejarea unor zone/spaţii de
locuit/construcţii de patrimoniu/persoane etc. de efectele acestor explozii [96].
3.6. Mişcări seismice ale pământului datorate exploziilor
3.6.1. Introducere
Executarea lucrărilor cu explozivi, necesită luarea unor măsuri de protecţie a mediului
înconjurător.
În cazul lucrărilor de demolare prin implozii controlate executate în zonele urbane sau în
apropierea unor obiective care trebuie protejate, efectele seismice induse de exploziile încărcăturilor
explozive prezintă un interes special, impunând cunoaşterea seismologiei exploziilor, deoarece constituie
surse generatoare de unde seismice [111].
3.6.4. Încheiere
Pe plan naţional, sunt editate un număr redus de lucrări care tratează atât monitorizările seismice
ale structurilor din vecinătatea demolărilor prin explozii controlate, precum şi deteriorările rezultate în
urma acţiunilor seismice ale exploziilor asupra construcţiilor.
În ceea ce priveşte maniera de abordare comparativă a problematicii avariilor suferite de clădirile
situate în vecinătatea demolărilor prin explozii controlate, se constată că interpretarea justificativă a
valorilor parametrilor dinamici înregistraţi, nu are şi o componentă a raportării lor în timp (ex. înregistrări
efectuate înainte, în timpul şi după executarea demolărilor prin explozii) astfel încât să fie monitorizate şi
efectele cumulative ale acţiunilor seismice asupra structurilor de rezistenţă ale acestor clădiri.
De asemenea, se observă neconcordanţe în deciziile specialiştilor referitoare la alegerea locului de
amplasare a seismografelor pentru efectuarea înregistrării oscilaţiilor generate la demolarea construcţiilor
prin explozii, astfel încât, aceste dovezi să fie edificatoare în vederea constituirii unor eventuale probaţiuni
(ex. la ultimul nivel în cazul în care structura are multe niveluri, în proximitatea structurii sau la parterul
acesteia în cazul în care construcţia are numai câteva etaje, un senzor dispus la parterul construcţiei
monitorizate iar altul plasat la ultimul nivel în vederea cuantificării atât a datelor de intrare cât şi a celor de
ieşire etc.).
În urma celor prezentate mai sus, rezultă că sunt o serie de lacune şi deficienţe care pot avea
repercursiuni pe plan juridic asupra veridicităţii justificative a evaluării efectelor seismice generate de
demolările prin explozii controlate.
.
CAPITOLUL 4
FENOMENE GENERATE DE UNDELE DE ŞOC
4.2.3. Formarea undei de şoc
Principalele fenomene generatoare de şoc, sunt:
- detonaţia unei încărcături explozive;
- impactul unui proiectil care are viteză mare, cu o ţintă;
- absorbţia unei radiaţii intense, generate de lasere de mare putere [38].
Fie un mediu ce se află în starea iniţială ( , ) şi de viteză materială nulă ( 0). Se
acţionează pe o suprafaţă plană a unui eşantion cu o presiune care creşte de la la într-un timp foarte
scurt, dar nenul. Faţa dinainte (R) a eşantionului se pune în mişcare (figura 4.2) şi apar astfel unde
sonore, ce se propagă progresiv, pe parcurs ce creşte presiunea. Acestea sunt unde de compresiune.
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
22
Figura 4.2. Formarea undei de şoc [78]
4.2.5. Structura undei de şoc
Figura 4.4. Structura frontului undei de şoc [78]
4.2.6 Relaţii analitice în teoria undei de şoc
4.2.6.1 Ecuaţiile de conservare ale masei, cantităţii de mişcare şi energiei
a) Ecuaţia de conservare a masei [78]
.uDDo [kg/m²s] (4.10)
b) Ecuaţia de conservare a cantităţii de mişcare [78]
uDopop [Pa] (4.12)
c) Conservarea energiei [78]
vvppEoE 002
1 [J] (4.17)
4.4.2.2. Transmiterea unei unde de şoc dintr-un mediu A într-un mediu adiacent B
Dacă mediul B este mai compresibil decât mediul A (fig. 4.7). Presiunea undei
transmise este mai mică decât cea a undei incidente . Dacă mediul B este aer la presiune atmosferică
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
23
care poate fi asimilat în general cu vidul, atunci 0 şi unda de destindere reflectată aduce progresiv
mediul A la presiunea nulă. Interfaţa se numeşte suprafaţă liberă;
b) Dacă , atunci mediul B este mai puţin compresibil decât mediul A (fig. 4.8). Presiunea
transmisă este mai mare decât presiunea incidentă . Unda reflectată este o undă de şoc. Materia
este frânată de către şocul reflectat ;
Figura 4.7. Şoc transmis – destindere reflectată [78] Figura 4.8. Şoc transmis – şoc reflectat [78]
c) Dacă , mediul B este compresibil ca mediul A. În acest caz cele două medii sunt
adaptate unul la celălalt. Nu se realizează nici un fel de reflexie la interfaţă. Este cazul cel mai favorabil
de transmitere a energiei mecanice;
d) Dacă , rezultă că mediul B este incompresibil. Nici o energie nu este transmisă şi totul
se reflectă. (fig. 4.9);
a) Diagrama spaţiu – timp b) Polara de şoc
Figura 4.9. Şocul reflectat de un zid [78]
4.4.2.3. Propagarea undelor de şoc şi de destindere în materialele de construcţie
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
24
a) Cazul b) Cazul
Figura 4.10. Graficul polarelor de şoc [78]
4.4.2.4. Distrugerea materialelor de construcţie sub acţiunea detonaţiei
În figura următoare se prezintă procesul de distrugere al unui material de construcţie sub acţiunea
detonaţiei. Acest proces, se realizează în urma iniţierii unei încărcături explozive plasată intim pe
suprafaţa materialului de construcţie şi rezultă din fenomenele ce apar la detonaţia explozivului [40].
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
25
4.5. Unda de şoc şi unda de combustie. Unda de detonaţie
4.5.1. Introducere
Figura 4.13. Schema simplificată a undei de şoc şi de combustie [78]
4.5.2. Modelul Chapman – Jouguet
Figura 4.14. Adiabatica Hugoniot şi adiabatica de detonaţie (curba Crussard) [15]
4.5.6.2. Metoda Kamlet – Jacobs (vezi Anexa 1)
Caracteristicile de detonaţie, în conformitate cu metoda Kamlet–Jacobs, se pot determina după
relaţiile următoare [45]:
kbarp 258.15 (4.94)
smmD /3.1101.1 (4.95)
QMN (4.96)
unde:
p - presiunea de detonaţie; D - viteza de detonaţie; ρ - masa volumică a produşilor de detonaţie;
N – este numărul de moli de gaze de produşi de detonaţie, pe gram de exploziv mol/g; M – este
masa molară medie a produşilor gazoşi de detonaţie g/mol; Q – este căldura de detonaţie cal/g.
explozivmolecularamasa
exploziv amesteculdetonatieiprodusii
Q fQ fQ cal/g (4.97)
unde :
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
26
q finiQ f detonatieiprodusii este căldura de formare a produşilor de detonaţie;
q finiQ f exploziv amestecul este căldura de formare a amestecului exploziv.
CAPITOLUL 5
ACŢIUNI DIN EXPLOZII TRANSMISE CONSTRUCŢIILOR
5.2. Acţiuni. Definiţie. Clasificare
În „Codul CR 0-2012”, acţiunile se clasifică cel mai complet dupǎ criteriul variaţiei lor în timp:
I. Acţiuni permanente (G): acţiuni directe (ex. greutatea proprie a construcţiei şi a echipamentelor
fixate pe construcţii) şi acţiuni indirecte precum cele datorate contracţiei betonului şi tasărilor;
II. Acţiuni variabile (Q): acţiuni pe planşeele şi acoperişurile clădirilor; acţiunea zăpezii; acţiunea
vântului; împingerea pământului; împingerea fluidelor; împingerea materialelor pulverulente;
III. Acţiuni accidentale (A): acţiuni din explozii; acţiuni din impact; acţiunea zăpezii (în cazul
aglomerărilor excepţionale de zăpadă pe acoperiş);
IV. Acţiunea seismică ( ).
Fig. 5.1. Acţiuni ce se transmit unei structuri [105]
5.3. Efectul acţiunilor variabile în timp
a)Oboseala staticǎ b. Oboseala dinamicǎ
Fig. 5.2. Ruperea la acţiuni aciclice şi ciclice [105]
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
27
A. Ruperea secţiunilor 1) Rupere fragilǎ sau casantǎ (fig. 5.3);
2) Rupere ductilǎ sau tenace (fig. 5.4).
Fig. 5.3. Ruperea prin decoeziune [105] Fig. 5.4. Ruperea prin lunecare [105]
B. Cedarea sistemelor de bare
1) Legǎturi în serie (fig. 5.5).
2) Legǎturi în paralel (fig. 5.6).
Fig. 5.5. Cedare fragilǎ [105] Fig. 5.6. Cedare ductilǎ [105]
3) Legǎturi mixte (fig. 5.7).
a) Acţiuni gravitaţionale b) Acţiuni eoliene şi seismice
Fig. 5.7. Fenomenul de adaptare [105]
5.4. Acţiunea distructivă a exploziilor asupra construcţiilor
5.4.2. Acţiunea distructivă a exploziei asupra materialelor de construcţie
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
28
Fig. 5.10. Evoluţia în timp a fisurării şi fragmentării betonului sub acţiunea energiei exploziei [28]
CAPITOLUL 6
MIŞCĂRI ALE PĂMÂNTULUI DATORATE EXPLOZIILOR
6.3. Analiza comparativă a mişcărilor pământului generate de explozii şi cutremure
Figura 6.2. Curbele de variaţie în timp ale acceleraţiei, pentru două explozii puternice [25]
Figura 6.3. Componentele acceleraţiilor pe direcţia E-V înregistrate în timpul cutremurului TAFT –
California în subsolul şi pe acoperişul unei clădiri de 10 etaje turnată monolit din beton armat [25]
b) a)
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
29
În urma efectuării analizei comparative între înregistrările acceleraţiilor pământului generate de
două explozii puternice reprezentate în fig. 6.2 şi înregistrările acceleraţiilor unei structuri în timpul unui
cutremur (fig. 6.3), se constată caracterul general asemănător al celor două tipuri de mişcări, cu
următoarele deosebiri:
- mişcările pământului produse de explozii, au o durată totală considerabil mai redusă decât
a celor produse de cutremure şi se extind numai pe un număr redus de cicluri;
- frecvenţa oscilaţiilor induse terenului de către explozii, este mai ridicată decât cea a
cutremurelor, motiv pentru care sunt şi mai puţin periculoase;
- înregistrările mişcărilor pământului generate de explozii, au o amplitudine maximă a
oscilaţiilor urmate de o descreştere în amplitudine a acestora iar înregistrările mişcărilor pământului
produse de cutremure sunt alcătuite din oscilaţii alternante de amplitudini diferite;
În cazul demolărilor prin implozii controlate (când au loc grupări de explozii), înregistrările
mişcărilor pămânului sunt alcătuite din oscilaţii alternante de amplitudini diferite, cu deosebirea că faţă
de cutremure, frecvenţa acestor oscilaţii este mai ridicată.
6.6.2. Evaluarea cantitativă a mişcărilor pământului
Principalii parametrii dinamici ce caracterizează oscilaţiile seismice generate de explozii sunt:
deplasarea, viteza şi acceleraţia mişcării particulei, precum şi frecvenţa oscilaţiilor [28].
Măsurarea parametrilor mişcării pământului se face într-un punct, pe trei direcţii: verticală,
longitudinală şi transversală.
6.9. Încheiere
Caracterul general al mişcărilor pământului generate de explozii, este asemănător cu cel al
mişcărilor generate de cutremure, astfel că exploziile puternice pot oferi o metodă utilă pentru studierea
răspunsului construcţiilor, la excitaţiile produse de cutremure. Energia totală eliberată de o explozie
puternică (chiar şi nucleară), este mică în comparaţie cu cea eliberată de un cutremur de intensitate
moderată. Totuşi, efectele seismice ale exploziilor nu trebuie neglijate, deoarece pot genera mişcări ale
pământului de intensităţi suficiente pentru a produce avarii construcţiilor aflate în vecinătate [25].
În acest sens, este important să se poată controla viteza de oscilaţie a particulelor pământului,
deoarece s-a demonstrat teoretic şi experimental că aceasta este direct proporţională cu efortul la care
sunt supuse construcţiile. În cazul evaluării mişcărilor pământului produse de explozii, cercetările în
domeniu consideră viteza particulei ca reprezentând cel mai bine criteriul de deteriorare al construcţiilor.
La lucrările de mare importanţă, se recomandă să se efectueze măsurători pentru cel puţin doi
parametri ai mişcării (ex. deplasare, viteză etc.) şi să se cunoască frecvenţelor oscilaţiilor pământului. De
asemenea se recomandă să se determine spectrele Fourier ale oscilaţiilor şi chiar spectrele de răspuns ale
terenului, pe baza înregistrărilor făcute [65].
Datorită acestor considerente, pentru creşterea performanţelor şi rentabilizarea puşcărilor, este
necesară determinarea precisă a valorilor limită superioare ale oscilaţiilor pământului datorate
exploziilor, corespunzătoare celei mai mari avarii admise pentru obiectivele învecinate. De asemenea,
pentru planificarea puşcării în locurile în care pot apărea probleme legate de oscilaţia terenului, este
important să se cunoască relaţiile dintre distanţă, încărcătură şi frecvenţa de oscilaţie a terenului [28].
CAPITOLUL 7
FIABILITATEA GLOBALĂ A CONSTRUCŢIILOR
7.1.2. Conceptul de siguranţă a construcţiilor Conceptul de siguranţă este un concept convenţional. Convenţia constă în faptul că fiecare
plăteşte siguranţa pe care o acceptă.
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
30
Sub formă probabilistă, conceptul de siguranţă pleacă de la Legea acţiunii şi reacţiunii
A(p) < R(p)
(7.8)
şi reflectă faptul că siguranţa are un caracter probabil.
Siguranţa unei construcţii în prezent, se calculează în secţiunile transversale cele mai
defavorabile. Metodele oficiale inclusiv Eurocodurile, nu fac legătura între secţiuni şi nu schematizează
construcţiile în totalitatea lor.
7.1.3. Concepţii şi tehnici de calcul a siguranţei construcţiilor
A. Concepţia deterministă
Figura 7.8. Corespondenţa biunivocă între cauză şi efect [105]
B. Concepţia semi-probabilistă, admite că atât solicitările cât şi rezistenţele sunt mărimi
aleatorii şi ca atare sunt guvernate de legi de probabilitate. Datorită diversităţii cazurilor practice şi a
imperfecţiunilor imprevizibile, unei singure cauze îi pot corespunde mai multe efecte.
Figura 7.11. Valorile limită şi [105] Figura7.12. Verificarea probabilistă [105]
C. Concepţia probabilistă, elimină orice coeficient de siguranţă prin reducerea probabilităţii
de apariţie a solicitărilor şi rezistenţelor limită la valori oricât de mici, de exemplu sub 1,5 ‰ (fig.5.19).
În această situaţie, condiţia simbolică de siguranţă incluzând şi cazul limită , devine
(7.26)
În acest caz construcţia va fi exploatată cu o siguranţă considerată satisfăcătoare, fără însă ca
aceasta să fie o siguranţă absolută. Faţă de probabilitatea de referinţă p adoptată prin prescripţii, se poate
calcula probabilitatea de supravieţuire a construcţiei (SAFE-LIFE) sau riscul de distrugere controlată
(FAIL-SAFE).
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
31
7.2. Noţiunea de calitate
7.2.2. Conceptul de calitate
Calitatea reprezintă ansamblul de proprietăţi şi caracteristici ale unei entităţi care îi conferă
acesteia aptitudinea de a satisface necesităţi exprimate şi implicite [60].
Sistemul calităţii, definit de Organizaţia Internaţională de Standardizare (ISO) în seria de
standarde 9000, s-a dezvoltat ca răspuns la provocările globalizării crescânde a pieţei şi a fost unanim
acceptat la nivelul Uniunii Europene.
7.3. Noţiunea de fiabilitate
7.3.1. Definiţie. Conceptul şi categorii de fiabilitate
Definită la început "siguranţa în funcţionare", noţiunea de fiabilitate a apărut în jurul anului 1960,
fiind desprinsă din conceptul de calitate şi reprezentând la acea dată capacitatea produsului de a-şi
menţine calitatea specificată pe toată durata de utilizare. Fiabilitatea unui sistem presupune o
probabilitate de funcţionare în timp iar noţiunea de calitate se referă la o stare de moment şi nu la
comportarea viitoare a sistemului. Fiabilitatea reprezintă una din componentele de bază ale calităţii unui
produs [80]. În figura 7.13 este prezentată modalitatea de variaţie a fiabilităţii, pornind de la necesitatea
socială şi terminând cu faza de exploatare. Fiabilitatea reprezintă una din componentele de bază ale
calităţii unui produs [137]. Conceptul de fiabilitate e definit sub două aspecte: cantitativ şi calitativ [50].
Figura 7.13. Deprecierea fiabilităţii între necesităţile sociale şi momentul exploatării [47]
7.3.2. Obiectele teoriei fiabilităţii Privite la modul general, "obiectele de studiu" ale fiabilităţii poartă denumirea de sistem şi
element [18].
Sistemul - reprezintă un ansamblu - integrat sau nu - de elemente între care există relaţii
deterministe, precum şi totalitatea acestor relaţii (ex. construcţia).
Elementul - este o parte a sistemului, capabilă să îndeplinească o anumită funcţiune în cadrul
acestuia (ex. elementul de construcţie). Din punct de vedere al fiabilităţii, elementul este o componentă a
sistemului ce poate fi caracterizată prin proprii indicatori de fiabilitate.
7.3.4. Fiabilitatea statistică. Indicatori de fiabilitate
În sens cantitativ, fiabilitatea reprezintă probabilitatea ca sistemul să-şi îndeplinească funcţia
fundamentală, pe o perioadă de timp prestabilită, în anumite condiţii date [114].
Mărimile care exprimă cantitativ fiabilitatea produselor sunt indicatorii de fiabilitate [86], [136].
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
32
Aceştia sunt:
- probabilitatea de bună funcţionare (funcţia de fiabilitate);
- probabilitatea de defectare (funcţia de defiabilitate);
- densitatea de probabilitate a defectărilor (densitatea avariilor);
- intensitatea defectărilor (funcţia de risc);
- timpul mediu de bună fucţionare (durabilitatea).
7.4. Scheme de fiabilitate a sistemelor
Sistemele sunt constituite din elemente între care există relaţii de ordin funcţional.
Un sistem poate fi privit sub două aspecte [18]:
- funcţional, prin schema bloc funcţională;
- logic, prin schema logică de fiabilitate.
Schema bloc funcţională a unui sistem, indică modul de dispunere a elementelor componente,
funcţiile lor tehnologice şi condiţiile tehnice de funcţionare a sistemului.
Schema logică de fiabilitate, oferă indicaţii referitoare la legătura care există între fiabilitatea
fiecărui element şi fiabilitatea întregului sistem.
7.5. Durabilitatea structurală
În EUROCODUL 2 - Capitolul 4.1 - Proiectarea structurilor din beton, se defineşte durabilitatea
unei structuri în timpul duratei de serviciu ca fiind cerinţa: „ca aceasta să-şi îndeplinească
funcţionalitatea, cu asigurarea rezistenţei şi stabilităţii, fără pierderi semnificative ale funcţionalităţii, în
cazul unei mentenanţe uzuale".
Pe baza durabilităţii se determină costul lucrărilor de întreţinere sau mentenanţă. În acest sens, este
necesar să fie impuse cerinţe de calitate pentru executant şi condiţii de exploatare şi întreţinere pentru
utilizator [118]. Ca măsură a durabilităţii structurale se poate adopta noţiunea de „fiabilitate structurală".
7.6. Conceptul de fiabilitate structurală
7.6.1. Generalităţi
Fiabilitatea structurală reprezintă probabilitatea, ca o lucrare de construcţii să-şi îndeplinească,
în mod adecvat, misiunea pentru care a fost realizată, cel puţin un timp dat.
Siguranţa şi fiabilitatea structurilor, sunt reglementate de următoarele coduri şi standarde:
EUROCODUL 1, EUROCODUL 6, EUROCODUL 8, respectiv ISO 2394:1998 - Principii generale
privind fiabilitatea pentru structuri, ISO 13822:2001 - Bazele pentru proiectarea structurilor -
Evaluarea structurilor existente, a doua ediţie ISO 13822:2010 - Baze pentru proiectarea structurilor;
Evaluarea structurilor de patrimoniu, precum şi alte normative utilizate la nivel naţional.
Conceptul comun al standardelor, recomandă determinarea probabilităţii de eşec.
Codul ISO 2394:1998 recomandă metoda FORM de calcul a probabilităţii de eşec, din cauza
simplităţii sale în aplicare şi preciziei satisfăcătoare. Această metodă de calcul propusă de ISO 2394:1998
şi preluată ulterior de ISO 13822:2001 şi ISO 13822:2010, poate fi utilizată atât pentru proiectarea
seismică a clădirilor noi, cât şi pentru evaluarea riscului seismic al clădirilor existente, în vederea
consolidării sau demolării.
7.6.2. Concepţia actuală de fiabilitate structurală
Standardul ISO 13822/2001 recomandă pentru calculul nivelurilor de siguranţă ale construcţiilor,
introducerea în calcul a indicelui de fiabilitate β [51]:
(7.28)
unde
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
33
β - indicele de fiabilitate; - valoarea medie a marginii de siguranţă; - abaterea standard.
În funcţie de valorile pe care le poate lua β, construcţiile pot fi încadrate în următoarele domenii
de siguranţă [H]:
β < 1,5 construcţiile sunt nesigure;
construcţiile au un nivel de siguranţă medie;
construcţiile au siguranţă mare;
β > 4,0 construcţiile sunt extrem de sigure.
Valoarea medie a marginii de siguranţă este definită prin relaţia
μ = R – S (7.29)
unde R şi S sunt rezistenţe respectiv solicitări.
Fiabilitatea structurală este
(7.30)
iar fiabilitatea temporală se exprimă prin funcţia
(7.31)
unde
(7.32)
reprezintă factorul de risc şi
(7.33)
reprezintă parametrul în timp ce indică durabilitatea (MTBF) şi care are un rol important în stabilirea
ciclurilor de mentenanţă [103].
Fiabilitatea structurală reprezintă probabilitatea ca pe durata de exploatare a construcţiilor,
răspunsul aşteptat al acestora pentru toate grupările de încărcări să rămână mai mic decât capacitatea
respectivă [82].
Fiabilitatea structurală înlocuieşte conceptul de situaţie defavorabilă, cu suma siguranţelor
minime. Astfel se modifică un concept simplist de calcul al siguranţei construcţiilor în secţiunile cele mai
slabe, fără să se ţină seama de legăturile între ele, cu un concept care permite combinarea secţiunilor.
Acest concept de calcul imprimă siguranţei construcţiilor un caracter holistic (global) [103].
7.6.3. Interpretarea geometrică a indicelui de fiabilitate β
Figura 7.15. Interpretarea geometrică a indicelui de fiabilitate β [103]
Indicele de fiabilitate β reprezintă din punct de vedere geometric, distanţa cea mai scurtă de la
centru la funcţia stării limită
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
34
(7.34)
e definit fiabilistic (distanţă probabilă) iar β este un concept convenţional. Caracterul
convenţional rezultă din faptul că suntem dispuşi să plătim un anumit cost pentru siguranţă.
7.6.4. Evaluarea fiabilităţii structurale
Evaluarea fiabilităţii structurale se face conform standardului ISO 13822, ţinând cont de
ierarhizarea termenilor din fig. 7.16. Conform aceluiaşi standard, diagrama generală de evaluare a
structurilor existente este prezentată în figura 7.17.
Figura 7.16. Schemă de ierarhizare a termenilor Figura 7.17. Schema logică generală a
conform standardului ISO 13822/2001 evaluării fiabiliste a structurilor existente [H]
7.6.5. Metode de calcul a fiabilităţii structurale
1. Evenimentele de eşec şi variabile de bază aleatorii
Evenimentele de eşec sunt convenabil să fie descrise în termeni de relaţii funcţionale care sunt
definite complet dacă evenimentul are loc. Un eveniment de eşec poate fi descris ca o relaţie funcţională
a limitei de stare funcţională a funcţiei stării limită g(x), în următorul mod [24]:
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
35
(7.35)
unde componentele vectorului x sunt realizările aşa numitei variabile de bază aleatorii x care reprezintă
toate influenţele nesigure relevante pentru probabilitatea de eşec. În ecuaţia de mai sus, evenimentul de
eşec F este simplu definit ca fiind soluţiile funcţiei g(x) ce pot lua valori negative sau zero.
Având definit evenimentul de eşec, probabilitatea eşecului poate fi determinată cu următoarea
integrală [24]:
(7.36)
unde este funcţia densităţii probabilităţii de atingere a variabilelor x.
Cele mai folosite metode pentru obţinerea soluţiilor acestei integrale sunt: tehnicile de integrare
numerică; simularea Monte Carlo; extensiile asimptotei Laplace; metodele FORM/SORM.
2. Metoda FORM de calcul a fiabilităţii structurale
Metoda FORM reprezintă una din cele mai importante metode de evaluare a fiabilităţii în teoria
fiabilităţii structurale. Metoda este larg folosită în problemele practice de inginerie şi s-au dezvoltat
diferite programe de calcul pentru analiza FORM [G].
3. Funcţii liniare pentru stări limită şi variabile normal distribuite
Figura 7.18. Interpretarea geometrică a indicelui de fiabilitate – reprezentarea cazurilor
dimensionale ale funcţiei liniare a variabilelor de bază aleatorii X şi funcţiei liniare de stare limită
normal distribuită U [29]
4. Funcţii nelineare de stare limită.
Dacă funcţia de stare limită nu are variabile aleatoare de bază liniare X, Hasofer şi Lind au sugerat
efectuarea acestei liniarizări în punctul de eşec al suprafeţei eşecului reprezentat în spaţiu normalizat
[51]. Această situaţie este reprezentată în spaţiul bidimensional din figura următoare:
Figura 7.19. Ilustrare a liniarizării propuse de Hasofer şi Lind în spaţiul normal standard [51]
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
36
CAPITOLUL 8
FIABILITATEA DEMOLĂRILOR PRIN IMPLOZII CONTROLATE
8.1. Consideraţii generale
Demolarea construcţiilor prin implozii controlate, implică specialiştii în efectuarea unor lucrări
specifice care generează riscuri de securitatea şi sănătatea muncii. La realizarea lucrărilor de demolare cu
ajutorul explozivilor de către personalul autorizat în acest scop, se combină riscurile existente pe orice
şantier de construcţii cu cele specifice lucrului cu materii explozive [20], [84].
8.2. Fiabilitatea sistemelor de iniţiere a încărcăturilor explozive
Pentru determinarea probabilităţii sistemelor de iniţiere (sistemelor de dare a focului), de a iniţia
încărcăturile explozive folosite la demolarea construcţiilor prin implozii controlate, prezint un concept
comparativ de calcul fiabilist neliniar al schemelor fiabiliste de legături ale mijloacelor de iniţiere din
compunerea acestor sisteme. Calculele se bazează pe siguranţa în funcţionare a mijloacelor de iniţiere
(capselor detonante) din alcătuirea ramificaţiilor (ramurilor) reţelei de iniţiere, modalităţile de legături
(conexiuni) între capsele detonante şi dispunerea ramificaţiilor reţelei faţă de punctul de dare a focului.
În efectuarea calculelor, folosesc următoarele funcţii de calcul ce exprimă cantitativ fiabilitatea
elementelor din compunerea sistemului de iniţiere: funcţia de fiabilitate a sistemului (probabilitatea de
iniţiere); funcţia de defiabilitate a sistemului (probabilitatea de rateu); funcţia de densitate a rateurilor,
funcţia de risc (intensitatea sau rata rateurilor) şi funcţia capacităţii probabile de iniţiere a sistemului
(numărul mediu probabil de iniţieri între două rateuri consecutive).
Acest concept de calcul este valabil pentru orice tip de tehnologie de iniţiere şi depinde de
probabilitatea elementelor componente ale sistemului de iniţiere de a avea rateu.
8.2.1. Calculul fiabilist al schemelor de legături ale capselor detonante din compunerea
sistemelor de iniţiere
A) Exemplu de calcul fiabilist pentru varianta I-a de realizare a sistemului de iniţiere a
încărcăturilor explozive folosite la demolarea prin implozie controlată a unei structuri [98], [101]
Să se calculeze capacitatea probabilă de iniţiere a încărcăturilor explozive, în vederea demolării
prin implozie controlată, a următoarei structuri:
Figura 8.1. Concepţie a variantei I de realizare a sistemului de iniţiere a încărcăturilor explozive, în
vederea demolării prin implozie controlată a unei structuri.
Sistemul de iniţiere a încărcăturilor explozive poate fi electric, pirotehnic sau de alt tip.
Se consideră că mijloacele de iniţiere ale încărcăturilor explozive sunt capse detonante
milisecundă care sunt garantate de producător că dau 1 rateu/1000 de capse iniţiate. Fiecare capsă iniţiază
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
37
detonaţia încărcăturii explozive aferentă fiecărui stâlp pe nivel iar ramificaţiile (ramurile) reţelei de
iniţiere sunt identice.
Rezolvare:
1. Realizarea schemei fiabiliste de legături ale capselor detonante din alcătuirea sistemului de
iniţiere a încărcăturilor explozive
Figura 8.2. Schema fiabilistă nr. I de legături ale capselor detonante
2. Calculul capacităţii probabile de iniţiere a schemei fiabiliste nr. I de legături a capselor
detonante
Capacitatea probabilă de iniţiere a capselor detonante din compunerea sistemului I de iniţiere a
încărcăturilor explozive este:
(8.1)
unde
– capacitatea probabilă de iniţiere a schemei I;
– fiabilitatea schemei I;
n – nr. capse detonante.
Riscul de a avea rateu al unei capse detonante din alcătuirea reţelei de iniţiere este
(8.7)
iar capacitatea probabilă de iniţiere a unei capse detonante din compunerea sistemului de iniţiere a
încărcăturilor explozive (numărul mediu probabil de iniţieri ale capselor detonante între două rateuri
consecutive) este
(8.8)
Rezultă,
(8.17)
B) Exemplu de calcul fiabilist pentru varianta a II-a de realizare a sistemului de iniţiere a
încărcăturilor explozive, folosite la demolarea prin implozie controlată a unei structuri [98], [101]
Să se calculeze capacitatea probabilă de iniţiere a încărcăturilor explozive, în vederea demolării
prin implozie controlată, a următoarei structuri:
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
38
Figura 8.3. Concepţie a variantei II de realizare a sistemului de iniţiere a încărcăturilor explozive, în
vederea demolării prin implozie controlată a unei structuri.
Rezolvare:
1. Realizarea schemei fiabiliste de legături ale capselor detonante din alcătuirea sistemului de
iniţiere a încărcăturilor explozive
Figura 8.4. Schema fiabilistă nr. II de legături ale capselor detonante
2. Calculul capacităţii probabile de iniţiere a schemei fiabiliste nr. II de legături a capselor
detonante
unde – capacitatea probabilă de iniţiere a schemei II; - fiabilitatea schemei II; n - bucăţi de capse
detonante.
Rezultă,
C) Calculul costului capselor detonante din alcătuirea sistemelor de iniţiere
Considerând că preţul mediu de achiziţie a unei capse detonante milisecundă este de 10 lei,
rezultă costul capselor detonante din compunerea reţelelor, în cele două variante de demolare:
D) Calculul raportului cost/capacitate probabilă de iniţiere a schemelor fiabiliste
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
39
E) Analiza comparativă a rezultatelor obţinute în cele două variante de calcul fiabilistic
1) Prima variantă a schemei fiabiliste de legături ale capselor detonante, are 4 legături în paralel
şi 5 legături în serie iar a doua variantă are 5 legături în paralel şi 4 legături în serie;
2) Capacitatea probabilă de iniţiere a schemei fiabiliste de legături ale capselor detonante din al
doilea sistem de iniţiere, este cu 37% mai mare (mai bună) decât a primului sistem
3) Numărul şi costul capselor detonante din compunerea sistemelor de iniţiere pentru cele două
variante de demolare, este acelaşi;
4) Raportul cost/capacitate probabilă de iniţiere al schemelor fiabiliste, este în ce-a de-a doua
variantă de demolare, cu 37% mai mic (mai bun) faţă decât cel din prima variantă;
5) Capacităţile probabile de iniţiere ale schemelor fiabiliste de legături ale capselor detonante din
compunerea sistemelor de iniţiere, sunt mult mai mici decât capacitatea probabilă de iniţiere a unei capse
detonante
F) Concluzie
Se adoptă varianta a II-a de demolare, favorizată de mai multe ramificaţii legate în paralel ale
sistemului de iniţiere.
8.3. Tehnici de control a fiabilităţii sistemelor de iniţiere, prin configuraţia legăturilor între
elementele componente
Datorită riscului mare de accidente la care este expus personalul lucrător în cazul rateurilor,
realizarea în faza de proiectare a schemelor redundante de legături ale mijloacelor de iniţiere, are un rol
esenţial. Acest lucru se datorează faptului că, odată ce schema de legături a mijloacelor de iniţiere a fost
concepută, nu se mai poate ameliora fiabilitatea ei decât prin folosirea unor elemente componente de o
calitate foarte bună. De asemenea, în această etapă este hotărâtoare măiestria cu care specialiştii
proiectează schemele de legături ale mijloacelor de iniţiere, care nu trebuie să aibă neapărat ca scop
realizarea celei mai bune fiabilităţi, ci realizarea celui mai bun compromis între preţ şi fiabilitate [99].
8.3.1. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste formate din capse detonante
legate în serie, fără redundanţă
Schema 1)
Figura 8.5. Schema fiabilistă a unei capse detonante
Schema 2)
Figura 8.6. Schema fiabilistă a două capse detonante legate în serie
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
40
Schema 3)
Figura 8.7. Schema fiabilistă a trei capse detonante legate în serie
Schema 4)
Figura 8.8. Schema fiabilistă a patru capse detonante legate în serie
Schema 5)
Figura 8.9. Schema fiabilistă a cinci capse detonante legate în serie
Figura 8.10. Variaţia capacităţii probabile Figura 8.11. Variaţia sporului capacităţii
de iniţiere a schemelor fiabiliste probabile de iniţiere a schemelor fiabiliste
Figura 8.12. Variaţia costului capselor detonante Figura 8.13. Variaţia raportului cost/capacitate
din schemele fiabiliste probabilă de iniţiere a schemelor fiabiliste
999
499,5
333 249,75
199,8
0
200
400
600
800
1000
1200
1 2 3 4 5 Scheme fiabiliste
η (iniţieri) 100%
50%
33,3% 25%
20%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
1 2 3 4 5
Δη
Scheme fiabiliste
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
60
1 2 3 4 5
C (lei)
Scheme fiabiliste
0.01 0.04
0.09
0.16
0.25
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
1 2 3 4 5
C/η(lei/iniţieri)
Scheme fiabiliste
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
41
8.3.2. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste formate din capse detonante
legate în serie, cu redundanţă globală
A) Calculul capacităţii probabile de iniţiere a schemelor fiabiliste
Schema 1)
Figura 8.14. Schema fiabilistă a unei capse detonante
Schema 2)
Figura 8.15. Schema fiabilistă a unei capse detonante cu o redundanţă
Schema 3)
Figura 8.16. Schema fiabilistă a două capse detonante legate în serie, cu redundanţă globală
Schema 4)
Figura 8.17. Schema fiabilistă a trei capse detonante legate în serie, cu redundanţă globală
Schema 5)
Figura 8.18. Schema fiabilistă a patru capse detonante legate în serie, cu redundanţă globală
Schema 6)
Figura 8.19. Schema fiabilistă a cinci capse detonante legate în serie, cu redundanţă globală
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
42
Figura 8.20. Variaţia capacităţii probabile Figura 8.21. Variaţia sporului capacităţii
de iniţiere a schemelor fiabiliste probabile de iniţiere a schemelor fiabiliste
Figura 8.22. Variaţia costului capselor Figura 8.23. Variaţia raportului cost/capacitate
detonante din schemele fiabiliste probabilă de iniţiere a schemelor fiabiliste
8.3.3. Calculul de fiabilitate comparativ al schemelor fiabiliste, formate dintr-o capsă
detonantă cu mai multe redundanţe
A) Calculul capacităţii probabile de iniţiere a schemelor fiabiliste
Schema 1)
Fig. 8.24. Schema fiabilistă a unei capse detonante
Schema 2)
Figura 8.25. Schema fiabilistă a unei capse detonante cu o redundanţă
999
1498,5
1158,8 1078,9
1048,9 1028,9
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6
Scheme fiabiliste
η(iniţieri)
0%
50%
27,34% 20,44%
17,67% 15,77%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
1 2 3 4 5 6
Δη
Scheme fiabiliste
10
20
30
40
50
60
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6
C(lei)
Scheme fiabiliste
0.01 0.0133
0.0259
0.037
0.0476
0.0583
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
1 2 3 4 5 6
C/η (lei/iniţieri)
Scheme fiabiliste
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
43
Schema 3)
Figura 8.26. Schema fiabilistă a unei capse detonante cu două redundanţe
Schema 4)
Figura 8.27. Schema fiabilistă a unei capse detonante cu trei redundanţe
Schema 5)
Figura 8.28. Schema fiabilistă a unei capse detonante cu patru redundanţe
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
44
Figura 8.29. Variaţia capacităţii probabile Figura 8.30. Variaţia sporului capacităţii probabile
de iniţiere a schemelor fiabiliste de iniţiere a schemelor fiabiliste
Figura 8.31. Variaţia costului capselor Figura 8.32. Variaţia raportului cost/capacitate
detonante din schemele fiabiliste probabilă de iniţiere a schemelor fiabiliste
8.4. Analiza comparativă a rezultatelor obţinute în urma efectuării calculelor de fiabilitate
Figura 8.33. Variaţia capacităţii probabile de iniţiere a schemelor fiabiliste ale capselor detonante:
scheme cu mai multe legături redundante (linie portocalie), scheme cu legături în serie (linie roşie) şi
scheme cu legături în serie, cu o redundanţă globală (linie verde)
999
1498,5
1831,5 2081,2
2281
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 Scheme fiabiliste
η(iniţieri)
0%
50%
72,22%
85,85% 95,45%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
1 2 3 4 5
Δη
Scheme fiabiliste
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
60
1 2 3 4 5
C (lei)
Scheme fiabiliste
0.01
0.0133
0.0163
0.0192
0.0219
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
1 2 3 4 5
C/η(lei/iniţieri)
Scheme fiabiliste
499,5 333 249,75 199,8
1498,5 1158,8 1078,9 1048,9 999
1498,5
1831,5
2081,2 2281
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 Scheme fiabiliste
η(iniţieri)
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
45
Figura 8.34. Variaţia raportului cost/capacitate probabilă de iniţiere a schemelor fiabiliste ale capselor
detonante: scheme cu mai multe legături redundante (linie portocalie), scheme cu legături în serie (linie
roşie) şi scheme cu legături în serie, cu o redundanţă globală (linie verde)
8.5. Credibilitatea matematică a calculelor de fiabilitate
Indicatorul cheie în calculele efectuate, este factorul de risc , care poate fi la un nivel mai jos sau
mai ridicat.
Funcţia de risc din acest capitol, exprimă intensitatea rateurilor (defectărilor) şi este un
indicator cantitativ al fiabilităţii sistemelor de iniţiere a încărcăturilor explozive folosite la demolări.
În calculele efectuate, riscul de rateu al capselor detonante din compunerea sistemelor de iniţiere,
a fost garantat de producător la valoarea de 1 rateu la iniţierea a 1000 bucăţi de capse detonante. Această
probabilitate de iniţiere a capselor detonante, a rezultat în urma testelor (evenimentelor) efectuate de
uzina constructoare pentru fiecare lot de capse detonante fabricate.
În urma acestor considerente, rezultă obiectivitatea calculelor de fiabilitate efectuate, care au la
bază probabilitatea de rateu a mijloacelor de iniţiere impusă de fabricant.
Capacitatea probabilă de iniţiere a capselor detonante, reprezintă un parametru de fiabilitate al
sistemului de iniţiere. Rigurozitatea calculelor acestui parametru, derivă atât din introducerea în funcţiile
de calcul a formulelor de calcul de fiabilitate corespunzătoare pentru diferitele variante de legături ale
capselor detonante din compunerea sistemelor de iniţiere, cât şi în urma analizei comparative a
rezultatelor obţinute.
Calculul fiabilist al schemelor de legături ale capselor detonante din compunerea sistemelor de
iniţiere a încărcăturilor explozive, le conferă specialiştilor implicaţi în executarea lucrărilor de demolare
prin implozii controlate, credibilitate sporită în evaluarea parametrului capacitate probabilă de iniţiere a
capselor detonante, în vederea efectuării operaţiilor de puşcare în siguranţă, fără înregistrări de rateuri.
CAPITOLUL 9 - STUDII DE CAZ
STUDIU DE CAZ nr. 1
9.1. Simularea demolării prin explozii controlate Pentru a evita demolarea nereuşită prin explozii controlate a unei construcţii industriale propusă
pentru demolare, cât şi pentru a minimiza costurile acestei activităţi, am efectuat modelarea matematică
şi simularea demolării prin explozii controlate a structurii în cauză, după care am validat rezultatele
simulării, prin compararea etapelor de demolare a modelului cu etapele demolării propriu-zise a
prototipului [94].
0,01
0,04
0,09
0,16
0,25
0,0133 0,0259 0,0370 0,0476
0,0163 0,0192 0,0219 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
1 2 3 4 5
Scheme fiabiliste
C/η(lei/iniţieri)
0,0133
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
46
Structura de demolat denumită în continuare obiectivul de simulat a fost situată în incinta Fabricii
de pâine “Titan” Bucureşti.
9.1.1. Caracteristicile obiectivului de simulat şi a amplasamentului acestuia
Figura 9.2. Planul parter al structurii simulate [94] Figura 9.3. Secţiunile transversale ale
obiectivului de simulat [94]
9.1.2. Prezentarea Metodei Elementului Aplicat
Pentru a analiza comportarea obiectivului de simulat la demolarea controlată cu explozivi, s-a
folosit o nouă metodă numită Metoda Elementului Aplicat, care îmbină caracteristicile Metodei
Elementului Finit cu cele ale Metodei Elementului Discret.
Principalul avantaj al acestei metode este acela că poate descrie comportamentul sistemului
structural la acţiuni extreme, începând cu aplicarea forţelor, deschiderea şi propagarea fisurilor, separarea
elementelor structurale şi terminând cu prăbuşirea totală a construcţiei [52], [69], [109].
9.1.3. Metoda Elementului Aplicat implementată în programul Extrem Load Structures
a) Conectarea elementelor b) Separarea elementelor
Figura 9.4. Conectarea şi separarea elementelor în Applied Element Method [109]
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
47
Figura 9.5. Dimensionarea elementului de volum Figura 9.6. Ataşarea în fiecare punct de contact
caracterizat de starea spaţială de eforturi unitară [59] a elementelor, a trei resorturi [59]
Figura 9.7. Resorturile ataşate în fiecare punct de Figura 9.8. Compararea conectivităţii elementelor
contact al elementelor, preiau solicitările triaxiale [59] în Metodele Elementului Finit şi Aplicat [108]
Figura 9.9. Compararea separării elementelor în Metodele Elementului Finit şi Aplicat [108]
9.1.4. Modelul de material pentru beton şi armătură
Modelul constitutiv adoptat pentru beton în programul bazat pe metoda elementului aplicat -
Extreme Loading for Structures (ELS), este prezentat în figura 9.10. Pentru modelarea betonului la
compresiune se foloseşte modelul Maekawa, figura 9.10 a [73]. Pentru resorturile care descriu
comportarea armăturii este folosit modelul prezentat de Ristic [85]. Rigiditatea armăturii este calculată pe
baza deformaţiei resortului asociat armăturii, stării de încărcare (fie că este vorba de încărcăre sau
descărcare) şi a evoluţiei în timp a oţelului, care controlează efectul Bauschinger (fig. 9.11).
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
48
a) Beton supus eforturilor b) Beton supus eforturilor Figura 9.11. Comportarea armăturii la
tangenţiale axiale eforturi axiale [85]
Figura 9.10. Modelul constitutiv pentru beton
implementat în ELS [85]
9.1.5. Realizarea modelului geometric al structurii Pentru realizarea modelului geometric al structurii au fost definite în ELS, stiluri pentru fiecare tip
de stâlpi (figura 9.12 a), grinzi (figura 9.12 b) şi elemente de închidere [95]. Modelul geometric al
construcţiei este prezentat în figura 9.13 a.
a) Definirea grinzilor cu secţiunea 0,75 x 0,75m b) Definirea grinzilor cu secţiunea 0,50 x 0,80m
Figura 9.12. Modul de definire ale componentelor structurale [95]
a) Modelul geometric al structurii b) Structura reală
Figura 9.13. Modelul şi prototipul înainte de demolare
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
49
9.1.6. Introducerea scenariului de demolare
Acest pas constă în specificarea elementelor structurale, a ordinii şi timpului la care urmează să
fie îndepărtate acestea. Ordinea de distrugere este prezentată în figura 9.14. În această etapă se indică
timpul total al analizei şi pasul de timp [95].
Figura 9.14. Definirea treptelor de explozie [95]
9.1.7. Verificarea şi interpretarea rezultatelor
Reprezintă etapa în care sunt evidenţiate direcţia de cădere şi modul de distrugere finală al
obiectivului de demolat. În acest sens, am prezentat mai multe ipostaze comparative atât din timpul
simulării, cât şi al demolării ulterioare a structurii [95].
a) Pierderea stabilităţii construcţiei şi începutul basculării
b) Etapă din timpul basculării construcţiei
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
50
c) Prăbuşirea construcţiei pe teren
d) Sfărâmăturile construcţiei după prăbuşire
Figura 9.15. Etapele demolării pentru structura simulată (modelul) şi cea reală (prototipul) [95]
După compararea rezultatelor obţinute în urma simulării demolării modelului, cu cele ale
demolării propriu-zise a prototipului, se observă că din punct de vedere al direcţiei de cădere şi al
gradului de distrugere a structurii, rezultatele simulării se apropie foarte mult de rezultatele demolării, aşa
cum se poate observa în figurile 9.15 a, b, c, d.
Rezultă că programul de calcul ELS folosit şi metoda AEM aleasă să descrie comportamentul
sistemului structural la demolare prin acţiunea exploziilor, conduc la diferenţe foarte mici între simulare
şi demolare, validându-se astfel rezultatele simulării [95].
STUDIU DE CAZ nr. 2
9.2. Evaluarea efectelor care se manifestă asupra construcţiilor situate în vecinătatea
demolărilor prin explozii controlate
Pe timpul demolării construcţiilor prin explozii controlate, se manifestă asupra mediului
înconjurător o serie de efecte care pot solicita construcţiile aflate în vecinătatea demolărilor. Din acest
motiv, pentru a preveni eventualele accidente şi reclamaţii, se impune ca specialiştii în demolări să
identifice şi cuantifice aceste efecte, pentru ca ulterior să le poată atenua prin metode specifice.
9.2.1. Caracteristicile obiectivului de protejat
Obiectivul de protejat constă dintr-un bloc de locuinţe - A 18 B - care este un sistem structural
combinat pe 10 etaje compus dintr-un sistem de cadre care asigură rezolvarea elastică a planului de
arhitectură, combinat cu diafragme care asigură preluarea încărcărilor orizontale. Soluţia constructivă
este cu nucleu rigid şi cadre (fig. 9.16).
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
51
Figura 9.16. Perspectivă cu structură combinată a obiectivului de protejat, realizată cu nucleu central şi
cadre de beton armat
Figura 9.17. Vedere realizată de pe terasa obiectivului Figura 9.18. Vedere de ansamblu a OD 12
de demolat, cu ansamblul de blocuri de locuinţe înaintea demolării, realizată de la etajul
din care face parte obiectivul de protejat 10 al obiectivului de protejat
9.2.2. Efectele manifestate la demolarea prin explozii controlate asupra mediului
înconjurător La demolarea obiectivului de demolat (OD 12) prin explozii controlate, asupra mediului
înconjurător se manifestă în principal următoarele efecte [65], [70], [87]:
- efectul undei de şoc aeriene;
- efectul seismic;
- efectul fragmentelor aruncate;
- efectul poluării mediului înconjurător.
9.2.3. Evaluarea efectului undei de şoc aeriene
Figura 9.19. Alura curbei presiune - timp pentru o undă de şoc în aer [15]
Obiectivul de
protejat
Construcţia de
demolat (OD 12)
Ecran de protecţie
din baloţi de paie
130 m
130 m
Ecran de protecţie
din baloţi de paie
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
52
Conform legislaţiei în vigoare (HG 536/2002), valoarea suprapresiunii în frontul undei de şoc se
determină cu relaţia:
32 77.284.0 fp [kgf/cm
2] (9.1)
în care λ este distanţa scalată
R
Q3
[kg/m]
(9.2)
iar
Q – cantitatea de material exploziv, exprimat în echivalent TNT, care detună instantaneu [kg];
R – distanţa măsurată de la locul exploziei la obiectivul considerat [m].
130
864,633
R
Q = 0,0146 [kg/m]
(9.3)
fp = 0,0128 kg/cm
2 (9.4)
Comparând valoarea calculată cu cea pentru spargerea parţială a geamurilor (0,01÷0,02 kg/cm2),
se constată că aceasta este aproximativ la mijlocul intervalului [61].
În acest calcul, nu s-a ţinut cont de faptul că masa totală de exploziv este repartizată pe
încărcături mici, care sunt introduse în găuri de mină. Din această cauză, în literatura de specialitate
(lucrări ale specialiştilor de la Swedish Detonic Research Foundation- Suedia) se consideră că valoarea
suprapresiunii în unda de şoc este:
ff pp 2.0*[kg/cm²] (9.5)
În acest caz 00256.0* fp kg/cm² şi această valoare este mult sub limita suprapresiunii în
frontul undei de şoc care poate produce vreo pagubă obiectivului de protejat (vezi tab. 9.11) [61].
9.2.4. Evaluarea efectului seismic
Undele seismice care se manifestă asupra construcţiei de protejat, sunt generate de exploziile
încărcăturilor explozive în găurile de mină forate în elementele de construcţii ale OD 12 şi de impactul cu
terenul la prăbuşirea construcţiei.
9.2.4.1. Evaluarea efectului seismic indus de exploziile din elementele de construcţie La proiectarea lucrărilor de puşcare, mărimea încărcăturii explozive concentrate ce se poate
detona instantaneu se determină cu relaţia 3
k
RQinst
[kg. (echivalent TNT)] (9.6)
unde:
R - distanţa între locul puşcării şi obiectiv (m);
k - coeficient funcţie de proprietăţile mediului în care se explodează;
α - coeficient care depinde de indicele de acţiune a exploziei [32], [65].
Cantitatea de exploziv posibil a fi detonată pe treaptă de întârziere se stabileşte cu relaţia
1. )(3
2KnfQQ institrtr
.[kg. (echivalent TNT)] (9.7)
unde:
f(n) - coeficient de reducere funcţie de timpul de întârziere al sistemului de iniţiere;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
53
K1 - coeficient de reducere funcţie de numărul puşcărilor efectuate în cursul unui an [32], [65].
Cunoscând că R = 130 m (distanţa între OD 12 şi blocul A18 B); K = 9 pentru roci argiloase; α =
1 (pentru indicele de explozie n = 1); f(n) = 0.917 pentru sistemul NONEL-MS ce se utilizează la
demolare, K1 = 1 (pentru o puşcare) şi utilizând relaţiile de calcul prezentate anterior, se obţin
următoarele cantităţi de exploziv care ar putea fi detonate fără a pune în pericol obiectivul OD 12:
- Qinst = 3012 kg echivalent TNT = 2317 kg dinamită (cantitatea maximă de exploziv detonată);
- Qtr itr = 1841,5 kg echivalent TNT = 1416,5 kg dinamită (cantitatea maximă pe treapta de întârziere).
Se observă că valorile obţinute din calcul, sunt foarte mari în comparaţie cu cantitatea maximă de
exploziv detonată pe treapta de explozie Q = 6,864 kg dinamită (vezi anexa 10) [63].
9.2.4.2. Evaluarea efectului seismic indus la prăbuşirea construcţiei
La evaluarea efectului seismic generat de prăbuşirea pe teren a obiectivului de demolat, trebuie
avut în vedere că structura de rezistenţă e formată din cadre de beton armat. Pentru aceste structuri atunci
Figura 9.20. Etapă din pregătirea etajului 1 Figura 9.22. Elementele structurale ale OD 12
al structurii, pentru demolarea prin explozii prăbuşite pe teren în urma demolării
când procedeul de demolare ales este prin răsturnare pe o direcţie, diminuarea ponderii principale a
energiei de cădere este realizată prin spaţiile mari care există în interiorul structurii şi care fac ca la un
moment dat, doar o mică parte din elementele construcţiei să fie în contact cu terenul, în timp ce alte
elemente ajung la rupere după care se prăbuşesc complet. Se apreciază că în procesul de demolare al OD
12, nu sunt probleme din punct de vedere al intensităţii oscilaţiilor pământului generate la prăbuşirea
construcţiei, astfel încât să fie afectate clădirile învecinate.
9.2.5. Evaluarea efectului fragmentelor aruncate
Principalele urmări ale acestui efect ce se pot manifesta la demolarea OD 12, sunt:
- distrugeri locale, în urma impactului dintre fragmentele aruncate şi obiectivul de protejat;
- producerea de incendii locale, acolo unde cad fragmentele aruncate, dacă acestea sunt încălzite la o
temperatură corespunzătoare;
Pentru înlăturarea producerii acestor efecte, s-au luat o serie de măsuri de protecţie, cum ar fi:
- instalarea pe OD 12 în dreptul găurilor de mină încărcate cu explozivi, a unor plase de sârmă cu ochiuri
de 0,05 × 0,05 m, pentru încetinirea şi reţinerea fragmentelor mari desprinse la explozie (fig. 9.23);
- instalarea pe OD 12 în dreptul găurilor de mină încărcate cu explozivi, a unor ecrane textile şi ecrane
din tablă striată, pentru încetinirea şi reţinerea fragmentelor mici desprinse la explozie (fig. 9.24);
- instalarea unui ecran de protecţie din baloţi de paie între obiectivele de demolat şi de protejat (fig. 9.25);
- identificarea imediat după demolare, a posibile focare de incendiu şi stingerea lor [65].
Elemente structurale rezultate în urma
prăbuşirii prin basculare a construcţiei
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
54
Figura 9.23. Plasă de sârmă folosită la Figura 9.24. Instalarea în dreptul găurilor de mină, a
confecţionarea ecranelor de protecţie diferite materiale de protecţie
9.2.6. Evaluarea efectului poluării mediului înconjurător
Acest efect are loc într-o foarte mică măsură, fiind foarte limitat ca timp şi spaţiu de acţiune şi se
datorează atăt gazelor de explozie şi prafului rezultat în urma sfărâmării structurii de rezistenţă din beton
armat cât şi interacţiunii elementelor de construcţie între ele şi la contactul cu terenul. Limitarea
răspândirii norului de praf care a rezultat în urma prăbuşirii OD 12, s-a realizat prin împrăştierea apei cu
furtunul în zona de producere a demolării, atât înainte cât şi imediat după prăbuşirea construcţiei.
Figura 9.25. Efectul poluării cu praf şi gaze de explozie pe timpul demolării OD 12
STUDIU DE CAZ nr. 3
9.3. Răspusul dinamic al construcţilor din vecinătatea demolărilor
9.3.1. Generalităţi
În acest studiu de caz, prezint modul de comportare a clădirii cu 10 etaje - A 18 B (descrisă în
Studiu de caz nr. 2) şi denumită obiectivul de protejat, la acţiunea undelor seismice generate de
demolarea prin explozii controlate a construcţiei industriale OD 12 (descrisă în Studiul de caz nr. 1 şi
denumită obiectivul de demolat). Obiectivele de demolat şi de protejat, se află la distanţa de aproximativ
130 m unul faţă de celălalt. Pentru studierea răspusului dinamic al obiectivului de protejat la demolarea
prin explozii a obiectivului de demolat, am efectuat la etajul 10 al clădirii protejate, înregistrări ale
oscilaţiilor induse asupra acestei structuri, înainte, în timpul şi după activitatea de demolare.
Înregistrările le-am realizat cu vitezometrul GBV 316. Am înregistrat succesiv pe trei direcţii
principale NS, EV şi verticala Z, următorii parametrii dinamici ai structurii: deplasările (mm), vitezele
(mm/s), acceleraţiile (mm/s2), smucitura (mm/s
3), frecvenţele proprii (Hz) şi perioadele proprii (s) [22].
9.3.5. Înregistrări
Ecrane din plasă de sârmă
dispuse peste ţesătură textilă Ecrane din
tablă striată
Ecran de protecţie
din baloţi de paie
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
55
Înregistrări pe 3 direcţii ortogonale înaintea, în timpul şi după demolarea construcţiei [100]
Figura 9.30. Răspunsul dinamic al structurii exprimat Figura 9.31. Răspunsul dinamic al structurii
în deplasări înaintea demolării exprimat în viteze înaintea demolării
Figura 9.32. Răspunsul dinamic al structurii Figura 9.33. Răspunsul dinamic al structurii
exprimat în acceleraţii înaintea demolării exprimat în smucituri înaintea demolării
Figura 9.34. Transformata Fourier a structurii Figura 9.35. Răspunsul dinamic al structurii
înaintea demolării exprimat în deplasări în timpul demolării
Figura 9.36. Răspunsul dinamic al structurii Figura 9.37. Răspunsul dinamic al structurii
exprimat în viteze în timpul demolării exprimat în acceleraţii în timpul demolării
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
56
Figura 9.38. Răspunsul dinamic al structurii Figura 9.39. Transformata Fourier a structurii
exprimat în smucituri în timpul demolării în timpul demolării
Figura 9.40. Răspunsul dinamic al structurii Figura 9.41. Răspunsul dinamic al structurii
exprimat în deplasări după demolare exprimat în viteze după demolare
Figura 9.42. Răspunsul dinamic al structurii Figura 9.43. Răspunsul dinamic al structurii
exprimat în acceleraţii după demolare exprimat în smucituri după demolare
Figura 9.44. Transformata Fourier a structurii după demolare
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
57
9.3.6. Prelucrarea şi interpretarea înregistrărilor După prelucrarea înregistrărilor cu soft-ul GeoDAS, am obţinut valorile maxime pentru
deplasările, vitezele, acceleraţiile, frecvenţele şi perioadele proprii ale obiectivului de protejat.
Rezultatele parametrilor înregistraţi sunt prezentate tabelar, sub formă de valori comparative pe cele 3
direcţii şi în cele 3 momente ale înregistrării, astfel:
Tabelul 9.4. Valori maxime ale parametrilor mişcării înregistraţi pe direcţia verticală
Parametru Înainte de explozie În timpul exploziei După explozie
Deplasare (mm) 13,52 x 10-7
425,1 x 10-7
33,17 x 10-7
Viteză (mm/s) 553,7 x 10-7
12250,0 x 10-7
1104,0 x 10-7
Acceleraţie (mm/s2) 26260,0 x 10
-7 632000 x 10
-7 55970,0 x 10
-7
Smucitură (mm/s3) 1589000 x 10
-7 -29660000 x 10
-7 -3264000 x 10
-7
Frecvenţa proprie (Hz) 3,13 3,22 3,00
Perioada proprie (s) 0,3194 0,3105 0,3333
Tabelul 9.5. Valori maxime ale parametrilor mişcării înregistraţi pe direcţia N-S
Parametru Înainte de explozie În timpul exploziei După explozie
Deplasare (mm) 12,03 x 10-7
742,0 x 10-7
21,35 x 10-7
Viteză (mm/s) 247,0 x 10-7
19360,0 x 10-7
444,0 x 10-7
Acceleraţie (mm/s2) 9830,0 x 10
-7 610000 x 10
-7 23990,0 x 10
-7
Smucitură (mm/s3) 709000 x 10
-7 29960000 x 10
-7 1501000 x 10
-7
Frecvenţa proprie (Hz) 2,12 2,05 2,10
Perioada proprie (s) 0,4716 0,4878 0,4761
Tabelul 9.6. Valori maxime ale parametrilor mişcării înregistraţi pe direcţia E-V
Parametru Înainte de demolare În timpul demolării După demolare
Deplasare (mm) 10,98 x 10-7
1334,0 x 10-7
25,66 x 10-7
Viteză (mm/s) 239,0 x 10-7
29550 x 10-7
579,0 x 10-7
Acceleraţie (mm/s2) 9600 x 10
-7 811000,0 x 10
-7 21380,0 x 10
-7
Smucitură (mm/s3) 653000 x 10
-7 30520000 x 10
-7 1171000 x 10
-7
Frecvenţa proprie (Hz) 3,42 3,22 3,30
Perioada proprie (s) 0,2923 0,3105 0,3030
Tabelul 9.7. Amplificările maxime ale parametrilor înregistraţi pe direcţiile verticală, N-S şi E-V în cele
3 momente ale înregistrării
Parametru Amplificarea maximă
Direcţia verticală Direcţia N-S Direcţia E-V
Deplasare (mm) 31,44 61,67 121,49
Viteză (mm/s) 22,12 78,38 123,64
Acceleraţie (mm/s2) 24,06 62,05 84,47
Smucitură (mm/s3) 18,66 42,25 46,73
Frecvenţa proprie (Hz) 1,07 1,03 1,03
Perioada proprie (s) 1,07 1,03 1,06
9.3.7. Analiza înregistrărilor
Din tabelul 9.6, se observă că amplitudinea maximă de oscilaţie a obiectivului de protejat pe
direcţia E-V exprimată prin deplasarea particulei (d = 0,0001334 mm), este mult mai mică decât
amplitudinea minimă admisibilă de oscilaţie a unei construcţii exprimată în valori ale deplasării particulei
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
58
astfel încât aceasta să fie deteriorată (d = 0,05 mm conform tabelului 6.5 din cap. 6) şi de asemenea mult
mai mică faţă de amplitudinea minimă admisibilă de oscilaţie a unei construcţii exprimată prin deplasarea
particulei (d = 2,67 mm) pentru ca o construcţie oscilată la o frecvenţă foarte joasă (f = 5 Hz) să fie
fisurată (conform tabelului 6.4 din cap. 6).
Tot din tabelul 9.6 rezultă că valoarea amplitudinii maxime de oscilaţie exprimată prin viteza
particulei înregistrată de vitezometru pe timpul demolării prin explozii a construcţiei industriale (v ≈
0,003 mm/s), este cu trei ordine de mărime mai mică decât nivelul de oscilaţie exprimat în valori ale
vitezei particulei stabilit de Medvedev (v = 2 mm/s), astfel încât oscilaţiile să fie percepute de oameni
(conform tab. 6.8 din cap. 6).
După Buzdugan et. al. (1976), nivelul de oscilaţie exprimat în valori ale acceleraţiei pentru
apariţia unor deteriorări grave ale unei construcţii de mică înălţime ca urmare a efectelor seismice ale
exploziilor, are valoarea a = 0,05 mm/s². Mărimea acceleraţiei mişcării particulei înregistrată de
vitezometrul GBV-316, are valoarea a = 0,08 mm/s², însă nu corespunde încadrării lui Buzdugan,
deoarece în cazul de faţă obiectivul de protejat este o clădire înaltă, cu 10 etaje.
9.3.8. Interpretarea rezultatelor
La demolarea prin explozii controlate a obiectivului de demolat, asupra obiectivului de protejat nu
s-au produs avarii şi degradări. Nu au fost înregistrate reclamaţii din partea locatarilor obiectivului de
protejat, referitoare la neplăceri cauzate de efectele produse atât în timpul, cât şi după executarea
activităţii de demolare prin explozii controlate.
Studiul evaluării influenţei oscilaţiilor seismice produse la demolarea prin explozii controlate a
construcţiei de demolat asupra construcţiei de protejat, are în mod special un rol justificativ. Acest
studiu, poate fi pus (de către executantul lucrării de demolare) la dispoziţia organelor abilitate, în situaţia
apariţiei reclamaţiilor locatarilor obiectivului de protejat, referitoare la neplăceri sau daune datorate
activităţii de demolare.
STUDIU DE CAZ nr. 4
9.4. Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate
9.4.1. Introducere
Deşi au fost efectuate numeroase experimente atât în ţară cât şi în străinătate pentru determinarea
caracteristicilor impuse materialelor de protecţie la efectele exploziilor, acest domeniu nu este încă pe
deplin cercetat [25], [49], [70], [88], [89], [90], [112].
Prin acest studiu, doresc să-mi aduc contribuţia pe cale teoretică şi experimentală la aprofundarea
cunoştinţelor referitoare la atenuarea efectelor exploziei cu ajutorul ecranelor stratificate [97].
9.4.2. Studiul teoretic al atenuării efectelor exploziilor cu ecrane stratificate
În vederea optimizării caracteristicilor constructive ale unui ecran de protecţie balistică constituit
din materiale omogene cu densităţi diferite, dispuse în trei straturi (gel balistic-aer-gel balistic) împotriva
efectelor exploziei, am efectuat o simulare a atenuării presiunii de explozie generată de detonaţia unei
încărcături explozive concentrate de 10 kg TNT, cu un astfel de ecran. În acest scop, am folosit
programul de calcul cu elemente finite AUTODYN 2D de la ANSYS şi am determinat variaţia
suprapresiunii în frontul undei de şoc la distanţe diferite, în două variante de lucru [1], [2], [3], [4], [5].
Varianta 1: simularea detonării pe pământ a unei încărcături concentrate de 10 kg TNT, plasată
la distanţele de 2 respectiv 4,3 m faţă de doi traductori de presiune dispuşi pe acelaşi ax cu încărcătura
explozivă [97];
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
59
Figura 9.49. Evoluţia suprapresiunii în frontul Figura 9.50. Valoarea măsurată a suprapresiunii
undei de şoc la momentul t = 0,8 ms [4] în frontul undei de şoc de traductorul 1 [5]
Figura 9.51. Evoluţia suprapresiunii în frontul Figura 9.52. Valoarea măsurată a suprapresiunii în
undei de şoc la momentul t = 1,7 ms [4] frontul undei de şoc de traductorul 2 [5]
Interpretarea simulărilor pentru varianta 1
Presiunile măsurate de cei doi traductori de presiune dispuşi la distanţele de 2 respectiv 4,3 m faţă
de explozia a 10 kg TNT, au valorile aproximative de 18 respectiv 2,4 bari.
Varianta 2: simularea detonării pe pământ a unei încărcături explozive concentrate de 10 kg
TNT, plasată la distanţele de 2 respectiv 4,3 m faţă de doi traductori de presiune dispuşi pe axe diferite
faţă de încărcătura explozivă, după interpunerea la jumătatea distanţei între încărcătura explozivă şi
senzorul 2, a unui ecran triplustratificat cu dimensiunile 1,0×1,0×0,3 m [97].
Figura 9.53. Evoluţia suprapresiunii în frontul Figura 9.54. Valoarea măsurată a suprapresiunii
undei de şoc la momentul t = 1,22 ms [4] în frontul undei de şoc de traductorul 1 [5]
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
60
Figura 9.55. Evoluţia suprapresiunii în frontul Figura 9.56. Valoarea măsurată a suprapresiunii
undei de şoc la momentul t = 4,5 ms [4] în frontul undei de şoc de traductorul 2 [5]
Interpretarea simulărilor pentru varianta 2 Suprapresiunea în frontul undei de şoc măsurată de cei doi traductori de presiune, a fost de 38 bari
pentru traductorul 1 şi 80 mbari pentru traductorul 2. Datorită reflexiilor şi refracţiilor undei de şoc la
interacţiunea cu ecranul stratificat, la baza ecranului suprapresiunea a crescut de la valoarea de 18 bari
corespunzătoare variantei 1 fără ecran, la 38 bari pentru varianta 2 cu ecran. La 2 m în spatele ecranului,
suprapresiunea în frontul undei de şoc este atenuată de la valoarea de 2,4 bari corespunzătoare variantei
fără ecran, la valoarea de 80 mbari pentru varianta cu ecran.
9.4.3. Studiul experimental al atenuării efectelor exploziilor cu ecrane stratificate
Pentru validarea studiului teoretic al atenuării efectelor exploziilor asupra mediului înconjurător
cu ajutorul ecranelor stratificate, compar rezultatele obţinute în urma modelării şi simulării detonaţiei
încărcăturii de 10 kg TNT în spaţiu deschis cu ajutorul programului AUTODYN, cu rezultatele obţinute
pe cale experimentală în urma participării la un studiu experimental în Poligonul de Încercări al Armatei
Jegălia [6].
Condiţiile de executare a experimentului
Pentru îndeplinirea scopului propus, s-au construit la S.C. STIMPEX S.A. Bucureşti, 4 ecrane din
fibră de sticlă cu dimensiunile 100 50 27 cm fiecare (fig. 9.57), prevăzute la interior cu trei
compartimente de volume egale, dispuse lamelar, pe lungime. În compartimentele laterale ale ecranelor
am introdus gel balistic iar în compartimentul din mijloc a fost aer (fig. 9.58) [77].
Figura 9.57. Ecran triplustratificat produs Figura 9.58. Încărcarea compartimentelor
la S.C. Stimpex S.A laterale ale ecranelor cu gel balistic
Ecranele le-am amplasat unul peste altul pe sol, pe grosime şi le-am apropiat între ele pentru a
forma un ecran mai mare (fig. 9.59, fig. 9.60). Am încastrat ecranul mare cu 3 tije metalice din cornier cu
lăţimea de 2,5 cm bătute în pământ. În spatele ecranului am dispus o pătură antisuflu din kevlar cu
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
61
grosimea de 2,0 cm şi suprafaţa de 1,5 m². În faţa ecranului, la distanţa de 2 m pe sol, am detonat
succesiv două încărcături explozive cu masa de 0,4 respectiv 10 kg TNT (fig. 9.62). Pe faţa cu ecranul a
încărcăturii explozive de 10 kg TNT, am plasat o încărcătură de 2 kg cuie cu masa medie de 1 g.
Figura 9.59. Vedere frontală a dispunerii Figura 9.60. Vedere laterală a dispunerii
încărcăturii explozive faţă de ecran încărcăturii explozive faţă de ecran
Figura 9.61. Confecţionarea încărcăturii explozive Figura 9.62. Vedere frontală a încărcăturii de
de 10 kg TNT, de către autorul tezei de doctorat 2 kg cuie dispusă pe încărcătura explozivă
Metoda de determinare a presiunii de explozie şi a suprapresiunii la detonarea în teren a
materialelor explozive este descrisă în procedura specifică Ps-LIPBP-05 a Laboratorului de Încercări
pentru Protecţie Balistică şi Pirotehnice din cadrul Centrului de Cercetare Ştiinţifică pentru Apărare
CBRN şi Ecologie, laborator acreditat de RENAR. Pentru măsurarea suprapresiunii în frontul undei de
şoc, s-a folosit un sistem de achiziţie a datelor special destinat acestui scop (fig. 9.63) [7].
a) b)
Figura 9.63 a) şi b) Sistem multicanal de achiziţie analog-digitală a parametrilor funcţionali ai
mijloacelor explozive, acreditat RENAR [7]
2 m 2 m
2 m 2 m
1 m 2 m
Traductor de
presiune 1
Traductor de
presiune 2
10 kg TNT
Ecran
triplustratificat
10 kg
TNT
Ecran
triplustratificat
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
62
9.4.4. Interpretarea efectelor obţinute în urma producerii exploziei În urma exploziei încărcăturii de 10 kg TNT, datorită suflului, cele patru ecrane au fost proiectate
şi împrăştiate pe o distanţă de aproximativ 10 m de la poziţia iniţială (fig. 9.64). Două ecrane au fost
dezmembrate în părţile constituiente (cele în contact cu terenul) iar celelalte două au suferit spargeri ale
cavităţilor, dar nu s-au dezmembrat [97].
Figura 9.64. Împrăştierea ecranelor de către Figura 9.65. Craterul aparent al exploziei
suflul exploziei
În locul exploziei a rezultat un crater aparent cu diametrul de 3 m (fig. 9.65) şi o zonă de
fumizare cu o suprafaţă neregulată, întinsă pe aproximativ 200 m² (fig. 9.66).
Din analiza efectelor exploziei asupra ecranelor, am constatat că schijele proiectate de explozie au
fost în marea lor majoritate reţinute de ecrane şi doar câteva din acestea au penetrat ecranele.
Acestea din urmă nu au mai avut suficientă energie şi au fost oprite de pătura antisuflu. Pătura
antisuflu nu a suferit nici un fel de deteriorare, însă a fost proiectată de suflul exploziei în construcţia din
beton armat situată la aproximativ 15 m în spatele ecranului.
Figura 9.66. Vedere de ansamblu a efectului de fumizare
Având în vedere faptul că ecranul a fost amplasat la distanţa de 2 m care este mai mică decât raza
zonei de distrugere totală a exploziei (R = 5 m), acesta nu a rezistat la suflul exploziei şi s-a răsturnat iar
tijele metalice de încastrare au fost smulse din pământ. Ecranul mare a atenuat foarte mult energia
cinetică a schijelor, însă datorită proiectării celor 4 ecrane constituente şi dezmembrării unor părţi
componente ale acestora, a dat naştere la rândul lui unor proiecţii periculoase [97].
3 m
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
63
9.4.5. Interpretarea înregistrărilor efectuate în timpul exploziei. Validarea simulării
Figura 9.67. Înregistrarea suprapresiunii în frontul Figura 9.68. Înregistrarea suprapresiunii în frontul
undei de şoc de către traductorul piezoelectric situat undei de şoc de către traductorul piezoelectric
la 2 m în spatele ecranului [97] situat la 2 m lateral stânga faţă de ecran [97]
9.4.6. Încheiere
Explozia este un fenomen ce se produce în timp scurt şi generează un mare volum de gaze
puternic încălzite şi comprimate, care la rândul lor izbesc mediul limitrof. Impactul violent dintre
produşii de detonaţie şi mediu dă naştere la unde de şoc. Efectul distructiv al exploziei se datorează în
principal efectului brizant al acesteia (efectul prin suflu şi schije) şi suprapresiunii în frontul undei de
şoc [7], [32].
Studiul de caz desfăşurat în condiţiile prezentate mai sus, a scos în evidenţă următoarele:
- ecranul dispus în zona de distrugere totală a exploziei este de unică folosinţă;
- ecranul protejează o construcţie dispusă la 2 m în spatele lui, de distrugerea completă;
- ecranul atenuează suprapresiunea în frontul undei de şoc la 2 m în spatele lui, la valori neletale;
- ecranul asigură o bună eficacitate la atenuarea propulsiei de schije cu greutatea medie de 1g;
- ecranul insuficient încastrat în teren pentru a nu se răsturna, nu este eficace pentru a rezista la
suflul exploziei şi dă naştere la proiecţii periculoase [97].
Capitolul 10
CONCLUZIE
10.1. Îndeplinirea obiectivelor tezei
Din punct de vedere structural, lucrarea este organizată pe 10 capitole interdependente între ele.
Succesiunea capitolelor este firească şi oferă soluţiile necesare pentru atingerea scopurilor
propuse.
Anexele lucrării reprezintă o bază de date care întregeşte palierul informaţional al cercetărilor
abordate.
Obiectivele tezei de doctorat cu titlul “Evaluarea fiabilistă a construcţiilor în vederea demolării
prin implozii controlate” au fost îndeplinite după cum urmează:
Obiectivul 1 - Conceptul demolării construcţiilor prin implozii controlate
- Am prezentat conceptul imploziei controlate, care constituie o metodă de lucru performantă folosită la
demolarea prin explozii a construcţiilor;
Obiectivul 2 - Studiul comparativ între explozii provocate şi cutremurele de pământ
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
64
- Am efectuat un studiu comparativ între exploziile provocate şi cutremurele de pământ, din care a
rezultat că acţiunea seismică a exploziilor puternice este asemănătoare şi net inferioară cu acţiunea
seismică a unui cutremur de mică intensitate, însă nu trebuie neglijată;
Obiectivul 3 - Acţiunea exploziei asupra componentelor structurale
- Am prezentat mecanismul distructiv al exploziei asupra componentelor structurale, care generează
efecte cu caracter atât util cât şi neproductiv;
Obiectivul 4 - Simularea demolărilor prin explozii controlate
- Am validat simularea unei demolări prin explozii controlate, cu rezultatele înregistrate la demolarea
reală a construcţiei;
Obiectivul 5 - Evaluarea efectelor care se manifestă asupra mediului înconjurător la
demolările prin explozii controlate
- Am evaluat efectele care se manifestă asupra mediului înconjurător la demolarea prin explozii
controlate a unei contrucţii industriale, după care am validat aceste evaluări;
Obiectivul 6 - Atenuarea efectelor exploziei cu ecrane stratificate
- Am efectuat studii teoretice şi experimentale referitoare la eficacitatea ecranelor stratificate de atenuare
a efectelor generate de explozii puternice;
Obiectivul 7 - Răspusul dinamic al construcţilor din vecinătatea demolărilor
- Am înregistrat şi analizat oscilaţiile seismice manifestate asupra unei clădiri situate în vecinătatea unei
demolări prin explozii controlate;
Obiectivul 8 - Calculul fiabilist al demolărilor prin implozii controlate
- Am prezentat un concept de calcul fiabilist al capacităţii probabile de iniţiere a încărcăturilor explozive
folosite la demolările prin implozii controlate.
10.2. Contribuţiile autorului
Pentru uşurinţa înţelegerii, contribuţiile autorului sunt grupate după aceleaşi criterii ca şi cele
folosite la explicarea obiectivelor tezei.
Răspunsurile din lucrare au fost analizate şi fundamentate în timp şi reprezintă în mare măsură,
atât rezultatul studiilor teoretice, cât şi al celor experimentale din activitatea de cercetare în poligon.
Soluţiile propuse în procesul de cercetare ştiinţifică, au fost analizate şi perfecţionate împreună cu
specialişti din U.M. 0466 Bucureşti, Poligonul de Încercări al Armatei Jegălia jud. Călăraşi, Academia
Tehnică Militară, INCERC Bucureşti, U.T.C. Bucureşti, U.S.A.M.V. Bucureşti, S.C. STIMPEX S.A.,
U.M. 02512C Bucureşti, S.C. TAB CONSTRUCT S.R.L., S.C. DINAMIT S.R.L. Petroşani şi S.C.
LEKOMET S.R.L. Ploieşti.
Studiile şi experimentele efectuate, confirmă modelele de calcul folosite şi oferă soluţii la
problematica abordată.
Rezultatele experimentale obţinute, s-au raportat la determinările în domeniu specificate în lucrări
de specialitate ca fiind valide.
Principalele contribuţii personale care se desprind în urma efectuării studiilor teoretice şi a
cercetărilor experimentale din Poligonul de Încercări al Armatei Jegălia şi incinta fostei Fabrici de Pâine
„Titan” Bucureşti, constau în:
- Efectuarea unei sinteze referitoare la rolul şi locul imploziilor controlate în concepţiile actuale de
demolare cu ajutorul exploziilor;
- Prezentarea importanţei demolărilor în asigurarea criteriilor de performanţă ale construcţiilor;
- Prezentarea asemănărilor şi deosebirilor între acţiunile seismice generate de o explozie provocată
şi un cutremur de pământ;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
65
- Modelarea şi simularea demolării prin explozii controlate a unei construcţii cu programul Extreme
Load Structures şi validarea acestei simulări;
- Evaluarea şi validarea efectelor manifestate asupra mediului înconjurător, la demolarea prin
explozii controlate a unei construcţii;
- Înregistrarea şi analizarea oscilaţiilor seismice induse asupra unui bloc de locuinţe aflat în
vecinătatea demolării prin explozii controlate a unei construcţii;
- Modelarea şi simularea numerică la diferite distanţe, cu programul specializat AUTODYN 2D, a
atenuării presiunii de explozie în spaţiu deschis, cu ajutorul unui ecran triplustratificat;
- Validarea rezultatelor simulării numerice cu cele ale exploziei propriu-zise, folosind un sistem
multicanal de achiziţie analog-digitală a parametrilor exploziei, acreditat RENAR;
- Aducerea aportului în poligon, alături de alţi specialişti, la experimentarea comportării unui ecran
de protecţie balistică triplustratificat, la efectele exploziei;
- Efectuarea unui calcul comparativ a probabilităţii de demolare a unei structuri prin implozii
controlate;
- Efectuarea unui calcul comparativ de creştere a fiabilităţii sistemelor de iniţiere a încărcăturilor
explozive, folosite la demolarea construcţiilor;
- Efectuarea unui calcul - cu un program elaborat în MathCAD - a caracteristicilor termodinamice
şi de detonaţie ale dinamitei GOMA 2 ECO, folosită la demolarea unei construcţii industriale.
10.3. Valoarea aplicativă a tezei
Teza de doctorat, a fost elaborată şi structurată în conformitate cu prevederile regulamentului
Şcolii Doctorale adoptat de Senatul UTCB la 30 septembrie 2013. Privite din această perspectivă,
contribuţiile personale ale autorului au şi o valoare aplicativă, după cum urmează:
1. Prezentarea avantajelor oferite de modelarea şi simularea demolărilor cu explozivi, ce
constau în reducerea cheltuielilor cu materiile explozive şi a ponderii rateurilor;
2. Teza oferă o soluţie originală de monitorizare a clădirilor supuse la solicitări accidentale,
generate de demolările prin explozii controlate a construcţiilor situate în vecinătate;
3. S-a demonstrat experimental eficienţa utilizării ecranelor stratificate alcătuite din medii
alternante omogene cu densităţi diferite, la atenuarea efectelor exploziilor;
4. Prin cercetările experimentale efectuate, s-au aprofundat cunoştinţele referitoare la
folosirea ecranelor stratificate în vederea reducerii energiei cinetice a schijelor, sub limita letalităţii;
5. Rezultatele teoretice şi experimentale obţinute, contribuie la optimizarea caracteristicilor
constructive ale ecranelor de protecţie balistică triplustratificate;
6. A fost prezentat conceptul de a demola în cunoştinţă de cauză o construcţie, după
evaluarea fiabilităţii ei structurale;
7. S-a elaborat un concept fiabilist de evaluare a siguranţei demolărilor prin implozii
controlate, cu ajutorul unor metode de calcul a probabilităţii de eşec (rateu);
8. În teză sunt prezentate exemple de calcule comparative de evaluare fiabilistă, valabile
pentru orice tip de tehnologie de iniţiere a încărcăturilor explozive;
9. Prin studiul efectuat, s-a evidenţiat importanţa determinării indicatorilor de fiabilitate, în
faza de proiectare a sistemelor de iniţiere a exploziilor;
10. S-au exemplificat tehnici de control a fiabilităţii sistemelor de iniţiere, în vederea
executării cu un grad de risc cât mai redus al demolărilor prin implozii controlate;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
66
11. Exemplele de calcule fiabiliste efectuate, au evidenţiat reducerea probabilităţii de rateu a
demolăriilor prin implozii controlate, pentru un cost global dat;
12. Teza contribuie la implementarea conceptului de control prin geometrie al demolării
construcţiilor prin implozii, atât înainte (SAFE LIFE – serviciu garantat) cât şi după apăsarea butonului
de dare a focului (FAIL SAFE – distrugere controlată).
Direcţiile de cercetare din cuprinsul tezei, prin complexitatea problematicii abordate, prezintă
posibilităţi largi de investigare în viitor. Problematica aplicării teoriei fiabilităţii în vederea demolării
structurilor cu ajutorul detonaţiei explozivilor, rămâne în continuare deschisă cercetărilor teoretice şi
experimentale de înalt nivel ştiinţific, astfel încât, prin evaluarea fiabilistă a construcţiilor, demolarea
prin implozie să devină controlabilă.
_______________________
ANEXE LA TEZA DE DOCTORAT
Nr. Anexă Denumirea anexei de la teza de doctorat
1 Foaie de calcul a caracteristicilor termodinamice şi de detonaţie ale dinamitei
GOMA 2 ECO folosită la demolarea obiectivului de demolat OD 12-Curăţătorie
2 Plan de dispunere a obiectivului de demolat OD 12 - Curăţătorie la scara 1:500
3 Construcţiile aflate în imediata vecinătate a OD 12 - Curăţătorie
4 Obiective asupra cărora se pot manifesta efecte nedorite în urma demolării OD
12 - Curăţătorie
5 Lucrări efectuate pentru demolarea OD 12 - Curăţătorie
6 Lucrările pregătitoare pentru demolarea controlată a OD 12 - Curăţătorie
7 Lucrările de puşcare pentru demolarea controlată a OD 12 - Curăţătorie
8 Activităţi executate la demolarea controlată prin puşcare a OD 12 - Curăţătorie
9 Mod de acţiune în caz de rateu
10 Parametrii de puşcare ai OD 12 - Curăţătorie
11 Realizarea treptelor de întârziere pentru OD 12 - Curăţătorie
12 Necesarul de materiale explozive pentru demolarea OD 12 - Curăţătorie
13 Măsuri organizatorice şi de siguranţăla demolarea OD 12 - Curăţătorie
14 Plan de situaţie a obiectivelor de demolat la fosta Fabrică de Pâine “Titan”
BIBLIOGRAFIE
[1] ANSYS Release 6.1.: Theory Reference, Swanson Analysis System Inc., Canonsburg, 2002;
[2] ANSYS Release 6.1.: Elements Reference, Swanson Analysis System Inc., Canonsburg, 2002;
[3] ANSYS Release 6.1.: Commands Reference, Swanson Analysis System Inc., Canonsburg, 2002;
[4] ANSYS Release 6.1.: Basic Analysis Procedures Guide, Swanson Analysis System Inc., Canonsburg,
2002;
[5] AUTODYN Explicit Software for Non-Linear Dynamics, Version 11.0, User’s Manual, Century
Dynamics Inc, 2007;
[6] Badea S.: Cercetări privind comportarea materialelor de protecție la acțiunea undelor de șoc
provocate de explozii în atmosferă. Teză de doctorat, București, Academia Tehnică Militară, 2011;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
67
[7] Badea S., Niculae C.: Verificarea capacităţii de atenuare a suprapresiunii generată de unda de şoc
produsă de detonaţia unei încărcături explozive plasate la o anumită distanţă de materialul ţintă.
Seminar Ştiinţific ATM, Catedra de Ştiinţe integrate de Aviaţie şi Mecanică, 2010;
[8] Baker W.E: Explosion in air. University of Texas. Press ISBN-10: 0292720033, November 6, 1988;
[9] Bârsan, M.G.: Dinamica şi stabilitatea construcţiilor. Editura Didactică şi Pedagogică, 1979;
[10] Bădescu L, Duport G.: Împuşcarea rocilor în subteran şi cariere. Oficiul de documentare şi publicaţii
tehnice - Mine, Petrol, Geologie, Bucureşti, 1971;
[11] Băjenescu Titu: Fiabilitatea sistemelor tehnice. Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2003;
[12] Beleş, A., Ifrim, M.: Elemente de seismologie inginerească. EdituraTehnică, 1962;
[13] Beleş, A.: Cutremurul şi construcţiile. Buletinul Societăţii Politehnice, Bucureşti, 1941;
[14] Bîrsan G.: Dinamica structurilor. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1980;
[15] Bodin C.: Curs de fizica explozivilor. Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 1972;
[16] Buzdugan Gh., Blumenfeld M., Cosac V., Radeş M., Mihăilescu E.: Relaţii cantitative privitoare la
prevenirea efectelor dăunătoare ale derocărilor prin explozii. Institutul Naţional de Informare şi
Documentare, Bucureşti, 1976;
[17] Buzdugan Gh.: Măsurarea vibraţiilor. Editura Academiei Române, Bucureşti, 1979;
[18] Cătuneanu V., Mihalache A.: Bazele teoriei fiabilităţii. Editura Academiei, Bucureşti, 1983;
[19] Chopra, A.K.: Dynamics of structures. Pretince Hali, 1995;
[20] Ciocoiu N.: Managementul riscului. Editura Eficon Press, Bucureşti, 2004;
[21] Ciucu G., Craiu V.: Introducere în teoria fiabilităţii şi statistică matematică. Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti, 1971;
[22] Clough, R. W., Penzien, J.: Dynamics of Structures. M. Graw Hills Book Co., 1993;
[23] Colban Gh., Structuri din zidărie. Editura AGIR, Bucureşti, 2000;
[24] Cornell C.A.: Probability Based Structural Code. ACI-Journal, vol. 66, 1969;
[25] Cyril M. Harris, Charles E. Crede: Şocuri şi vibraţii. Editura tehnică, Bucureşti, 1969;
[26] Dimoiu I.: Inginerie seismică. Editura Academiei Române. Bucureşti, 1999;
[27] Dragomir C. S.: Influenţa fenomenului de amplificare dinamică asupra răspunsului seismic al
construcţiilor din zidărie. Teză de doctorat, UTCB, 2008;
[28] Enescu D.: Almăşan B., Seismologia exploziilor controlate din industrie. Editura Tehnică, Bucureşti,
1997;
[29] Faber M.H.: Methods of structural reliability theory – an introduction. Swiss Federal Institute of
Technology, 2001;
[30] Fleşeriu L, Dimoiu I.: Calculul în domeniul plastic al cadrelor din oţel solicitate la încovoiere din
încercări statice. Bul. Şt. Tehn. IPR., 7/1973;
[31] Fodor D.: Explozivi minieri şi tehnica utilizării lor în exploatările la zi. Litografia Universităţii
Petroşani, 1995;
[32] Fodor D.: Folosirea explozivilor în industrie. Editura Infomin, Deva, 1998;
[33] Fodor D. Georgescu S.: Un sistem modern, eficient şi de înaltă securitate de iniţiere a încărcăturilor
de explozivi. Revista Minelor, nr. 12, pag. 9-16, 1996;
[34] Georgescu D.: Aspecte privind durabilitatea construcţiilor din beton armat. Teză de doctorat,
UTCB, 2000;
[35] Ghiocel D., Dabija E.: Construcţii civile. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982;
[36] Glushack B. L., Novikov S. A., Pogorelov A. P.: Shock wave initiation of solid heterogeneous
explosives. Fizika gorenia i vzryva, vol. 20, nr. 4, 1984;
[37] Goga D.: Contribuţii cu privire la sudarea prin explozie a plăcilor metalice subţiri. Teză de doctorat,
Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 1999;
[38] Goga D.: Probleme speciale de detonică. Note de curs, Academia Tehnică Militară, 2007;
[39] Goga D.: Sisteme Pirotehnice de Iniţiere. Note de curs, Academia Tehnică Militară, 2000-2001;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
68
[40] Goga D.: Suport de curs - Curs postuniversitar de perfecţionare pentru ofiţeri în domeniul
„Explozivi, combustibili speciali şi pirotehnie”, Academia Tehnică Militară;
[41] Goga D. A., Orban O.: Fabricația și proprietățile substanțelor explozive. Editura Academiei Tehnice
Militare, București , 1997;
[42] Goga D. A., Dumitrescu R.F.: Principii de evaluare a riscurilor și consemne generale de securitate
pirotehnică. Editura Univers Științific, 2007;
[43] Goga D. A., Paraschiv T., Orban O.: Explozivi și combustibili speciali. Metode de analiză și
identificare. Editura A&C International, 1994;
[44] Goga D.A.: Probleme speciale de detonică. Editura Academia Tehnice Militare, Bucureşti, 2004;
[45] Goga D.A.: Legi de similitudine la explozie. Editura Academia Tehnice Militare, 2000:
[46] Goga D.: Curs detonică şi balistică terminală. Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2005:
[47] Grămescu T., Chirilă V.: Calitatea şi fiabilitatea produselor. Editura Tehnica-Info, Chişinău, 2002;
[48] Gustafson R.: Swedish blasting technique. S.P.I. Gothenburgh, Suedia, 1973;
[49] Hajek R., Foglar M.: The reduction of peak overpressure using concrete blast barriers. Thirteen
international conference structures under shock and impact, Wessex Institute of Technology,
University of Liverpool, 2014;
[50] Hamelin B.: Maintenance et Fiabilite. Maintenance, 39, Paris, 1974;
[51] Hasofer. A.M., Lind N.C.: An exact and Invariant First Order Reliability Format, ASCE Journal of
the Engineering Mechanics Division, pp. 111-121, 1974;
[52] Helmy H. M., Elfouly A.K., Salem H. M.: Numerical Simulation of Demolition of Perna Seca
Hospital Using the Applied Element Method, Structures Congres, Chicago, Ilinois, United States,
March 29-31 2012;
[53] Hornoiu V.: Riscul generat de activităţile de transport al substanţelor periculoase. Sesiunea de
comunicări ştiinţifice cu tema Protecţia civilă, apărarea împotriva dezastrelor şi gestionarea
situaţiilor de urgenţă, CNPPMSU, 2006;
[54] Ifrim M.: Dinamica structurilor şi inginerie sesimică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,
1973;
[55] Ifrim M.: Analiza dinamică a structurilor şi inginerie seismică. Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti, 1983;
[56] Ifrim M.: Dinamica structurilor şi inginerie seismică. Ediţia a doua, Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti, 1984;
[57] INSEMEX : Ghid naţional de evaluarea a riscurilor legate de activitatea de demolare a unor clădiri
industriale şi civile cu ajutorul explozivilor. Petroşani;
[58] Ionaşcu Ghe.: Dezvoltare spaţială durabilă şi urbanism. Editura Fundaţiei România de Mâine,
Bucureşti, 2002.
[59] Izzuddin B.A., Vlassis A.G.: Progressive collapse of multi-storey due to suden column loss, Part I”,
Simplified assessment framework. Engineering Structures, vol 30, 2008;
[60] Juran J., Gryna F. Jr.: Calitatea produselor. Editura Tehnică, Bucureşti, 1973;
[61] Kinney, G.F., Graham, K.I.: Explosive Shocks in air. Second Edition Poringer – Verlag Berlin
Heidelberg, New York, Tokyo, 1985;
[62] Leţu N.: Explozivi minieri. Litografia Universităţii Petroşani, 1995;
[63] Lupoae M.: Consideraţii privind utilizarea exploziilor controlate la demolarea construcţiilor. Teză
de doctorat, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2004;
[64] Lupoae M., Bucur C.: Building demolation – Positive Aspect of Progressive Collapse” MTA-
Review – Military Technical Academy Publishing House – Vol XIX No. 4 December 2009;
[65] Lupoae M., Roşca R.: Comportarea structurilor din beton armat la acţiunea exploziei. Editura
A.T.M., Bucureşti, 2007;
[66] Mârşu. O., Friedrich, R.: Construcţii din beton armat. Editura Didactică şi Pedagogică, 1980;
[67] Marusciac D.: Construcţii civile. Editura Tehnicǎ, Bucureşti, 1998;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
69
[68] Matthews S., Tsui F.: Radar Inspection of Structurez. IABSE, San Francisco, 1995;
[69] Meguro K, Tagel – Din: Applied Element Method Used for Large Displacement Structural
Analysis. Journal of Natural Disaster Science, vol. 24, No 1, 2002;
[70] Mendis P., Ngo T., Gupta A., Ramsay J.: Blast Loading and Blast Effects on Structures – An
Overview. The University of Melbourne, Australia, 2007;
[71] Mihoc Gh., Muja A., Diatcu E.: Bazele matematice ale teoriei fiabilităţii. Editura Dacia, Cluj, 1976;
[72] Niţu.V.I., Ionescu C.: Fiabilitate în energetică. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1980;
[73] Okamura H., Maekawa K.: Nonlinear analysis constitutive models of reinforced concrete. Gihodo
Co. Ltd., 1991, Tokyo, Japan;
[74] Ollofsson S.O.: Applied explosives technology for construction and mining. Editura Nora
Boktrzckeri AB, Ärla, Suedia, 1990;
[75] Oprea Gh.: Teoria exploziei, fortificaţii şi lucrări subterane. partea a Il-a. Editura Academiei
Tehnice Militare, Bucureşti, 1974;
[76] Orban O., Goga D.: Fizica explozivilor. Culegere de probleme. Editura Academiei Tehnice
Militare, Bucureşti, 1993;
[77] Orban O., Ţigănescu T.V., Ureche E.C.: Diminuarea undei de explozie cu ajutorul apei. Revista
Tehnică Militară, nr. 4, 2002.
[78] Orban O.: Unde de detonaţie. Editura Academiei Tehnice Militare, Bucureşti, 2002;
[79] Pepenar: Analiza unor construcţii degradate datorită fenomenului de coroziune. Referat, INCERC,
1995;
[80] Perşu V.: Cercetări privind fiabilitatea şi mentenanţa sistemelor mecanice din centralele
termoelectrice. Teză de doctorat, UTB, 2013;
[81] Peştişanu C. ş.a.: Construcţii. Editura Didacticǎ şi Pedagogicǎ, Bucureşti, 1995;
[82] Popescu P.: Degradarea construcţiilor. Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 2002;
[83] Rauch A.: Detonique. Fascicule 1. Les ondes de choc. ENSIETA, Brest, 1993;
[84] Revey G.: Evaluating and managing blasting risk. The Journal of Explosives Engineering, nr. 17,
1999;
[85] Ristic et. al.: “Stress-strain based modeling of hystertic structures under earthquake induced
bending and varying axial loads”, Research report No. 86-ST-01, School of Civil Engineering,
Kyoto University, Kyoto, Japan, 1986;
[86] Robescu D. şi alţii: Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi epurare a
apelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 2002;
[87] Roşca R.: Acţiunea prin explozii controlate asupra mediului. Tehnica Militară, nr. l, 1999;
[88] Roşca R.: Protejarea obiectivelor învecinate în cazul executării demolărilor cu exploziv. Revista
Trupelor de Uscat, nr. 4, 1996;
[89] Roşca R.: Tezǎ de doctorat – Cercetǎri experimentale pentru determinarea parametrilor energiei
exploziei în scopul demolǎrii controlate a obiectivelor de suprafaţǎ. Universitatea Petroşani, 2004;
[90] Rotaru T.: Mijloace de protecţie balistică. Note de curs. Academia Tehnică Militară, 2003;
[91] Simion A.: Stadiul cunoaşterii tehnicilor de demolare a construcţiilor prin implozii controlate.
Referat, U.T.C.B., Bucureşti, 2005;
[92] Simion A.: Concepţii de calcul şi prescripţii oficiale existente. Referat, U.T.C.B., Bucureşti, 2007;
[93] Simion A.: Tehnologii avansate şi explozivi performanţi utilizaţi în demolări prin implozii. Referat,
U.T.C.B., Bucureşti, 2008;
[94] Simion A.: Rezumat - The simulation of an industrial building demolition. A patra ediţie a
Conferinţei internaţionale de cercetare în construcţii, economia construcţiilor, arhitectură, urbanism
şi dezvoltare teritorială, INCERC, Bucureşti, 2012;
[95] Simion A., Dragomir C.S.: The simulation of an industrial building demolition. Revista Urbanism.
Arhitectură. Construcţii, Vol. 4, Nr. 2, 2013;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
70
[96] Simion A.: Rezumat - Mitigation the destructive effects of explosion by means of stratiffied shields.
A cincea ediţie a Conferinţei internaţionale de cercetare în construcţii, economia construcţiilor,
arhitectură, urbanism şi dezvoltare teritorială, INCERC, Bucureşti, 2013;
[97] Simion A., Dragomir C.S.: Attenuation of the destructive effects of an explosion by stratiffied
screens. Revista Construcţii, Nr. 1, 2013;
[98] Simion A.: Rezumat - The schemes reliability of initiation the explosions used to the demolition of
constructions. A şasea ediţie a Conferinţei internaţionale de cercetare în construcţii, economia
construcţiilor, arhitectură, urbanism şi dezvoltare teritorială, INCERC, Bucureşti, 2013;
[99] Simion A.: Rezumat – Tehnici de creştere a fiabilităţii reţelelor de iniţiere a încărcăturilor explozive
folosite la demolări. A şaptea ediţie a Conferinţei internaţionale de cercetare în construcţii,
economia construcţiilor, arhitectură, urbanism şi dezvoltare teritorială, INCERC, Bucureşti, 2014;
[100] Simion A.: Evaluarea efectelor seismice ale demolărilor prin explozii, Buletin Ştiinţific, UTCB,
2014;
[101] Simion A., Dragomir C.S.: The reliability of demolitions by controlled implosions. Articol acceptat
ptr. publicare în revista Construcţii, Nr. 2, 2014;
[102] Sofronie R.: Inginerie seismică. Note de curs, U.S.A.M.V. Bucureşti, 2004;
[103] Sofronie R.: Fiabilitatea lucrărilor de inginerie a mediului. Note de curs. U.S.A.M.V. Bucureşti,
2004;
[104] Sofronie R.: Rezistenţa materialelor. Curs universitar, U.S.A.V.M. Bucureşti, vol. II, cap. 40, pp.
839-948, 2000;
[105] Sofronie R.: Rezistenţa materialelor. Curs universitar, U.S.A.V.M. Bucureşti, vol. I, 1996;
[106] Sofronie R.: Statica şi stabilitatea construcţiilor. Curs universitar, U.S.A.M.V. Bucureşti, 2000;
[107] Sofronie, R.: Manual RichterGard. TOTAL Publishing, Bucureşti, 2004;
[108] Stuparu M.: Modelarea structuralǎ şi analiza cu elemente finite. Editura Academiei Militare
Tehnice, Bucureşti, 1998;
[109] Tagel-Din H, Meguro K.: "Applied element method for simulation of nonlinear materials: theory
and Application for RC structures", Structural Eng./Earthquake Eng., JSCE, Vol. 17, No. 2, 2000;
[110] Tagel – Din H., Rahman N.A.; The Applied Element Method: The Ultimate Analysis of
Progressive Collapse. Structure Magazine, No 4, April, 2006;
[111] Tat Sabin, Zaporojan Mihai, Fissgus Klaus: Explozivi şi tehnica împuşcării în industrie. Editura
Tehnică, Bucureşti, 1985;
[112] Teopilus A. C., Sidi I. D.: Isolation system reability of reinforced concrete building structures.
Thirteen international conference structures under shock and impact, Wessex Institute of
Technology, University of Liverpool, 2014;
[113] Teoreanu I., V. Moldovan, L.Nicolescu: Durabilitatea betonului. Editura Tehnică, 1982;
[114] Titu M.: Fiabilitate şi mentenanţă. Editura AGIR, 2008;
[115] Tologea S.: Accidente şi avarii în construcţii. Editura Tehnică, Bucureşti, 1980;
[116] Tologea S.: Probleme privind patologia şi terapeutica construcţiilor. Editura Tehnică, 1976;
[117] Truşcă T.: Pirotehnie şi explozivi. Editura Tehnică, Bucureşti, 1984;
[118] Vodă V.: Controlul durabilităţii produselor industriale. Editura Tehnică, Bucureşti, 1981;
[119] VOICU V.: Contribuţii la dezvoltarea mijloacelor antiteroriste de neutralizare a dispozitivelor
explozive artizanale. Teză de doctorat. Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2006;
[120] Wiener U.: Aplicaţii ale reţelelor de probabilitate în tehnică. Editura Tehnică, 1995;
[121] Yadav H. S.: Flyer plate motion by thin sheet of explosive. Propellants explosives and
pyrotechnics, 1988;
[122] Zidan M.K., Fayed M.N., Elhosiny K.M., Abdelgawad&Orfy H.H.: Modelling of damage patterns
of RC concrete column under demolition by blasting. Thirteen international conference structures
under shock and impact, Wessex Institute of Technology, University of Liverpool, 2014;
[123] Zukas J., Walters W.: Explosive Effects and Applications. Springer –Verlag. New York, 1998;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
71
[124] *** Documentaţie firmǎ specializată în demolǎri cu explozivi (S.C. Dinamit S.R.L. Petroşani);
[125] *** Documentaţie firmǎ specializată în distrugerii dirijate (S.C. Piromarion com. S.R.L.);
[126] *** Legea nr. 126 din 1995 privind regimul materiilor explozive modificată şi completată prin
Legea nr. 464/2001;
[127] *** Hotărâre nr. 1.207 din 5 octombrie 2005 pentru modificarea şi completarea Normelor tehnice
privind deţinerea, prepararea, experimentarea, distrugerea, transportul, depozitarea, mânuirea şi
folosirea materialelor explozive utilizate în orice alte operaţiuni specifice în activităţile
deţinătorilor, precum şi autorizarea artificierilor şi a pirotehniştilor, aprobate prin HG536/2002
(Monitorul Oficial nr. 941 din 21 octombrie 2005);
[128] *** Instrucţiuni pentru trupele de geniu. Lucrări de distrugeri. G - 4, Ministerul Apărării
Naţionale, Bucureşti, 1975;
[129] *** Mijloace noi pentru executarea lucrărilor de distrugeri. G - 4, Ministerul Apărării Naţionale,
Bucureşti, 1992;
[130] *** Norme specifice de protecţie a muncii pentru depozitarea, transportul şi folosirea materiilor
explozive. Ministerul Muncii şi Protecţiei Sociale, Bucureşti, 1997;
[131] *** Pliante publicitare despre materiale, mijloace explozive şi accesorii ale firmelor: Nitro
NOBEL (Suedia), Nitramonia S.A. Făgăraş, U.M. Sadu;
[132] *** STAS 3648- -71 Scara intensităţilor seismice;
[133] *** STAS 418-85 Explozivi minieri. Dinamita tip II;
[134] *** STAS 8136 - 89 Capse detonante electrice;
[135] *** STAS 8174 - 77 Fiabilitate, mentenabilitate şi disponibilitate. Terminologie.;
[136] *** STAS 10307 - 75 Fiabilitatea produselor industriale. Indicatori de fiabilitate.;
[137] *** STAS 8590 - 80 Prelucrarea datelor. Fiabilitate, întreţinere şi disponibilitate. Terminologie;
[138] *** U.S. General Service Administration (GSA 2003), “Progressive collapse analysis and design
guidelines for new federal office buildings and major modernization projects”, Washington, D.C.
Adrese internet:
[139] -http://www.implosionworld.com - site dedicat demolărilor controlate;
[140] -http://www.daveybickford.com - site dedicat materialelor explozive;
[141] -http://science.howstuffworks.com/building-implosion.htm - How Building Implosion Work;
[142] -http://www. isee.org/journal. htm - The Journal of Explosives Engineering;
[143] -http://www. isee.org/index. htm - International Society of Explosives Engineers;
[144] -http://www. sciencedirect. corn - pagină dedicată demolărilor în direct;
[145] -http://www.kcse.com - site dedicat analizei comportării structurilor la explozie;
[146] -http://www.pcs.phy.cam.ac.uk/ImpactClubBiblios.htm - pagină dedicată referinţelor despre
comportarea materialelor la şoc şi impact;
[147] -http://www.iabti.com - site al organizaţiei pirotehniştilor din SUA.
PRESCRIPŢII OFICIALE DE REFERINŢĂ
[A] ENV 1991 Eurocode l: Basis of design and actions on structures;
[B] ENV 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures;
[C] ENV 1996 Eurocode 6: Design of masonry structures;
[D] ENV 1998 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistence;
[E] GE 014-97 Ghid de proiectare. Calculul terenului de fundare la solicitări seismice;
[F] ICOMOS - ISCARSAH, 2001. Recommendations for the analysis, conservation and structural
restoration of architectural hentage;
[G] ISO 2394/1998 General principies on reliability for structures;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
72
[H] ISO 13822/2001 Bases for design of structures - Assessment of existing structures;
[I] ISO 13822/2010 Bases for design of structures - Assessment of existing structures;
[J] SR 11100 - 1:1993 Zonarea seismică. Macrozonarea teritoriului României;
[K] Normativ P100-1/2013 privind proiectarea antiseismică a construcţiilor de locuinţe, social-culturale,
agrozootehnice şi industriale;
[L] Codul CR:2006 privind proiectarea construcţiilor din zidărie;
[M] SR EN 13733:2003 Produse şi sisteme pentru protecţia şi repararea structurilor de beton. Metode de
încercări;
[N] SR EN 1990:2004 Eurocod 2: Bazele proiectării structurilor;
[O] SR EN 1991-1:2004 Eurocod 1: Acţiuni asupra structurilor. Partea 1-1: Acţiuni generale. Greutăţi
specifice, greutăţi proprii, încărcări utile pentru clădiri;
[P] SR EN 1992-1:2004 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton. Partea 1-1: Reguli generale şi
reguli pentru construcţii;
[R] SR EN 1998 -5:2004 Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur. Partea 5:
Fundaţii, structuri de susţinere şi aspecte geotehnice;
[S] SR EN 772-1:2001 Metode de încercare a elementelor pentru zidărie. Partea 1: Determinarea
rezistenţei la compresiune;
[T] SR ISO 6240:1998 Standarde de performanţă în clădiri. Conţinut şi prezentare;
[U] SR ISO 6241:1998 Standarde de performanţă în clădiri. Principii de elaborare şi factori de luat în
considerare;
[V] SR ISO 7162:1998 Standarde de performanţă în clădiri. Conţinutul şi modul de prezentare al
standardelor pentru evaluarea performanţelor;
[X] Cod de proiectare. Bazele proiectării structurilor în construcţii", indicativ CR 0-2005.
GLOSAR DE TERMENI
Termeni şi definiţii specifice lucrărilor pirotehnice
Amorsare Acţiune care dă naştere unei detonaţii, deflagraţii sau combustii prin
intermediul unui dispozitiv pirotehnic adecvat. Iniţierea este un termen
similar amorsării şi se referă la demararea unei reacţii explozive;
Deflagraţie Explozie chimică în care zona de reacţie chimică se propagă prin
mediul iniţial cu viteză subsonică, în principal prin conductibilitate
termică;
Detonaţie Explozie chimică la care zona reacţiei chimice se propagă cu o viteză
supersonică în mediul iniţial (neperturbat) prin intermediul unei unde
de şoc;
Detonator Ansamblu (dispozitiv), conţinând cel puţin un exploziv brizant, care
sub acţiunea unui stimul dat (mecanic, electric sau de altă natură) va da
naştere unei unde de şoc şi/sau fragmente, folosite pentru iniţierea unei
încărcături explozive;
Dispozitiv de iniţiere
Sistem destinat iniţierii unui lanţ exploziv sau unui element component
dintr-o muniţie (dispozitiv fuzant, sistem de iniţiere);
Explozie Un proces nuclear, chimic sau fizic în urma căruia se degajă brusc
energie (şi adesea gaze) dând naştere la unde de presiune sau şoc;
Exploziv brizant Material sau amestecuri de materiale utilizat în general în încărcăturile
principale cu rol de a obţine efectul terminal dorit într-o aplicaţie
explozivă. Aceste materiale detonează ca urmare a iniţierii lor de către
un exploziv de amorsare. Alte denumiri uzuale: exploziv secundar,
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
73
încărcătură explozivă;
Exploziv plastic Exploziv care este maleabil la temperaturi normale de utilizare;
Exploziv primar
Iniţiator
Împuşca(re)
Încărcătură de
explozie
Material exploziv
Substanţă sau amestecuri de substanţe utilizată pentru iniţierea unei
combustii. Conform denumirii lor generice, aceste materiale sunt
sensibile la stimuli ternici, mecanici şi electrici;
Primul component exploziv folosit într-un lanţ exploziv, capabil să
producă funcţionarea acestuia (mijloc de iniţiere);
1. Acţiunea de a se împuşca şi rezultatul ei; 2. Opera ie de rupere în
bucă i a unei roci prin explodarea încărcăturilor de mină; 3. A face să
explodeze o încărcătură explozivă; sinonime: puşcare, puşcat (DEX
98);
Cantitatea de exploziv dintr-o muniţie sau element de muniţie;
O substanţă (sau amestecuri de substanţe) care este capabilă în urma
unei reacţii chimice să producă gaze la astfel de temperaturi şi presiuni
încât să producă pagube mediului înconjurător. Termenul “explozivi”
înglobează astfel toate materialele solide şi lichide cunoscute sub
denumirea de explozivi brizanţi, pulberi şi propergoli, împreună cu
amorse, capse, compoziţii de iniţiere şi pirotehnice;
Puşcare A produce sfărâmarea rocilor cu ajutorul unui exploziv (DEX 98);
Propulsie Acţiune care produce mişcarea unui obiect (schijă, glonţ, proiectil etc);
Risc
Suflu
Posibilitatea de apariţie a unui accident, exprimată în termeni de
gravitate şi probabilitate de apariţie a pericolului.
Propagarea unei unde de şoc, de amplitudine mare prin aer, creată de
deflagraţia sau detonaţia unui material exploziv;
Termeni şi definiţii
Accelerogramă – înregistrarea mişcării seismice obţinută cu un accelerometru calibrat şi
exprimată prin variaţia acceleraţiilor;
Accelerometru – instrument (aparat) specific înregistrării variaţiei acceleraţiilor unui cutremur;
Acţiune - influenţa exercitată de un agent asupra construcţiei;
Acţiune dinamică (excitaţie - perturbaţie - sursă) - reprezintă orice cauză exterioară, rapid
variabilă în timp care se manifestă asupra unui sistem oscilant (dinamic) generând efecte inerţiale;
Agent - factor care acţionează asupra clădirii (construcţiei) sau a diverselor sale părţi componente;
Aluviune – sedimente neconsolidate, de dată relativ recentă, existente în depozite granulare;
Amortizare - capacitatea de amortizare caracterizează fenomenul de disipare a energiei unui
sistem dinamic, ca urmare a prezenţei forţelor rezistente (care se opun mişcării);
Amplificare dinamică - majorarea deplasărilor la partea superioară a structurii ca urmare a unei
acţiuni dinamice;
Amplificare seismică – fenomen care se manifestă în urma traversării undelor seismice prin
diverse categorii de terenuri cu proprietăţi fizico-mecanice şi dinamice specifice;
Amplitudine - valoarea maximă a cauzei (acţiune) sau a efectului (răspuns) se numeşte
amplitudine. Amplitudinea are un caracter instantaneu atât pe durata acţiunii dinamice, cât şi pe durata
răspunsului dinamic;
Analiza răspunsului în timp (time-history response) – reprezentarea răspunsului structurii
(exprimat în viteze, deplasări) pe timpul istoric al mişcării seismice (definită prin accelerograme);
Ansamblu - reunirea mai multor elemente componente, care asigură realizarea unor funcţiuni;
Armonică – componentă a unei mişcări cu caracter periodic şi a cărei frecvenţă este un multiplu
simplu al frecvenţei fundamentale;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
74
Atenuare – disiparea (amortizarea) energiei eliberate în focar, în funcţie de mai mulţi factori, şi a
cărei consecinţă o reprezintă reducerea intensităţii seismice;
Avarie - schimbare nefavorabilă în starea unei structuri care îi poate afecta performanţele;
Buiandrug – componentă structurală în cadrul construcţiilor din zidărie. Se foloseşte la partea
superioară a golurilor executate în pereţi;
Cerinţa de calitate - exprimarea calitativă a caracteristicilor clădim (în ansamblu, sau a părţilor
componente), pe care aceasta trebuie să le îndeplinească pentru a satisface exigenţele utilizatorilor, ţinând
seama de diverşii agenţi care acţionează asupra construcţiei;
Clădire - construcţie, având ca scop realizarea unor spaţii închise, ce adăpostesc activităţi umane
şi/sau procese tehnologice;
Colaps – starea în care clădirea a cedat;
Componente structurale – elemente ale construcţiei care preiau încărcările, şi le transmit prin
fundaţie la terenul de fundare;
Componente nestructurale - componente care nu sunt considerate în proiectarea seismică ca şi
componente care preiau încărcările, datorită lipsei de rezistenţă sau datorita modului în care este
conectată la structură;
Compoziţie spectrală - este pusă în evidenţă de spectrul de amplitudine exprimat prin serii
convergente sau transformata Fourier;
Conceptul de performanţă structurală - concept ce constă în abordarea sistemică şi globală a
problematicii obţinerii calităţii în proiectarea, executarea şi exploatarea construcţiilor, plecând de la
activităţile şi exigenţele utilizatorilor, în mod independent de mijloacele materiale şi soluţiile folosite,
punând un accent deosebit pe comportarea în exploatare a construcţiilor;
Condiţie tehnică - exprimarea şi detalierea, în termeni tehnici de performanţă, a cerinţei de
calitate;
Conformitate - îndeplinirea cerinţelor specificate în coduri sau standarde;
Consolidare - intervenţiile asupra unei construcţii existente pentru sporirea performanţelor ei
structurale;
Construcţiile - orice este implicat sau rezultă din operaţiile de construcţii. Acest termen acoperă
amândouă direcţiile ingineriei civile şi industriale. Se referă la construcţia completă care cuprinde ambele
componente structurale şi nestructurale, precum şi aspectele geotehnice implicate;
Conţinut de frecvenţă – totalitatea frecvenţelor componentelor care definesc o înregistrare
seismică;
Acţiune dinamică - orice cauză exterioară, rapid variabilă în timp, care se manifestă asupra unui
sistem oscilant generând efecte inerţiale;
Criteriu de performanţă - caracteristică ce trebuie luată în considerare la detalierea şi
cuantificarea condiţiilor tehnice, în cantităţi numite „nivele de performanţă";
Cutremur de pământ – fenomen natural (uneori şi artificial) generat de surse tranzitorii care se
manifestă prin unde elastice ce se propagă prin medii caracterizate geologic;
Deteriorare/degradare - stare fizică şi geometrică datorată: acţiunilor chimice, fizice sau
biologice naturale; acţiunilor repetate care produc oboseala materialului; influenţelor normale sau severe
ale mediului; întreţinerii necorespunzătoare a structurii, sau uzurii prin exploatare care afectează într-un
mod defavorabil performanţele structurii, inclusiv fiabilitatea ei în timp;
Ductilitate - raportul dintre defbrmaţia specifică totală şi deformaţia specifică elastică; exprimă
capacitatea de autoapărare a unei construcţii sau structuri, dar este o mărime neconservativă, ireversibilă
şi consumabilă;
Durată de funcţionare - perioada medie probabilă în care o construcţie existentă poate fi
exploatată fără întrerupere din cauza unor avarii, la un nivel de întreţinere planificat sau acceptat;
Durată de serviciu(viaţă) a construcţiei - perioada de timp în care se intenţionează/se aşteaptă ca
o construcţie existentă să rămână în serviciu cu o întreţinere planificată;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
75
Efect - rezultatul unei acţiuni;
Element component - produs realizat ca unitate distinctă, destinat a fi încorporat în clădire pentru
a îndeplini una sau mai multe activităţi specifice;
Elongaţie - valoarea instantanee a cauzei sau a efectului în raport cu un anumit reper de referinţă;
Entalpie - însumarea energiei interne cu lucrul mecanic necesar ocupării de către sistem a
volumului său propriu la presiune constantă;
Entropie - reprezintă o mărime de stare termică a sistemelor fizice, care crește în cursul unei
transformări ireversibile a lor și rămâne constantă în cursul unei transformări reversibile;
Evaluare - mulţimea de activităţi efectuate în scopul verificării fiabilităţii unei construcţii
existente în vederea folosinţei viitoare;
Eveniment microseismic – perturbaţii slabe, naturale sau artificiale, care pot fi identificate numai
instrumental;
Excitaţie - reprezintă orice cauză exterioară, rapid variabilă în timp care se manifestă asupra unui
sistem oscilant generând efecte inerţiale;
Execuţia construcţiei- activitatea de creaţie unei construcţii civile sau industriale Termenul
acoperă munca pe şantier; el poate de asemenea să însemne fabricarea componentelor în afara şantierului
şi montarea lor ulterioară pe şantier;
Exigenţa utilizatorului - enunţarea unei necesităţi faţă de clădirea (construcţia) ce trebuie
utilizată;
Fiabilitate matematică - probabilitatea funcţionării unui sistem fără avarii într-o perioadă
determinată;
Fiabilitate structurală- capacitatea unei structuri sau a unei componente structurale de a satisface
cerinţele specificate, inclusiv exploatarea pe toată durata serviciului fără reparaţii majore, pentru care a
fost proiectată;
Formă structurală - tipul de structură desemnat de aranjamentul componentelor structurale,
precum grindă, coloane, arcade, piloni de fundaţie;
Frecvenţa - reprezintă numărul de oscilaţii complete pe o durată de timp egală cu o secundă.
Frecvenţa se mai exprimă prin inversul perioadei, exprimată în secunde, şi se măsoară în Hertzi (Hz);
Frecvenţă proprie de oscilaţie - frecvenţa proprie sau naturală este o caracteristică intrinsecă a
sistemului şi corespunde fiecărei forme proprii de oscilaţie. Numărul frecvenţelor proprii de oscilaţie este
egal cu numărul GLD al sistemului dinamic;
Funcţionalitate - abilitatea unei structuri sau a unei părţi din structură de a răspunde adecvat unei
folosiri normale sub orice acţiune aşteptată;
Grindă - componentă structurală orizontală, supusă la încărcări transversale considerabile şi la o
forţa axială proiectată normalizată;
Hazard seismic - probabilitatea unui amplasament de a resimţi efectele unui cutremur de pământ;
Impuls - produsul dintre forţa şi timpul infinitesimal de aplicare asupra sistemului. Forţa,
depinzând de timp, are valoarea zero în afara duratei de acţionare a impulsului;
Impuls seismic - undă seismică de foarte scurtă durată în raport cu desfăşurarea întregului
eveniment, având în general valorile iniţială şi finală egale cu zero;
Indicele de fiabilitate - valoare sau expresie a probabilităţii de avarie;
Infrastructura - partea structurii situată sub interfaţa de izolare, incluzând fundaţiile.
Flexibilitatea laterală a infrastructurii este practic neglijabilă în raport cu cea a sistemului de izolare;
Inspecţie - examinarea nedistructivă pe teren a unei structuri cu scopul de a aprecia starea fizică a
structurii;
Intensitate – evaloarea convenţională (subiectivă) a severităţii unui cutremur pe baza efectelor de
suprafaţă produse asupra oamenilor, construcţiilor şi configuraţiei terenului;
Investigaţie - colectarea şi evaluarea de informaţii prin: inspecţie, studierea documentaţiei,
verificarea acţiunilor de calcul şi unele încercări;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
76
Încercarea capacităţii portante - testarea prin încărcare totală sau parţială a unei construcţii
pentru a evalua comportarea, proprietăţile sau capacitatea portantă;
Lichefiere – fenomen în urma căruia un depozit granular necoeziv şi saturat se transformă în stare
fluidă datorită creşterii presiunii apei în pori;
Limita elastică – efortul maxim la care este supusă o rocă fără ca deformaţiile să depăşească
limita de curgere sau de rupere;
Litologie – studiul compoziţiei şi texturii rocilor;
Magnitudine – exprimarea violenţei unui cutremur prin intermediul energiei eliberată în focar în
momentul declanşării unui şoc seismic;
Materialul de construcţie - un material folosit în construcţie, ex: beton, oţel, lemn, zidărie
Mentenanţă - intervenţie periodică de rutină pentru păstrarea performanţei structurale;
Metoda de construcţie - maniera în care execuţia va fi îndeplinită, ex.: turnare pe loc, prefabricat,
în consolă;
Microseism – perturbaţie naturală sau artificială, sesizată numai cu ajutorul instrumentelor
specifice (înregistratoare seismice);
Mişcare armonică - mişcarea armonică este descrisă de funcţii trigonometrice simple, sinusoidale
sau cosinusoidale;
Mişcare oscilatorie - mişcarea în timp. pe care o efectuează un sistem elastic inerţial în jurul unei
anumite poziţii de echilibru relative, se numeşte mişcare oscilatorie. Această mişcare poate fi exprimată
prin funcţii armonice simple, periodice sau oarecare;
Mişcarea periodică - mişcarea care se repetă identic la intervale egale de timp. este definită prin
funcţii periodice, care pot fi descompuse în serii Fourier. Fiecare termen al seriei Fourier reprezintă o
componentă a mişcării, cu caracter armonic;
Model de avarie, deteriorare sau degradare - modelul matematic care descrie caracteristicile
structurii ca funcţie de timp, luând în consideraţie starea de avarie, deteriorare sau degradare;
Model structural - conceperea sistemelor structurale folosită pentru calcul şi proiectare;
Monitorizare - observarea sau măsurarea periodică sau continui de regulă pe termen lung, a stării
construcţiei sau a acţiunilor la care este supusă;
Nivel cerut de fiabilitate - nivelul de fiabilitate pentru atingerea siguranţei acceptabile şi a
funcţionalităţii dorite ;
Nivel de performanţă - valoare impusă pentru un anumit criteriu de performanţă,' în funcţie de
condiţiile tehnice şi de influenţa agenţilor care acţionează asupra construcţiilor;
Oscilaţie - mişcarea repetată, cu caracter alternant şi variabila în timp, a unui sistem dinamic, în
jurul unei anumite poziţii de echilibru;
PGA – Peak Ground Acceleration - valoarea de vârf a acceleraţiei pământului;
Perete - componentă structurală, în general verticală, care sprijină alte elemente şi care are o
secţiune transversală prelungită cu raportul dintre lungime şi grosime lw / bw mai mare decât 4 şi/sau o
secţiune parţială limitată;
Performanţă - comportarea unui produs în raport cu utilizarea sa. Prin produs se înţelege
construcţia, în ansamblu, sau orice parte a acesteia;
Performanţă structurală - reprezentarea calitativă sau cantitativă a comportării unei construcţii,
de exemplu capacitatea portantă sau rigiditatea în funcţie de siguranţa şi funcţionalitatea sa;
Perioada - reprezintă timpul minim necesar pentru ca o mişcare periodică să se repete identic;
Perioadă predominantă – perioada corespunzătoare mişcării seismice care produce efecte
maxime într-un amplasament bine definit, de la suprafaţa liberă a terenului;
Proprietăţile materialelor - proprietăţile mecanice, fizice sau chimice ale materialelor de
construcţii;
Răspunsul dinamic - mărimea oricărui efect mecanic, variabil în timp, caracteristic sistemului
dinamic, în urma aplicării unei acţiuni exterioare. Răspunsul dinamic se poate exprima în mărimi
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
77
cinematice fundamentale: deplasări, viteze şi acceleraţii, sau prin alte stări derivate: forţe generalizate,
energii, eforturi secţionale, tensiuni şi deformaţii;
Răspunsul terenului – caracterizarea mişcării seismice (exprimată în deplasări, viteze sau
acceleraţii), într-un punct situat la suprafaţa liberă a terenului, prin înregistrări instrumentale;
Reabilitare - reconstrucţia sau înlocuirea oricărei componente structurale avariate sau deteriorate
cu scopul menţinerii aceluiaşi nivel de funcţionalitate pe care structura îl avea înainte de avariere;
Recondiţionare - reabilitarea structurilor într-o anumită zonă;
Reparaţie - reconstrucţia sau înlocuirea oricărei componente structurale avariate sau deteriorate
pentru a asigura acelaşi nivel de rezistenţă şi/sau ductilitate pe care îl avea structura înainte de avariere;
Restaurare - refacerea formei unei clădiri aşa cum a fost la un moment dat fie prin scoaterea
părţilor adăugate, fie prin introducerea părţilor care lipsesc;
Rezistenţa terenului – tensiunea limită care defineşte capacitatea portantă a terenului fără să
producă plastificări sau ruperi;
Risc seismic - probabilitatea produsului dintre hazardul seismic şi vulnerabilitatea seismică;
Rocă de bază – sinonim cu complex bazal;
Seism - reprezintă modelarea cutremurului de pământ;
Seismic – termen caracteristic undelor elastice, naturale sau artificiale care se propagă prin mediul
geologic de la sursă până în orice punct de la suprafaţa liberă;
Seismicitate – caracteristică seismică certă sau probabilă a unei anumite zone superficiale;
Seismograf – instrument care permite înregistrarea undelor seismice;
Seismogramă – înregistrarea mişcării seismice obţinută cu un seismometru şi care exprimă
variaţia deplasărilor în timp;
Seismologie – ramură a geofizicii care se ocupă cu studiul cutremurelor şi propagării undelor
seismice;
Sistem dinamic liniar - un sistem dinamic are comportare liniară când este caracterizat prin
liniaritate fizică şi geometrică; proprietăţile inerţiale, disipative şi elastice de definire nu se modifică în
timp;
Sistem dinamic neliniar - un sistem dinamic are comportare neliniară atunci când prezintă
neliniarităţi de ordin fizic sau geometric; unele din proprietăţile de definire devin variabile în timp;
Sistem structural - componentele care preiau încărcările ale unor construcţii civile sau industriale
şi modul în care aceste elemente funcţionează împreună;
Spectru – caracterizarea acţiunii sau răspunsului în funcţie de conţinutul de frecvenţă al sursei
perturbatoare;
Spectru de amplitudine – reprezentarea grafică a relaţiei amplitudine-frecvenţă corespunzătoare
unei înregistrări seismice (se mai numeşte spectrul Fourier);
Spectru de răspuns - este definit de reprezentarea grafică a variaţiei răspunsului maxim, exprimat
în mărimi specifice, în funcţie de caracteristicile sistemului dinamic şi acţiunea exterioară;
Structuri - combinaţii organizate de părţi conectate proiectate să realizeze o rigiditate adecvată;
Subsistem al clădirii - grupare de elemente componente care îndeplinesc împreună mai multe
funcţiuni necesare satisfacerii exigenţelor utilizatorului;
Şoc seismic – mişcare seismică puternică de scurtă durată;
Tectonica – caracterizează rocile şi natura deformărilor din punct de vedere structural;
Textură – alcătuirea intimă, la nivel de particulă minerală, a rocilor;
Tipurile de construcţie - indicarea materialului principal; ex: construcţii din beton armat, din oţel,
din materiale composite, din lemn, din zidărie;
Transformata Fourier – transformarea unei funcţii, exprimată în domeniul timp (cum este cazul
înregistrărilor seismice), în domeniul frecvenţă, ceea ce permite identificarea conţinutului de frecvenţe
ale mişcării seismice;
TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION
78
Undă – mişcare a particulelor materiale, cu caracter alternant, având amplitudini variabile şi
puncte nule fixe (numite şi noduri), ca urmare a energiei eliberate în focar de cutremur;
Undă principală „P” – undă seismică de adâncime, longitudinală sau de dilataţie, în care
mişcarea particulelor materiale în timp coincide cu direcţia de propagare a undei;
Undă secundară „S” – undă seismică de adâncime, transversală sau de forfecare, în care
mişcarea particulelor materiale în timp este perpendiculară pe direcţia de propagare a undei;
Unde de suprafaţă (superficiale) – unde seismice care se manifestă în straturile superficiale
perpendicular pe direcţia de propagare. Aceste unde sunt de tip Rayleigh şi Love sau hidrodinamice;
Unde seismice - unde elastice care se răspândesc în scoarța terestră, fiind provocate de cutremure
sau de explozii artificiale;
Vibraţia - reprezintă mişcarea repetată, cu caracter alternant şi variabilă în timp, a unui sistem
dinamic în jurul unei anumite poziţii de echilibru;
Viteză seismică – viteza de propagare a undelor seismice de tip P şi S, notate prin vp şi vs;
Vulnerabilitate seismică - probabilitatea de avariere a unei construcţii situată într-o zonă
seismică;
Zone de disipare - părţile predeterminate ale unei structuri disipative, unde capacităţile disipative
sunt în special localizate, numite şi regiuni critice.
LISTA SIMBOLURILOR ŞI UNITĂŢILOR DE MĂSURĂ
Date folosite la calculul parametrilor de puşcare
W - anticipanta, reprezintǎ linia de minimǎ rezistenţǎ, care de regulǎ este distanţa cea mai micǎ de la
centrul de greutate al încǎrcǎturii la cea mai apropiatǎ suprafaţǎ liberǎ, [m;
a - distanţa între gǎuri, [m;
b - distanţa între rândurile de gǎuri, [m;
gl - lungimea de gaurǎ, [m;
gcl - lungimea de gaurǎ pentru gǎurile de colţ, [m;
gQ - încǎrcǎtura explozivǎ pe gaurǎ, [kg;
gcQ - încǎrcǎtura explozivǎ pe gaura de colţ, [kg;
ipQ - mǎrimea încǎrcǎturii parţiale (discontinue), [kg;
rn - numǎrul de rânduri de gǎuri;
1 - factor de impedanţǎ – raportul între impedanţa acusticǎ a substanţei explozive şi a mediului adiacent;
2 - factor de legǎturǎ – exprimǎ transferul de energie cǎtre mediul adiacent;
trE - cantitatea de energie transferatǎ mediului, [J/kg;
p - energia potenţialǎ elasticǎ, [MJ/kg;
E - modulul de elasticitate, [MPa;
r - efortul de rupere la tracţiune al mediului, [MPa;
r - energia utilizatǎ ptr. fragmentarea mediului, [MJ/kg;
bV - volumul de excavat, [m³;
S - energia specificǎ superficialǎ a tipului de mediu, [MJ/kg;
- înfoierea, [m;
ma - densitatea mediului adiacent, [kg/m³;
EVALUAREA FIABILISTĂ A CONSTRUCŢIILOR ÎN VEDEREA DEMOLĂRII PRIN IMPLOZII CONTROLATE
79
c - energia consumatǎ ptr. a se realiza deplasarea, [MJ/kg;
l - lungimea pe care se realizeazǎ deplasarea, [m;
d - energia consumatǎ pentru fragmentarea excesivǎ, [MJ/kg;
Q - masa încǎrcǎturilor de exploziv, [kg;
f - energia consumatǎ ptr. deformarea mediului rǎmas, [MJ/kg;
R - distanţa faţǎ de locul puşcǎrii, [m;
rt - durata vibraţiei, [s;
m - numǎrul treptelor de întârziere;
P - suprapresiunea în frontul undei de şoc, [MPa;
φ - zmucitura, [m/s3];
λ - distanţa scalată [m];
k - coeficient funcţie de proprietăţile mediului în care se puşcă;
H - înălţimea [m];
st - timpul de sosire al undei de şoc, [s;
pt - durata fazei pozitive a undei de şoc, [s;
V - viteza particulei în urma exploziei, [m/s;
I - impulsul forţelor de presiune [bars;
f(n) - coeficient de reducere funcţie de timpul de întârziere al sistemului de iniţiere [m];
Date despre materialul de construcţie
m – masa volumică absolută, kg/m3;
cm – viteza sunetului, [m/s];
Im – impedanţa acustică a materialului de construcţie, [kg/m²/s];
ss – energia specifică pe suprafaţă, [MJ/kg];
Gp – grosimea peretelui paralel cu gaura de distrugere, [m];
Gtr – grosimea peretelui transversal la gaura de distrugere, [m];
Date despre materialul exploziv folosit
e – densitatea de încărcare, kg/m3;
D – viteza de detonaţie, [m/s];
Ie – impedanţa explozivului, [kg/m²/s];
e – energia specifică a explozivului, [MJ/kg];
e – diametrul încărcăturii explozive, [m];
Qe – masa încărcăturii unitare de exploziv, [kg];
DM – dimensiunea maximă a fragmentului rezultat la distrugere, m;
Ld – lungimea zonei distruse, [m].