Simion I. Adrian - Rezumat

79
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

Transcript of Simion I. Adrian - Rezumat

Page 1: 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

Page 2: Simion I. Adrian - Rezumat

TEZĂ DE DOCTORAT – Rezumat Adrian SIMION

2

Page 3: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 4: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 5: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 6: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 7: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 8: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 9: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 10: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 11: Simion I. Adrian - Rezumat

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]:

Page 12: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 13: Simion I. Adrian - Rezumat

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.

Page 14: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 15: Simion I. Adrian - Rezumat

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].

Page 16: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 17: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 18: Simion I. Adrian - Rezumat

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).

Page 19: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 20: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 21: Simion I. Adrian - Rezumat

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.

Page 22: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 23: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 24: Simion I. Adrian - Rezumat

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].

Page 25: Simion I. Adrian - Rezumat

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 :

Page 26: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 27: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 28: Simion I. Adrian - Rezumat

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)

Page 29: Simion I. Adrian - Rezumat

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.

Page 30: Simion I. Adrian - Rezumat

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).

Page 31: Simion I. Adrian - Rezumat

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].

Page 32: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 33: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 34: Simion I. Adrian - Rezumat

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]:

Page 35: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 36: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 37: Simion I. Adrian - Rezumat

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:

Page 38: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 39: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 40: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 41: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 42: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 43: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 44: Simion I. Adrian - Rezumat

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)

Page 45: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 46: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 47: Simion I. Adrian - Rezumat

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).

Page 48: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 49: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 50: Simion I. Adrian - Rezumat

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).

Page 51: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 52: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 53: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 54: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 55: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 56: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 57: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 58: Simion I. Adrian - Rezumat

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];

Page 59: Simion I. Adrian - Rezumat

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]

Page 60: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 61: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 62: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 63: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 64: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 65: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 66: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 67: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 68: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 69: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 70: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 71: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 72: Simion I. Adrian - Rezumat

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,

Page 73: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 74: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 75: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 76: Simion I. Adrian - Rezumat

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

Page 77: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 78: Simion I. Adrian - Rezumat

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;

Page 79: Simion I. Adrian - Rezumat

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].