Tmlc - Expertizare Ba -2

72
1 Expertizarea şi consolidarea structurilor din beton armat pentru construcţii civile, industriale şi agricole Cursul 2

description

Expertizare,UTCB

Transcript of Tmlc - Expertizare Ba -2

  • 1Expertizarea i consolidarea structurilor din beton armat pentru construcii civile,

    industriale i agricole

    Cursul 2

  • Aspecte eseniale pt. evaluarea seismic a unei construcii existente

    Verificarea alctuirii de ansamblu a construciei pentru a identifica dac exist premisele unei comportri favorabile la aciuni seismice

    Verificarea prin calcul a structurii de rezisten(verificri de rezisten, de rigiditate i de ductilitate)

    Verificarea alctuirii de detaliu a elementelor structurale i nestructurale

    2

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    1) Simplitatea structurii presupune existena unui sistem structural

    continuu i suficient de puternic care s asigure un traseu clar, ct mai direct i nentrerupt* al forelor seismice pn la terenul de fundare.

    * Este important ca forele seismice care iau natere n toate elementele cldirii s fie preluate de planee -diafragme orizontale - i transmise structurii verticale, iar de la aceasta s fie transferate la teren prin intermediul sistemului de fundare.

    3

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    2) Redundana structural ruperea unui singur element sau a unei singure

    legturi structurale s nu expun structura la pierderea stabilitii

    trebuie s se realizeze un mecanism de plastificare cu suficiente zone plastice, care s permit exploatarea rezervelor de rezisten ale structurii i o disipare avantajoas a energiei seismice.

    * Not: Pentru a fi redundant o structur cu multiple legturi interioare (multiplu static nedeterminat) trebuie s aib toate legturile dimensionate adecvat. Astfel, de exemplu, o structur etajat de beton armat nu prezint redundan, dac lungimile de nndire ale armturilor din stlpi sunt insuficiente.

    4

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    3) Geometria (configuraia) structurii Proiectarea seismic actual urmrete realizarea unei

    structuri ct mai regulate, distribuite ct mai uniform n plan, permind o transmitere direct i pe un drum scurt a forelor de inerie aferente maselor distribuite n cldire

    Este important ca structura s prezinte, pe ct posibil, i uniformitate pe verticala construciei, urmrindu-se s se elimine apariia unor zone sensibile, n care concentrarea unor eforturi sau deformaii plastice excesive ar putea produce ruperi premature

    Prin alegerea unei forme avantajoase a construciei, printr-o distribuie adecvat a maselor, a rigiditii i a capacitii laterale de rezisten a structurii se urmrete reducerea n ct mai mare msur a excentricitilor.

    5

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    6

    3) Geometria (configuraia) structurii Detectarea prezenei unor eventuale legturi locale slabe

    ntre corpurile de cldire nvecinate (unde cf. concepiei actuale de proiectare seismic s-ar fi impus separarea prin rost seismic).

    Legtur slab, puternic fisurat

    Stlpi noi din

    beton armat

    Zidrie

    portant

    ROSTSEISMIC

    Soluie Introducerea unui rost seismic

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    3) Geometria (configuraia) structurii Detectarea fenomenelor de torsiune general sub

    aciunea forelor seismice orizontale, ca urmare a asimetriilor de mase i rigiditi.

    7

    Moment de torsiune general

    Soluie Reducerea excentricitilor prin introducerea unor noi elemente rigide

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    4) Rolul de aib rigid al planeelor Detectarea gradului n care planeele asigur o

    conlucrare spaial a structurii sub aciunea forelor seismice orizontale.

    8

    * La cldirile vechi, planeele de lemn sau din bolioare de crmid pe grinzi metalice nu pot asigura o conlucrare spaial a ansamblului zidurilor portante dezavantajul c unele linii de palei de zidrie, mai slbite prin goluri de ui sau de ferestre, nu pot ajutate printr-o conlucrare spaial cu alte linii de palei mai puternice.

    ** Soluia de introducere a unor planee de beton armat aduce avantaje importante, dar creeaz n acelai timp i condiii pentru manifestarea mai pronunat a unor torsiuni generale atunci cnd exist asimetrii de mase i/sau

    de rigiditi.

  • Alctuirea de ansamblu a construciilor

    5. Rolul infrastructurii i/sau al fundaiilor Detectarea gradului n care sistemul de fundare i

    eventual i infrastructura posed rigiditatea necesar pentru a transmite ct mai uniform la terenul de fundaresolicitrile generate de aciunea forelor seismice orizontale.

    9

  • Caracterizarea cldirilor din Romnia dup perioada n care au fost realizate

    Stabilirea perioadei n care a fost realizat cldirea este hotrtoare pentru a cunoate:

    materialele folosite la execuia elementelor structurale; sistemele constructive utilizate n perioada respectiv n

    Romnia stadiul prescripiilor tehnice i n mod special al celor

    referitoare la proiectarea seismic, att pentru structurile de rezisten, ct i a elementelor nestructurale, cum sunt pereii neportani de nchidere i despritori

    punctele nevralgice poteniale ale unei construcii, de regul caracteristice epocii n care a fost realizat

    10

  • PERIOADA DE NCEPUTDE SECOL1890-1920

  • Perioada 1890-1920

    Cu rare excepii, betonul i betonul armat nu erau folosite ca materiale structurale

    n general, cldirile aveau cel mult 4 niveluri supraterane

    Cldirile obinuite erau construite dup reguli empirice n ceea ce privete alctuirea i dispunerea elementelor portante verticale

    Cunoaterea noiunilor de calcul de rezisten era foarte precar

    Frapeaz discrepana ntre nivelul elevat de proiectare al unor construcii importante de stat (podurile i silozurile lui Anghel Saligny) i caracterul rudimentar al modului de proiectare i realizare a cldirilor obinuite.

    12

  • Perioada 1890-1920

    PLANEELE

    13

    Planee din lemn cu grinzi dese cu tavan suspendat din tencuial pe ipci i trestie

    Planee din grinzi metalice dese i bolisoare de zidrie aparent

    Nu formeaz aibe rigide care s asigure conlucrarea spaial a zidurilor portante la aciunea forelor orizontale, astfel nct acestea lucreaz practic independent i eventualele carene de rezisten lateral ale unor perei nu pot fi suplinite printr-o redistribuie spaial a solicitrilor orizontale ctre ali perei cu rezistene mai mari.

    Transmit ncrcrile gravitaionale unidirecional

  • Perioada 1890-1920

    PLANEELE

    14

    Majoritatea ncrcrilor gravitaionale sunt preluate de pereii portani de pe una din direcii, n timp ce pereii paraleli cu grinzile planeelor nu posed lestarea necesar pentru a prelua n bune condiii ncrcrile orizontale seismice acionnd dup direcia lor.

    n multe cazuri avariile cele mai frecvente i mai grave sub aciunea forelor seismice au aprut la pereii nelestai (de rigidizare).

  • Perioada 1890-1920

    PLANEELE Nu dispuneau nc de centuri de beton armat pe liniile

    pereilor portani. Grinzile de planeu erau de regul simplu rezemate pe acetia, fr legturi de ancorare ntre planee i perei.

    Astfel, sub aciunea cutremurelor succesive din 1977, 1986 i 1990, capetele grinzilor s-au micat pe pereii portani dnd planeelor o flexibilitate sporit chiar la aciunea ncrcrilor verticale, ct i la cea a circulaiei de vehicule grele pe strzile nvecinate i prin aceasta crend o senzaie de insecuritate locatarilor.

    Fenomenul s-a observat n mod deosebit la cldirile publice cu circulaie intens pe planee i cu deschideri mai mari ale acestora, cum sunt cldirile judectoriilor, tribunalelor i colilor. Au fost cazuri n care nlocuirea planeelor de lemn sau cu grinzi metalice prin plci de beton armat s-a dovedit necesar n primul rnd pe acest considerent.

    15

  • Perioada 1890-1920

    PLANEELE Lipsa centurilor coroborat cu deschideri mai mari ale

    planeelor au generat carene deosebite din punct de vedere al ancorrii dintre pereii de capt (fronton) i planee

    tendina de desprindere a peretelui nelestat

    16

  • Perioada 1890-1920

    PEREII PORTANI DE ZIDRIE La stabilirea dispoziiei n plan a pereilor portani i a celor de

    rigidizare, nu existau reguli de coordonare a distribuiei n plan a maselor i a rigiditilor elementelor portante verticale. Astfel, exist frecvent cazuri n care apar disimetrii importante ale maselor i rigiditilor elementelor verticale.

    Ct timp planeele nu asigur o conlucrare spaial a structurii, aceste disimetrii nu cauzeaz efecte semnificative de torsiune general sub aciunea forelor seismice.

    Dac prin proiectul de consolidare a cldirii se prevede nlocuirea planeelor existente cu planee de beton armat, problema poate cpta importan i trebuie luat n considerare la verificarea prin calcul a ansamblului pereilor portani n situaia de dup consolidare i, dac apare necesar, se impune luarea unor msuri de corectare a acestor deficiene.

    17

  • Perioada 1890-1920

    PEREII PORTANI DE ZIDRIE Rolul pereilor de rigidizare (dispui perpendicular pe cei

    portani principali) la preluarea forelor orizontale seismice acionnd dup direcia respectiv, nu era luat n considerare, aceti perei fiind prevzui de multe ori prea rari sau realizai din zidrie de grosime prea mic (l/2 crmid).

    Pe parcursul exploatrii cldirii, n pereii portani s-au practicat deseori n mod necontrolat goluri de dimensiuni mari, pentru ui sau nise, care au fost de natur s slbeasc n mod semnificativ unii palei de zidrie.

    Tot n mod necontrolat s-au executat uneori n timp supraetajri care au dus la suprasolicitarea la compresiune a unor perei portani i totodat la majorarea corespunztoare a solicitrilor din aciuni seismice.

    18

  • Perioada 1890-1920

    PEREII PORTANI DE ZIDRIE Exist situaii cnd s-au realizat ulterior extinderi n plan a

    cldirilor prin adugarea de corpuri suplimentare, cu structuri de multe ori diferite de cele ale construciei iniiale. Extinderile respective s-au executat n mod frecvent fr asigurarea unor eseri ntre zidriile noi i cele vechi, ceea ce s-a marcat prin desprinderi sau fisuri verticale sub aciunea cutremurelor.

    Lipsa unor eseri ale zidurilor la interseciile lor s-a remarcat n multe cazuri chiar n interiorul corpurilor executate n aceeai etap.

    19

  • Perioada 1890-1920

    PEREII PORTANI DE ZIDRIE n cazurile cnd cldirile au fost executate improvizat, fr

    proiecte controlate n mod corespunztor, s-au detectat situaii foarte grave cum ar fi necorespondena pe vertical a poziiei unor perei portani sau de rigidizare.

    * Situaii de acest fel au ieit la iveal n mod deosebit n cazul supraetajrilor.

    20

  • Perioada 1890-1920

    BUIANDRUGII boli de crmid, grinzi metalice sau grinzi de lemn lungimea insuficient de ancorare a buiandrugilor respectivi

    n paleii verticali de zidrie nu a permis transmiterea unor momente de ncastrare buiandrugii nu au putut lucra ca rigle de cuplare n general, paleii de zidrie trebuie calculai ca nite console verticale pe toat nlimea cldirii, conectate ntre ele la nivelul planeelor prin legturi pendulare

    21

  • Perioada 1890-1920

    PEREII DE ZIDRIE PE NLIMEA PODULUI

    22

    La cldirile cu pod locuibil, dac acoperiul este n dou ape, la capete pe nlimea podului apar frecvent ziduri de fronton cu nlimi mari ancorate n mod necorespunztor, acestea se pot rsturna sub aciunea forelor orizontale seismice

    Proiectele de consolidare trebuie s cuprind totdeauna i msurile de asigurare a acestor frontoane, dar i al altor elemente verticale n consol, cum sunt aticele nalte de pe liniile pereilor de faada i courile de fum

  • Perioada 1890-1920

    FUNDAIILE Nu se dispunea practic de nici un material satisfctor,

    economic i n acelai timp durabil n condiiile contactului permanent cu umiditatea din sol

    La cldirile cu perei portani din zidrie suficient de groi (de la 2 crmizi n sus) sistemul de fundare cu cea mai frecvent utilizare a constat n simpla continuare a pereilor portani pn la cota de fundare, e cu aceeai grosime ca i n partea suprateran, fie cu o evazare prin ngroarea zidriei n partea subteran. De cele mai multe ori zidria de fundaie a fost realizat tot din crmid, deci dintr-un material sensibil la umiditatea solului.

    Zidria de piatr, mai adecvat din acest punct de vedere, a fost mai rar utilizat.

    23

  • Perioada 1890-1920

    FUNDAIILE n perioada dinainte de 1920 nu se dispunea nc dect de

    cunotine cu totul rudimentare n problemele de geotehnic (acest termen de fapt nc nici nu exista), astfel c suprafeele n plan ale fundaiilor erau stabilite mai mult pe considerente constructive.

    La expertizarea cldirilor, examinarea dimensiunilor i strii fundaiilor prin sondaje n an deschis executate n vecintatea pereilor portani este indispensabil, fundaiile putnd reprezenta puncte nevralgice ale construciei.

    24

  • PERIOADA INTERBELIC1920-1940

  • Perioada 1920-1940

    Introducerea pe scar tot mai larg a betonului ca material de construcie, sub forma betonului armat la structurile de rezisten, respectiv a betonului simplu sau armat la fundaii a permis trecerea la cldiri cu nlimi mai mari (n mod curent pn la 10 etaje)

    Lipsa, cu rare excepii, a preocuprilor proiectanilor pentru luarea n considerare a cerinelor de bun comportare a cldirilor la aciuni seismice nu au existat nici un fel de prescripii oficiale de proiectare seismic* Aceast ignorare a problemelor de proiectare seismic nu a fost specific doar Romniei, ci a constituit n egal msur o caren i pentru celelalte ri de pe glob cu teritorii afectate de cutremure.

    26

  • Perioada 1920-1940

    Sistemele constructive utilizate n mod curent:1. Pentru cldirile cu puine niveluri, s-au meninut n

    continuare soluiile cu perei portani din zidrie de crmid. S-a beneficiat n plus de avantajele oferite de introducerea betonului armat, att la planee, ct i la alte elemente din componena structurilor de rezisten (centuri, buiandrugi, stlpi locali etc.) i totodat de utilizarea betonului simplu sau armat ca material de baz pentru fundaii;

    2. Pentru cldirile cu multe niveluri, s-au introdus i s-au generalizat sistemele constructive cu structuri din beton armat monolit, cu grinzi i stlpi.* i pentru unele tipuri de cldiri cu puine niveluri au fost adoptate uneori tot structuri din beton armat cu grinzi i stlpi n locul celor cu perei portani de zidrie, n msura n care cerinele de libertate a spaiilor i de flexibilitate funcional au impus-o (la blocurile de locuine cu magazine mari la parter, la cldirile de magazine etajate, la construciile de birouri etc.)

    27

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu perei portani din zidrie pentru cldiri cu puine niveluri

    Introducerea betonului armat monolit ca soluie curent pentru planee a adus mbuntiri semnificative:

    Planeele, lucrnd ca aibe orizontale rigide, asigur o conlucrare spaial ntre pereii portani i prin aceasta creeaz posibilitatea unei redistribuii a forelor orizontale ntre paleii de zidrie mai slabi i cei mai puternici

    Prin folosirea la planee a plcilor armate ortogonal s-a realizat o transmitere bidirecional a sarcinilor gravitaionale la pereii portani longitudinali i transversali o lestare mai uniform a pereilor, cu avantaje n ceea ce privete preluarea forelor seismice orizontale acionnd dup orice direcie n plan

    28

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu perei portani din zidrie pentru cldiri cu puine niveluri

    Introducerea betonului armat monolit ca soluie curent pentru planee a adus mbuntiri semnificative: O ancorare mai bun ntre perei i planeele din beton armat; Chiar dac planeele se menin din lemn sau din grinzi metalice,

    prevederea de centuri de beton armat pe liniile pereilor portani creeaz posibilitatea unei ancorri mai bune ntre perei i planee;

    Centurile de beton armat creeaz legturi mai bune ntre pereii portani longitudinali i cei transversali;

    Buiandrugii din beton armat, ancorai suficient la capete n paleii de zidrie, permit ca plinurile orizontale dintre golurile suprapuse s funcioneze n mod eficient i ca rigle de cuplaresub aciunea forelor orizontale;

    29

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu perei portani din zidrie pentru cldiri cu puine niveluri

    Aceste avantaje n comportarea la solicitri seismice s-au realizat de fapt implicit prin folosirea betonului armat la planee i nu urmrindu-se n mod deliberat acest scop, care n epoca respectiv nu constituia nc o preocupare efectiv a proiectanilor.

    Introducerea betonului simplu sau armat la alctuirea fundaiilor zidurilor portante progrese importante

    Celelalte neajunsuri ale structurilor cu perei portani de zidrie neconformai din punct de vedere seismic, semnalate nainte la cldirile din perioada de nceput de secol, s-au meninut n continuare i n perioada interbelic.

    30

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje)

    Exist o difereniere cu caracter fundamental ntre structurile n cadre i structurile formate din grinzi i stlpi

    Structurile n cadre trebuie s respecte urmtoarele condiii de conformare i armare:

    1. Cadrele s fie capabile s preia fore orizontale acionnd dup orice direcie n plan.

    2. Rigiditile ansamblului de cadre la deplasri orizontale dup toate direciile s fie de valori comparabile.

    3. Stlpii s fie continui pe vertical pn la nivelul infrastructurii.

    31

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje)

    Exist o difereniere cu caracter fundamental ntre structurile n cadre i structurile formate din grinzi i stlpi

    Structurile n cadre trebuie s respecte urmtoarele condiii de conformare i armare:

    4. Armturile longitudinale din rigle s e astfel dispuse nct s asigure preluarea momentelor de continuitate n noduri, att pentru momentele negative, ct i pentru cele pozitive.

    5. Cantitatea i modul de dispunere a armturilor transversale, n special a etrierilor din stlpi, s se asigure o bun connare a betonului i mpiedicarea flambrii barelor de armatur

    32

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje)

    La o construcie existent, controlul satisfacerii tuturor acestor cerine este foarte dificil de realizat, mai ales cnd nu se dispune i de proiectul de execuie cu detaliile de armare, ceea ce pentru cldirile mai vechi reprezint cazul curent.

    La construciile realizate nainte de 1940, avariate sau parial prbuite la cutremurul din 1977, la care au devenit vizibile unele caracteristici ale armturilor rmase dezgolite, s-a constatat c n marea majoritate a cazurilor, cerinele precizate anterior nu erau satisfcute dect n mic msur sau deloc.

    33

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje)

    Pe considerente de economie greit neleas, s-a constatat tendina de a se adopta seciuni foarte mici pentru elementele din beton armat i mai cu seam pentru stlpi.

    La execuia acestor cldiri s-au utilizat betoane de calitate modest, cu mrci echivalente cel mult clasei C8/10.

    valori foarte mari (uneori chiar supraunitare), ale nivelului de solicitare la compresiune a stlpilor (n=N/bhfcd)

    nerespectri flagrante ale cerinelor de ductilitate

    34

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje)

    n Bucureti, la cutremurul din 1940, socotit a fi fost de gradul 7 pe scara Mercalli, numeroase blocuri de locuine etajate cu structuri de acest fel au fost avariate semnificativ.

    S-a prbuit doar o singur cldire i anume blocul Carltonde pe Bd. N. Blcescu, avnd 12 etaje i care, pe lng defectele structurale caracteristice epocii, a avut i defecte specifice importante.

    35

  • Blocul CARLTON

    36

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje) Dup cutremurul din 1940, consolidrile executate la

    celelalte cldiri nalte din Bucureti au fost n majoritatea cazurilor insuficiente, construciile n cauz rmnnd n continuare vulnerabile la aciunea cutremurelor urmtoare.

    n l94l, profesorul Aurel Bele a publicat o brour cuprinznd principalele constatri fcute la cutremurul din 1940 i n cadrul creia a semnalat cldirile care au fost consolidate necorespunztor i au rmas n continuare n pericol la viitoarele cutremure. Din pcate, cu toat valoarea ei tehnic i tiinific, lucrarea prof. Bele nu a avut n perioada imediat urmtoare ecoul necesar i a revenit n actualitate abia mai trziu, dup cutremurul din 1977.

    37

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje) Deficienele structurale ale cldirilor multietajate interbelice din

    Bucureti au ieit la iveal n modul cel mai vizibil la cutremurul din 4 martie 1977, care dei un pic mai slab din punct de vedere al magnitudinii, s-a caracterizat printr-un spectru de rspuns mai defavorabil pentru cldirile cu structur flexibil, cum sunt cele nalte cu grinzi i stlpi.

    n 1977 aproape 40 de blocuri de locuine din aceast categorie s-au prbuit, n condiiile n care din miile de cldiri nalte realizate dup 1950 s-au prbuit doar dou scri de bloc.

    Totui, i n 1977 din cldirile interbelice cu racile similare celor prbuite au supravieuit totui o serie de blocuri, care ns au suferit avarii majore.

    38

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje) O parte dintre aceste cldiri au supravieuit seismului din

    1977 datorit n primul rnd aportului adus de pereii despritori i de nchidere, care n acea vreme se realizau din zidrie de crmid i care au participat n mod esenial la preluarea forelor seismice.

    Rigiditile acestor perei au fost dominante n raport cu cele ale scheletelor de beton armat, pe care le-au descrcat de cea mai mare parte a solicitrilor seismice.

    Avariile pronunate constatate la pereii nestructurali (de regul fisuri la 45 produse de eforturile principale de ntindere) confirm contribuia acestor perei la salvarea cldirilor n cauz.

    39

  • Perioada 1920-1940

    Structurile cu grinzi i stlpi din beton armat pentru cldiri multietajate (pn la 10 etaje) Construciile nalte din epoca 1920-l940 au fost de cele mai

    multe ori realizate fr asigurarea prevederii unor rosturi ntre cldirile nvecinate. De aceea, supravieuirea unor blocuri cu structur mai slab este posibil s fi fost influenat i de proptirea lateral reciproc ntre cldirile alipite, ceea ce ar explica i faptul c blocurile de capt au avut de regul avarii mai pronunate sau s-au prbuit cu prioritate.

    O concluzie cu caracter general este c astzi, n perspectiva unor viitoare cutremure puternice, CLDIRILE CELE MAI PERICLITATE I CARE NECESIT A FI ANALIZATE I CONSOLIDATE CU PRIORITATE SUNT CELE MULTIETAJATE DIN PERIOADA 1920-1940.

    40

  • PERIOADA POSTBELIC1950-1977

  • Perioada 1950-1977

    Perioada 1940-1950 este mai puin semnificativ, deoarece n acest interval, din cauza rzboiului, s-a construit foarte puin.

    Pe msur ce s-a trecut treptat de la economia de pia la cea centralizat, s-au creat primele institute mari de proiectare de stat, care au constituit nucleele de formare a noii generaii postbelice de ingineri proiectani

    A aprut necesitatea de abordare a unor concepii mai unitare si mai controlate n proiectarea structurilor de rezisten ale cldirilor.

    42

  • Perioada 1950-1977

    Apariia unor preocupri, deocamdat la un nivel mai rudimentar, n legtur cu necesitatea de a se lua n considerare si solicitrile seismice.

    La primele proiecte realizate n perioada respectiv, s-a inut seama mai puin de aspectele legate de concepia de ansamblu a structurilor, proiectarea seismic axndu-se numai pe o verificare prin calcul static la fore orizontale, apreciate la 5% din ncrcarea vertical.

    n SUA ncepe o aciune mai ampl i mai sistematic de cercetri teoretice i experimentale n domeniul ingineriei seismice, impulsionat n special de efectele cutremurului puternic din l940 de la El Centro (California).

    43

  • Perioada 1950-1977

    Normativul P.13-63 - prima prescripie de proiectare seismic din Romnia

    Standardul 2923-63: prima hart de macrozonare seismic a teritoriului Romniei (Bucuretiul intra n zona de grad 7 dup scara Mercalli).

    * Harta lua n considerare n principal efectele cutremurelor vrncene i se baza n special pe datele cunoscute de la cutremurul din noiembrie l940.

    Diferitele forme intermediare ale normativului au fost trimise n anchet la principalele uniti de nvmnt superior, de proiectare i de cercetare coninutul normativului a devenit cunoscut proiectanilor cu mult nainte de oficializarea lui

    ideile de baz ale normativului au nceput s fie asimilate i aplicate n proiecte nc nainte de 1963

    44

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:1. Pentru prima dat s-a scos n eviden faptul c asigurarea

    proteciei seismice nu se limiteaz la problemele de calcul, ci se pune pe prim plan i necesitatea unei concepii corecte a ansamblului construciei.

    Pe aceast linie, s-a artat n special importana evitrii efectelor defavorabile de torsiune general prin evitarea sau reducerea la minimum a disimetriilor de mase i de rigiditi a elementelor portante, respectiv a excentricitii centrului de rigiditate n raport cu centrul maselor.

    De asemenea, s-au subliniat i alte elemente legate de forma i alctuirea cldirilor, care sunt de natur a influena comportarea la solicitri seismice.

    45

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:2. S-a introdus ideea c att mrimea, ct i distribuia forelor

    seismice de calcul pe nlimea construciei trebuie s se bazeze pe un calcul dinamic, n funcie de caracteristicile dinamice ale construciei.* Distribuia pe vertical a forelor orizontale seismice rezulta apropiat de o form triunghiular sau parabolic, diferit de cea uniform cunoscut la noi pn atunci.

    ** Pentru a ine cont de interaciunea dintre teren i construcie, fora seismic de calcul se multiplica cu coeficientul de amplificare dinamic n funcie de perioada de vibraie proprie a construciei.

    !!! n lipsa unor nregistrri experimentale ale cutremurelor din Romnia, s-a adoptat curba spectral folosit n SUA, bazat pe cutremurele californiene.

    46

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:2. Dup cum s-a dovedit ulterior la cutremurul din 1977, valorile

    date n P.13-63 pentru coeficientul de amplificare dinamic au fost cu mult subevaluate, n special pentru structurile n cadre etajate, ceea ce a condus la o subdimensionare sistematic a acestui tip de structuri la toate construciile proiectate pn n 1977.

    Carena provine din diferena ntre specificul cutremurelor californiene, cu focar de mic adncime, pe care s-a bazat curba spectral i cel al CUTREMURELOR VRNCENE CU FOCAR DE MARE ADNCIME.

    47

  • Spectrul normalizat de acceleraii

    48

    0.00

    0.50

    1.00

    1.50

    2.00

    2.50

    3.00

    3.50

    0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

    T [s]

    P13-63

    P13-70

    El Centro 1940

    INCERC N-S 1977

    *** Exceptnd cele 2 scri de bloc, construciile n cadre etajate realizate n perioada 1950-1977 au rezistat totui la cutremurul din 1977, dovedind c aceste cldiri au avut ductilitatea necesar pentru a putea dezvolta deformaii post-elastice importante, nsoite de degradrile corespunztoare, fr a atinge ns colapsul.

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:

    3. Un alt aspect de noutate din prevederile normativului P.13-63 l constituie gradarea forelor orizontale seismice de calcul dup clasa de importan a construciilor.

    4. In ceea ce privete ductilitatea, este de precizat c dei valorile adoptate pentru forele seismice orizontale de calcul includeau premiza c structura prezint o ductilitate satisfctoare, condiia de ductilitate nu era exprimat n mod explicit. De fapt termenul ductilitate nici nu apare n textul normativului.

    49

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:5. O caren a normativului, legat de nivelul pe plan mondial al

    cunotinelor teoretice i al experienei practice din acea vreme l constituie faptul c verificarea prin calcul la fore orizontale se limita la verificarea la condiia de rezisten, fiind ignorate condiiile de rigiditate i de ductilitate.

    Condiia de rigiditate, exprimat prin limitarea mrimilor deplasrilor relative de nivel, nu figura deloc n normativ, ca de altfel nici n prescripiile din epoca respectiv din alte ri cu teritorii seismice.

    Aceast lips, cumulat cu valorile sczute de calcul utilizate pentru forele orizontale seismice (c=2-3%), a condus n cazul construciilor n cadre etajate la structuri cu stlpi foarte subiri (seciuni mici), construciile din aceast categorie ajungnd s capete denumirea construcii P.l3

    50

  • Perioada 1950-1977

    Principalele caracteristici ale normativului P.13-63:6. Normativul se mai caracterizeaz prin faptul c se refer numai

    la proiectarea construciilor noi. Problemele punerii n siguran a construciilor existente din perioada interbelic, avariate la cutremurul din l940, nu formau nc la data aceea o preocupare a prescripiilor.

    7. n 1970 a aprut o nou redactare a normativului (P.13-70), care menine linia general a prescripiilor din l963 cu unele rectificri, cea mai semnificativ fiind modificarea curbei spectrale de calcul; valorile maxime ale coeficientului de amplificare fiind reduse cu 50%.

    51

  • Perioada 1950-1977

    Sisteme constructive utilizate n mod frecvent ntruct cldirile noi erau n cvasi-totalitate proprietate de stat,

    mprirea n cldiri joase i nalte a devenit mai precis i a fost influenat n mod hotrtor de condiiile foarte severe de economie impuse de conducerea politic din acea vreme:

    Pentru cldirile de locuit era interzis s se prevad ascensoare n cazul construciilor avnd pn la P+4Einclusiv. Aceasta a determinat definirea drept cldiri joasea celor fr ascensoare, adic a celor pn la P+4 etaje.

    * n aceste condiii, ntruct costul/ml desfurat al construciilor scdea cu numrul de niveluri prin micorarea ponderii costului fundaiilor i acoperiului, nlimea optim era cea maximal a domeniului respectiv, adic P+4E, care astfel a devenit soluia predominant pentru cldirile joase.

    52

  • Perioada 1950-1977

    Sisteme constructive utilizate n mod frecvent

    Necesitatea ascensoarelor la cldiri mai nalte aducea o scumpire pronunat, astfel ca la P+5E i la P+6E devenea prohibitiv. Aceasta a fcut ca pentru cldirile nalte, limita inferioar considerat ca economic s fie P+7E.

    * Marea majoritate a construciilor din aceast categorie din epoca l950-l977 au fost realizate n consecin cu P+7EP+10E.

    53

  • Perioada 1950-1977

    Sisteme constructive utilizate n mod frecvent Introducerea pe scar din ce n ce mai larg a prefabricrii

    elementelor structurale din beton armat, nti doar la planee i apoi i la structurile principale de rezisten. Avantaje:

    reducerea general a consumului de manoper pe antier; concentrarea n fabrici a operaiunilor care cer o manoper

    de calificare superioar;

    vitez mai mare de execuie; reducerea consumului de material lemnos n cofraje i

    pentru susinerile cofrajului planeelor.

    54

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E)

    55

    Pentru blocurile de locuine fr magazine mari la parter, n cazul realizrii lor grupate n ansambluri cu un numr mare de apartamente realizarea numai din panouri (de perei i de planee), fr stlpi sau grinzi intermediare schem constructiv de tip fagure (cu perei portani transversali la fiecare travee).

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E) La cldirile de locuit izolate, tot fr magazine mari la parter,

    s-a utilizat de regul sistemul constructiv cu perei portani din zidrie de crmid i planee prefabricate:

    1. Soluia cu ziduri portante transversale, dispuse la fiecare travee - sistem de tip fagure

    56

    Discrepan evident ntre capacitile portante ale pereilor structurali de pe cele dou direcii

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E)2. Soluia cu ziduri portante longitudinale, n care pereii

    transversali sunt dispui numai pe conturul apartamentelor (sistem de tip celular"), iar planeele din fii prefabricate reazem pe pereii longitudinali, cei transversali avnd rolul de rigidizare i de preluare a forelor orizontale acionnd transversal construciei.

    57

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E) Treptat, n special la cldirile cu P+3E i P+4E, au nceput s se

    introduc la colurile i la interseciile pereilor de zidrie smburi de beton armat turnai pe msura ridicrii zidrieii folosind zidria drept cofraj pe feele comune.

    58

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E) La cldirile cu magazine mari la parter s-au utilizat de cele

    mai multe ori, chiar la puine niveluri, structuri n cadre din beton armat monolit sau cu grinzi prefabricate i stlpi monolii.

    59

    Doar la parter structura n cadre, fr perei de umplutur, lucreaz ca o structur flexibil, n timp ce la etaje pereii de umplutur din zidrie rigidizeaz cadrele, astfel c pe ansamblu se poate ajunge la o structur rigid cu parter flexibil.

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri cu puine niveluri ( P+4E) Pentru buiandrugii peste golurile de ui i de ferestre, n perioada

    postbelic s-a generalizat utilizarea betonului armat:

    n cazul plinurilor orizontale de nlimi reduse, buiandrugii s-au turnat monolit, ncorporndu-se n centurile din dreptul planeelor;

    n cazul plinurilor orizontale mai nalte, care intervin n special la golurile de ui interioare, s-au prevzut buiandrugi independeni, de regul prefabricai.

    60

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) La construciile fr magazine mari la parter s-au utilizat tot

    structurile din panouri mari prefabricate, de tip fagure. Avnd n vedere numrul mai mare de niveluri, dimensionrile pereilor structurali din panouri, i n special cele ale mbinrilor lor, nu au mai rezultat constructive, ci au depins i de rezultatele verificrilor prin calcul.

    Soluia dominant la cldirile nalte a fost cea cu perei structurali din beton armat, cu sau fr cadre intermediare.

    61

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile de tip fagure

    cu pereii longitudinali de faad neportani, vitrai i cu parapete din materiale termoizolatoare, de obicei din zidrie de beton celular autoclavizat.

    un numr restrns de blocuri nalte din Bucureti au fost realizate cu perei turnai n cofraje glisante. Planeele s-au executat monolit, rezemate pe goluri lsate n pereii glisai, sub forma unor cutii de lemn care se demonteaz dup trecerea cofrajului glisant.* Sistemul, al crui domeniu avantajos de utilizare este de fapt cel al construciilor nalte fr planee (silozuri, castele de ap, turnuri de televiziune etc.) nu s-a dovedit la fel de avantajos i la cldirile cu planee, astfel c a fost abandonat dup scurt timp.

    62

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile de tip fagure

    ntr-o perioad din anii '60, sub presiunea dispoziiilor de reducere a consumului de oel, la unele ansambluri de cldiri cu structuri de tip fagure, pereii structurali au fost prevzui cu armri discontinue pe inim

    63

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile de tip fagure

    Sistemul structural de tip fagure, promovat n anii 1960-65 pe considerente de economie de oel n structuri, a fost prsit treptat din cauza inconvenientelor lui sub aspect funcional (apartamente cu plan ngheat, fr posibilitatea de a efectua transformri, comasri de camere etc.).

    Soluia a fost meninut doar la cldirile la care fiecare travee (camer) constituie o unitate funcional independent (blocuri de garsoniere, cmine universitare etc.)

    64

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile de tip celular

    Cu perei structurali de beton armat mai rari, dispui numai pe contururile apartamentelor i completai n interiorul apartamentelor cu cadre intermediare.

    65

    Acest sistem permite o libertate mai mare n interiorul apartamentelor i totodat permite i amenajarea n parter a unor spaii comerciale de mrime mijlocie.

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile de tip celular

    Structura este tot de tip rigid, adic rigiditile pereilor structurali sunt dominante n raport cu cele ale cadrelor intermediare, astfel c preiau practic n totalitate forele seismice orizontale, iar cadrele rmn solicitate numai la ncrcri gravitaionale.

    66

    Au devenit posibile i soluii n care grinzile din interiorul apartamentelor s-au putut desfiina, planeele fiind realizate sub form de dale groase. A rezultat o soluie i mai avantajoas sub aspectul libertii de plan n interiorul apartamentelor i sub cel al simplitii cofrajelor.

  • Perioada 1950-1977

    Structuri pentru cldiri multietajate (P+7E P+10E) Structurile cu nucleu central de perei structurali i cu cadre

    perimetrale, folosite cu precdere la cldirile de birouri, dar adoptate i la unele blocuri de locuine.

    67

  • Perioada 1950-1977

    Structuri specifice pentru cldiri multietajate cu magazine mari la parter1. Un prim sistem, utilizat n anii '60, l-au reprezentat structurile

    rigide cu parter flexibil, cu perei structurali din beton armat, rezemai la parter pe stlpi. Puncte nevralgice:

    Diferena mare de rigiditate ntre parter i etaje conduce la o concentrare a energiei induse de cutremur la nivelul parterului flexibil, suprasolicitnd stlpii.

    Este practic inevitabil n acest caz apariia de zone plastice la ambele extremiti ale stlpilor parterului. Se formeaz un mecanism de plastificare de etaj, ceea ce creeaz premisele unei comportri dezavantajoase a structurii la aciunea forelor orizontale seismice.

    68

  • Perioada 1950-1977

    Structuri specifice pentru cldiri multietajate cu magazine mari la parter1. Un prim sistem, utilizat n anii '60, l-au reprezentat structurile

    rigide cu parter flexibil, cu perei structurali din beton armat, rezemai la parter pe stlpi. Aceste dezavantaje, de altfel numai parial investigate teoretic

    nainte de 1977, au determinat o rezerv crescnd fa de acest sistem constructiv, care treptat a fost eliminat din proiecte.

    La nivelul cunotinelor noastre actuale, confirmate i de comportarea n general peste ateptri a cldirilor cu parter flexibil la cutremurele din 1977, 1986 i 1990, nu se mai poate afirma c sistemul ar fi contraindicat n zone seismice, dar necesit luarea unor msuri speciale, care n perioada anterioar seismului din 1977 nu erau nc prea bine nelese i aplicate.

    69

  • Perioada 1950-1977

    Structuri specifice pentru cldiri multietajate cu magazine mari la parter2. Renunarea ncepnd din anii '70 la structurile rigide cu parter

    flexibil a condus la folosirea la cldirile cu magazine mari la parter (unele i la mezanin) a structurilor n cadre etajate.

    La construciile respective au fost adoptate reele de deschideri i travee mrite (6 x 6 m i chiar mai mari)

    construcii cu alctuiri neeconomice pe de o parte pentru c structurile n cadre, cu deschideri mrite conduceau la un consum de oel cu 40-50% mai mare fa de cele cu perei structurali, iar pe de alt parte reeaua de 6x6 m nu se suprapunea n mod favorabil peste planurile de arhitectur ale apartamentelor de la etaje.

    70

  • Perioada 1950-1977

    Structuri specifice pentru cldiri multietajate cu magazine mari la parter2. Renunarea ncepnd din anii '70 la structurile rigide cu parter

    flexibil a condus la folosirea la cldirile cu magazine mari la parter (unele i la mezanin) a structurilor n cadre etajate.

    n ceea ce privete modul de execuie a cadrelor, soluia care s-a impus a fi cea mai adecvat a fost cea cu grinzi prefabricate i stlpi turnai monolit.Rezemrile grinzilor pe stlpi s-au realizat astfel ca seciunile stlpilor pe nlimile nodurilor s nu e slbite prin prezena grinzilor, acestea rmnnd n afara nodurilor i rezemnd pe stlpi prin intermediul unor prelungitori metalici sau fiind susinute provizoriu pe popi pn la ntrirea i intrarea n lucru a betonului.

    71

  • Detaliu de rezemare - grinzi prefabricate

    72