structural pdf
-
Upload
iuliana-grosu -
Category
Documents
-
view
14 -
download
4
description
Transcript of structural pdf
Grosu Iuliana Andrea
Grupa 42I
Arhitectura, Ingineria si Invatamintele Dezastrelor Seismice
Partea I
Hazard, Vulnerabilitate si Risc in Zonele Seismice din Romania
Hazardul seismic din Romania este datorat sursei seismice subcrustale Vrancea si
mai multor surse seismice de suprafata (Banat, Fagaras, Dobrogea, etc.). Sursa
Vrancea este determinanta pentru hazardul seismic din circa doua treimi din teritoriul
Romaniei, in timp ce sursele de suprafata contribuie mai mult la hazardul seismic
local. La nivel european, seismicitatea Romaniei poate fi caracterizata drept medie,
dar avand particularitatea ca seismele cu focarul in sursa subcrustala Vrancea pot
provoca distrugeri pe arii intinse incluzand si tarile invecinate. Cutremurele vrancene
au fost sesizabile in Europa pe suprafete care au atins 2 milioane de km2.
Oscilatiile cutremurului afecteaza atat pamantul cat si cladirile si ceea ce se
gaseste in interiorul acetora, mobilier, echipamente, oameni retele de utilitati.
Magnitudinea reprezinta o mărime care indică gradul de intensitate al unui cutremur
de pământ. Cel care a pus in discutie pentru prima data aceasta tema este Charles
Richter, un fizician, astronom si seismolog.
Intensitatea cutremurului este o masura a severitatii miscarii terenului pe baza
evaluarii marimii efectelor observate intr-o zona de intindre redusa in care se
presupune ca acestea sunt relative unifome.
Magnitudinea se refera numai la marimea conventionala a seismului, energia
declansata de socul seismic, in zona epicentrala. Intensitatea se refera la marimea
efectelor seismului in diferite amplasamente, este diferita in locuri distincte, descreste
in general cu distanata fata de epicentru.
Seismicitatea este un factor cauzal in expresia matematica, prin care probabilitatea
fenomenelor puternice de-a lungul timpului istoric, modul reetitiv al acesteia.
Din punct de vedere architectural, cladirile vor fi mereu expuse riscului in timp
ceunele personae pot pleca un timp din zonele neseismice sau din cladiri si astfel isi
schimba expunerea. Unele constructii reprezinta o vulnerabilitate care reprezinta
susceptibilitatea unor constructii de a suferi avarii la seisme, depinzand de calitatile
lor antiseismice, avarierea la seisme precedente, deteriorarea in timp. Riscul seismic
afecteaza constructiile si este descries ca probabilitatea de a se produce efecte
negative , avarii si pierderi, considerand o anumita perioada de timp de referinta.
Cauzele antropice ale riscului seismic sunt reprezentate de vulnerabilitate
constructiilor, modul in care unele elemente sunt principalele deteriorate.
Vulnerabilitatea poate fi redusa prin interventii asupra constructiilor.
Undele seismice pot fi de tip longitudinal: unde primare, superficiale si unde lowe,
cele care produc cele mai importante efecte inertiale asupra constructiilor sunt cele
transversal.
Terenul si cladirile reactioneaza diferit la oscilatii, cladirile inalte raspunde diferit de
cele joase, iar componentele nestructurale preiau miscarea si pot suferi avarii.
Structurile joase rigide din fondul construit mai vechi, sunt supuse majoritar la forte
taietoare, apar fisuri,crapaturi, dislocari din cadre, deplasari normale pe plan –
oscilatii de corp rigid incastrat in teren, pe cand structurile inalte, zvelte, sunt supuse
majoritar la, momente incovoietoare, redistribuite la nodurile grinda grinda-stalp,
oscilatii de pendul incastrat in teren.
În România, se întâlnesc două categorii de cutremure, și anume:
Cutremure polikinetice (mai multe șocuri, pe parcursul mai multor luni):
cutremure făgărășene
cutremure Pontice (cu focarele paralele cu litoralul Mării Negre)
cutremure danubiene (în zona Moldova Nouă - Vârșeț)
Cutremure monokinetice (însoțite sau nu de replici):
cutremure transilvane (Mureș – Târnava Mare)
cutremure prebalcanice (în Bulgaria)
cutremure banatice (aflate în legătură cu tendința de scufundare a zonei)
cutremure moldavice:
cutremure carpatice (în Curbura Carpatică)
cutremure vrâncene (cele mai multe; sunt intermediare, cu focarul între 100 - 150 km
adâncime)
Activitatea seismică cea mai puternică din România se concentreză în zona Vrancei,
la adancimi intermediare de 60-200 km, intr-o placă subdusă veche, aproape
verticală.
Cutremurul din 1802
Turnul Colțea: Cutremurul din Vrancea din anul 1802, care a avut loc în ziua 26
octombrie 1802 a fost un cutremur de adâncime, cu o magnitudine de 7,9 - 8,2 grade
pe scara Richter cu epicentrul în zona Vrancea.A fost cel mai puternic cutremur
vrâncean care a fost înregistrat. A fost simțit din Moscova până în Istanbul. În
București s-au prăbușit toate turlele bisericilor iar Turnul Colței s-a rupt de la
jumătate.
Cutremurul din 1940: Cutremurul din 1940 a fost un cutremur cu o magnitudine de
7,4 grade pe scara Richter, produs la ora 3:39 din 10 noiembrie 1940, cu epicentrul
în zona Vrancea la o adâncime de circa 133 km. A fost primul mare cutremur din
România contemporană. A durat 3 minute. Efectele lui au fost devastatoare în centrul
și sudul Moldovei, dar și în Muntenia. Numărul victimelor a fost estimat la 1000 de
morți și 4000 de răniți, majoritatea în Moldova. Din cauza contextului în care s-a
produs, cifra exactă a victimelor nu a fost cunoscută, informațiile fiind cenzurate în
timpul războiului. Cutremurul s-a simțit și în București, unde au existat circa 300 de
morți, majoritatea la prăbușirea blocului Carlton, structură cu 12 etaje din beton
armat, foarte modernă la acea vreme. Multe alte blocuri din București au fost
considerabil deteriorate. După cutremur Asociația Generală a Inginerilor din România
a întreprins un studiu detaliat al efectului cutremurului asupra clădirilor din beton
armat. Principala concluzie a fost că normele pentru calculul clădirilor din beton
armat, practic copiate după cele germane, nu prevedeau calculul la eforturi seismice,
Germania nefiind situată într-o zonă de risc seismic. Au fost elaborate noi norme care
au fost aplicate la toate clădirile construite în perioada postbelică.
Cutremurul din 1977
Biserica Ienei: Cutremurul din 1977 (Cutremurul din '77) a fost un puternic cutremur
care s-a produs la ora 21:22 în data de 4 martie 1977, cu efecte devastatoare asupra
României. A avut o magnitudine de 7,2 grade[9] pe scara Richter și o durată de circa
56 de secunde.570 de victime, din care 1.391 numai în București. La nivelul întregii
țări au fost circa 11.300 de răniți și aproximativ 35.000 de locuințe s-au prăbușit.
Majoritatea pagubelor materiale s-au concentrat la București unde peste 33 de clădiri
și blocuri mari s-au prăbușit.
Cutremurul a afectat de asemenea și Bulgaria. În orașul Sviștov, trei blocuri de
locuinte au fost distruse și peste 100 de oameni au fost uciși.
Epicentrul cutremurului a fost localizat în zona Vrancea, cea mai activă zonă
seismică din țară, la o adâncime de circa 100 km. Unda de șoc s-a simțit aproape în
toți Balcanii.
Harta cutremurelor din 1990
Cutremurul din 1986 a fost un cutremur cu magnitudinea de 7.1 grade pe scara
Richter.A afectat România, Bulgaria, Serbia, Republica Moldova și Ucraina.A distrus
55.000 case, omorând peste 150 de oameni, și rănind alți 558. Cutremurele din
1990: au fost 3 cutremure (30/31 mai) cu magnitudini de 6.9, 6.4 respectiv 6.1. În
România, au fost 13 morți și 362 răniți.
Lectia Carlton: blocul a fost prima „victima”, primul colaps al unei, structuri
moderne inalte din beton armat la cutremur inEuropa, in special la unul de Vrancea;
dupa prabusirea sa si avarierea altor cladiri inalte s-a manifestat temporar o frica de
a locui in blocuri; a fost studiat de Prof. A. Sieberg din Germania desi colapsul a
ramas in mentalul epocii ca un accident unic in istoria betonului armat, cauzat de o
combinatie nefasta de abateri de la norme si de un cutremur neasteptat de violent, a
fost in realitate o structura reprezentativa pentru limitele arhitecturii si ingineriei de
constructii din epoca. În 1940, nu exista o comunicare n între geologii ntre geologii-
seismologi ai epocii şi arhitec i arhitecţi sau inginerii structuri i structurişti, p ti, pentru
a se entru preocupa de comportarea clădirilor la acţiuni dinamice deoarece multe
dintre accentele arhitectonice albe cu turn de colt ale anilor 1930 1930-1940 s s-au
prabusit la cutremurul din 1977, cazul Carlton poate fi astazi considerat un
avertisment neluat in seama la timp. Anumite blocuri au fost avariate sau chiar
distruse total de seismele din Romania, acestea sunt: Blocul Turn Sala Palatului cu 2
etaje mai sensibile, Bloc turn Calea Grivitei cu parterul slab, Bloc Sos. Stefan cel
Mare cu parterul slab, dupa cutremurele accentuate unele constructii au fost
prabusite sau demolate.
Acceleratorul japones SMAC-B a furnizat singura accelerograma de interes
ingineresc si a avut o importanta extraordinara, deoarece S-a “descoperit descoperit”
existenta continutului spectral specific, oscilatii cu componente de perioada lunga
1,5s 1,5s…1,8s, complet diferite de acela ale cutremurelor de tip californian – de
suprafata - din normativul P13/1963 si P13/1970. Acceleratii mult mai mari ca in
normative. Cladirile zvelte au fost suprasolicitate, iar structura incarcata cu armare
transversal este insuficienta la capitel. Dupa aceste seisme s-a inceput comunicarea
pericolului public privind cladirile vulnerabile prin expertizarea constructiilor si
semnalarea cu o bulina rosie in cazul in care acea constructive nu respecta conditiile
pentru rezistenta la sesme.
Focsaniul a fost unul dintre orasele care au avut de suferit din cauza cutremurelor,
acum avand dezvoltata un concept puternic de construire a cladirilor care sa reziste
la cutremure.
Partea II
Arhitectura ca Sursa a Riscului Seismic in Secolul XX
Inca din cele mai vechi timpuri s-a incercat o separare a meseriilor, iar de aici au
rezultat mai multe ramuri care se ocupa cu ridicarea constructiilor prin forta unitara si
comunicare pentru a rezulta o cladire rezistenta si utilata cu toate necesitatile si
pentru a fi ferita de toate pericolele natural.
Cultura seismica este reprezentata prin cunostinte dobandite si transmise adecvat,
pe termen lung, prin traditii, norme sau de catre specialisti, atat locuitorilor, cat si
autoritatilor si prin comportamentele coerente ale comunitatilor umane in legatura cu
dobandirea sau lipsa lor. Cei mai avansati din punct de vedere seismic sunt japonezii
are au avut parte de foarte multe sesme si au dezvoltat o intreaga teroie si metoda
de proiectare in functie de terenul si zona seismica care se afla in apropierea
constructiilor.
Arhitectii si inginerii au reusit de-a lungul timpului sa gaseasaca un numitor comun
pentru proiectarea cladirilor si pentru a nu exista riscul de a declansa o reactive in
lant in caz de cutremut.
Arhitectura moderna reprezinta o sursa a riscului, dovada fiind efectul de dezastru
dat de copier in masa a principiilor propuse de Le Corbusier, devenite solutii
structural vulnerabile.
In argumentare se pornea de la separarea inginereasca a rolului elementelor
structurale (portante) si nestructurale nestructurale, se accentua , existenta unor
elemente suport care sa separe primul etaj de umiditatea solului solului, asigurand
mai mult aer si lumina lumina, etajul I fiind rezemat pe stalpii sau pilonii parterului
parterului, inalti de 3 3…6 m, spatial acesta devenind eventual o continuare a gradinii
gradinii. Principiul care impunea terasa circulabila cu placi de beton plasate pe nisip
si pamant inierbat urmarea protectia betonului impotriva temperaturilor ridicate
ridicate. Partiul liber, destinat a fi departajat arhitectural in diferite solutii solutii, a fost
corelat cu existenta structurii suport din elemente verticale si plansee plansee, pe
care elementele de compartimentare aveau rol de « membrane » (de ex. ecrane sau
paravane paravane, eventual numai mobilier) iar pentru a prelua incarcari mari apar
plansee de mari deschideri deschideri.
Al patrulea principiu urmarea sa aduca un spor insemnat de lumina prin ferestre in
bandouri orizontale orizontale, continue, evitand spaletii de zidarie zidarie, fiind
corelat cu al cincilea punct care prevedea planseele in consola ca suport pentru
fatade care nu au rol portant, independente de rezolvarile interioare interioare.
Evaluarea inginereasca
Inginereste, trebuie evaluat realist ca introducerea unor elemente de
compartimentare usoare, asa cum le le-a gandit Le Corbusier, nu implica neaparat la
efecte de parter flexibil flexibil; in schimb, prezenta umpluturilor de zidarie prea rigida
in cadrele superioare fata de parterul cu stalpi liberi, poate conduce la o astfel de
comportare. In practica, noul tip de cadru din beton armat (un schelet din stalpi, grinzi
si placi - frecvent grele si foarte rigide in raport cu stalpii) a fost copiat ca solutie
universala si modificat, iar spatiul dintre stalpi sau de langa acestia a fost umplut
frecvent cu zidarie sau beton la etaj ori chiar la parter.
Parterul slab sau flexibil
Specificul constructiv – structural, care are influenta asupra comportarii seismice
seismice, se , caracterizeaza prin partere flexibile cauzate de: structura de tip bloc pe
piloni (partea superioara care este masiva deoarece are cadre cu umplutura de
zidarie zidarie, in , timp ce la parter sunt numai stalpi stalpi) ; orientarea unilaterala a
stalpilor lamelari de la parter (de ex. in Turcia Turcia) perpendicular pe planul fatadei
fatadei, ceea ce face ca rigiditatea sa fie foarte diferita pe cele doua directii ale
cladirii cladirii, structura , fiind vulnerabila pe directia in lungul fatadei fatadei;
prezenta grinzilor puternice si a stalpilor slabi, a planseelor grele (casetate casetate),
lipsa elementelor de contravantuire pe cele doua directii (zidaria din corpuri ceramice
este subtire si casanta casanta).
Stalpii scurti apar ca urmare a geometriei, depind de arhitectura ,parapeti ,amenajari
, modificari, adaugiri de parapeti ,calcul pe situatia reala de solicitare M vs. T,armare,
depinde de inginerie, realitatea solicitarii, complet diferita de calcul si armare.
Cutremurele din Nicaragua (1972) si Guatemala (1976) au redat vulnerabilitatea
excesiva a constructiilor din asezari urbane aglomerate aglomerate, fara protectie
antiseismica si control public si importanta avarierilor elementelor nestructurale.
Cutremurul Tangshan, China (1976) a tras un semnal de alarma privind efectele
grave ale subestimarii seismicitatii si a realizarii in numar foarte mare a unor cladiri
vulnerabile (structuri din zidarie multietajate fara armature sau elemente din beton
beton). ).
Cutremurul Friuli, Italia, 1976 - avarii la cladiri traditionale traditionale, impact
regional.
Cauzele avariilor sunt structure de beton armat, in contextual acceleratiilor orizontale
si verticale foarte ridicate ridicate, armarea transversala a structurilor executate in
anii 1960 1960-1970 a fost insuficienta insuficienta, reprezinta una din cauzele
prabusirilor – similar Romania 1977, etaje taje cu insuficienti pereti structurali din
cladirile de birouri, efectul modurilor de oscilatie superioare superioare, efectul
perioadelor de oscilatie lungi.
In secolul XX vulnerabilitatea este cladita de noi, inclusa, sau acceptata in fiecare
decizie si activitate care nu respecta anumite reguli si care inevitabil va cauza
dezastre atat naturale cat si din punct de vedere a cladirilor.
Partea III
Progrese si Stragnari in Secolul XXI
Arhitectura elitelor poate declara ca a ajuns in secolul XXI din punctual de vedere al
ingineriei structurale, seismica de varf poate proiecta siguranta structurilor
superinalte, iar codurile de proiectare sunt avansate s se resimte povara riscului
seismic “by design” provenit si acumulat din etapele anterioare. Prin revitalizarea
urbana multe cladiri sunt reamenajate pentru alte functiuni.
In aceasta periada sau dezvoltat o serie de tehnici existente care ajuta la
preintampinarea dezastrelor si la culturalizarea populatiei si instaurarii unei anumite
culture in cadrul constructiilor. Acesete tehnici existente sunt:
Predictia pe termen scurt si imminent
Alerta instrumentala cu 26…30 sec. avans
Plecarea din apartament la sesizarea miscarii
Microzonarea
Protectia sub ceva solid
Adapostul anti-seismic
“Triunghiul vietii”
Casa “pe pamant” vs. apartament la bloc
Trusa de cutremur
Amenajarea de interior trebuie sa previna acidentele in caz de seism. Omul este
acelasi ca in secolele precedente. Perceptia miscarii, corpul uman si oscilatiile. Omul
percepe miscarea seismica in mod deformat, emotional, in general cu o durata marita
de cateva ori. Oscilatiile seismice au anumite componente dominante (frecvente
dominante) care sunt importante pentru reactia umana.Oscilatiile a caror frecventa
dominanta coincide cu frecventa proprie a cladirii conduc la fenomene de rezonanta,
deci de amplificare a oscilatiei acesteia de 2-3 ori. Oscilatiile cladirii, ale caror
componente dominante sunt apropiate de frecvente proprii caracteristice corpului
uman sau a unor organe umane, influenteaza organismul pe cale fiziologica sau
psihologica.
Reactii fiziologice
cresterea rapida sau neregulata a ritmului cardiac, palpitatii,
cresterea tensiunii
tremuraturi, ameteala, dureri de cap, senzatia de oboseala
sufocare, transpiratie,
contractii musculare, blocaj motor, voma, crampe stomacale /diaree,
Factorii psihologici
La seisme de gradul VII s-au inregistrat trei tipuri de senzatii:
senzatia ca oscilatiile nu se mai opresc
senzatia de surprindere;
senzatia de spaima (pondere redusa).
Din punct de vedere al comportamentului se disting doua tipuri de reactii:
reactii passive
reactii active
Exista o dependenta a reactiei si in functie de sex, femeile fiind mai preocupate de
copii, de bunurile parasite in locuinta. Pe masura amplificarii oscilatiei cladirii reactiile
persoanei si membrilor familiei pot fi influentate de unele efecte ale acestui fenomen
fizic (oscilatii laterale, fisurari, caderi de mobilier, obiecte si tencuieli). Cei mai multi
dintre locatari descriu fantezist deformarile spatiale ale peretilor camerelor
apartamentului sau oscilatiile blocurilor invecinate in raport cu blocul propriu.
Reactii emotionale
Indiferent de experienta seismica a locatarului, acesta sau unii membri ai familiei, cu
psihic labil, pot reactiona negativ emotional (partial sau total) din motive
independente de vointa lor, prin:
senzatia de teama, nesiguranta
panica, agitatie
dorinta de evacuare din locuinta
depresie, plans, neliniste, iritabilitate, isterie.
In acest moment persoanele cu sange rece nu dau curs conexiunilor de idei
catastrofale legate de ipoteze negativiste privind sansele de salvare. Datorita unei
multitudini de factori, locatarul nu va putea sa se evacueze dintr-o locuinta
multietajata in timp util. Daca o face, faza oscilatiilor puternice il va surprinde pe
scari, unde exista pericole suplimentare, de accidentare, bustrade.
Asadar in cladirile trebuie sa fie construite in functie de zona seismica in care se
afla si in functie de analizele facute de seismologi si ingineri, pentru a putea asigura
o stabilitate si o siguranta societatii in care traim, iar oamenii trebue sa fie educati in
acest scop pentru a putea reactiona normal si a nu se instala o panica generala in
care sa se produca foarte multe victim.