Vulnerabilitatea Seismica a Fondului Construit Cutremur Vrancea - Doctorat

UNIVERSITATEA TEHNIC Ă DE CONSTRUCȚII BUCURE ȘTI

Facultatea de Construcții Civile, Industriale şi Agricole

TEZA DE DOCTORAT

Vulnerabilitatea seismică a fondului construit din România la acţiunea

cutremurelor Vrâncene

Doctorand

ing. BICĂ M. Andrei-Gabriel

Conducător de doctorat

prof.univ.dr.ing. Dan LUNGU

BUCUREŞTI

2013

Titularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a

studiilor universitare de doctorat de bursă atribuită prin proiectul strategic

„Burse oferite doctoranzilor în Ingineria Mediului Construit”, beneficiar

UTCB, cod POSDRU/107/1.5/S/76896, proiect derulat în cadrul Programului Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat

din Fondurile Structurale Europene, din Bugetul Naţional şi cofinanţat de

către Univeritatea Tehnică de Construcții București.

MULȚUMIRI

Doresc să mulțumesc în mod deosebit conducătorului ştiinţific al tezei de doctorat,

îndrumarea academic răbdarea domnul prof. dr. ing. Dan Lungu, pentru ă, tactul pedagogic și

de care a dat dovadă până la aducerea lucrării în forma finală.

Mulțumesc membrilor comisiei de referenți științifici, domnul prof. dr. ing. Nicolae

Țăranu, domnul prof. dr. ing. Mircea Petrina și domnul prof. dr. ing. Radu Văcăreanu, pentru

timpul acordat analizării tezei de doctorat şi pentru recomandările formulate privind

conținutul tezei.

Mulțumesc domnului conf. dr. ing. Alexandru Aldea pentru sfaturile pe care mi le-a

acordat pe parcursul elaborării acestei lucrări.

Sunt recunoscător familiei și prietenilor pentru înțelegerea, încurajările și suportul

moral oferite în toți acești ani.

August 2013 Andrei-Gabriel BICĂ

1

CUPRINS

INTRODUCERE ……………...……...……………..………………………........................2

1. SEISMICITATEA ROMÂNIEI. CATALOAGE DE CUTREMURE …....................6

1.1. Seismicitate globală şi regională ………..........……………………………….…......6

1.2. Seismicitatea României şi monitorizarea activității seismice ...................................11

1.3. Cataloagele cutremurelor Vrâncene şi recurenţa magnitudinilor .............................18

1.3.1. Cutremure Vrâncene istorice înainte de 1900 …..............................................19

1.3.2. Cutremure Vrâncene după 1900 ……...............................................................22

1.4. Impactul regional al cutremurelor Vrâncene ……...................................................34

2. CARACTERIZAREA FONDULUI IMOBILIAR EXISTENT …............................38

2.1. Evoluția codurilor de proiectare seismică .................................................................41

2.2. Clase de importanţă si expunere. Matricea de risc seismic .......................................48

2.3. Tipologii structurale ..................................................................................................52

2.4. Expertizarea tehnică a clădirilor vulnerabile ............................................................55

2.5. Reabilitare termică vs. reabilitare seismică ..............................................................88

2.6. Patrimoniul istoric şi de arhitectură ..........................................................................91

3. EVALUAREA VULNERABILIT ĂȚII SEISMICE ...................................................97

3.1. Factori care influențează vulnerabilitatea seismică ..................................................97

3.2. Clasificarea metodelor de evaluare a vulnerabilității ..............................................102

3.2.1. Metode empirice .............................................................................................102

3.2.2. Metode analitice .............................................................................................110

3.2.3. Metode mixte .................................................................................................119

3.2.4. Metode aplicate şi aplicabile în România ......................................................139

4. STUDIU DE VULNERABILITATE SEISMIC Ă PRIVIND UNELE CL ĂDIRI EXISTENTE DIN BUCURE ȘTI ................................................................................135

4.1. Descrierea metodei alese .........................................................................................135

4.2. Studii de caz pentru structuri din cadre beton armat ...............................................140

5. CONCLUZII ŞI CONTRIBU ȚII PERSONALE ......................................................151

BIBLIOGRAFIE …………………..……………..………………………........................154

2

INTRODUCERE

Cu fiecare an care trece, nivelul pierderilor de vieţi omeneşti şi pagubelor economice provocate de către cutremure creşte în mod dramatic. Deşi amplasamentul variază, modelul este acelaşi: un cutremur loveşte fără avertisment, lăsând în urmă sa numai haos şi dezastru.

În pofida marilor realizărilor tehnice deosebite, care dau naștere oraşelor zgârie-nori, mijloacelor de transport de mare viteză, nivelelor înalte de telecomunicaţii la nivel global, ameninţarea cutremurelor rămâne prezentă peste tot în lume.

În ultima perioadă, am devenit familiari cu tragicele imagini media privind distrugerea totală a oraşelor şi vieţilor umane provocate de către cutremure devastatoare, pentru care victimele lor au fost total nepregătite. Opinia publică este din ce în ce mai sensibilă la auzul cuvântului cutremur, iar starea de teamă este răspândită frecvent prin diferite mijloace mass media.

Performanţa seismică a unei construcții este direct dependentă de amploarea avariilor acesteia apărute în cazul producerii unui cutremur şi este evidențiată de comportarea elementelor structurale şi nestructurale. Această performanţă seismică a unei clădiri poate fi descrisă calitativ în funcție de siguranța oferită ocupanților / utilizatorilor acesteia pe durata şi după evenimentul seismic, de costul şi dificultatea măsurilor de reabilitare seismică, de durata de timp în care construcția este scoasă eventual din funcțiune pentru realizarea lucrărilor de reabilitare, de impactul economic, arhitectural sau istoric asupra comunității.

Obiectivul de performanţă se obține din asocierea nivelului de performanţă structurală şi nestructurală al construcției cu nivelul de hazard seismic. Răspunsul structurilor la acțiunea seismică a fost principul scop al cercetărilor în domeniul ingineriei seismice din ultimii zeci de ani.

Riscul seismic este cuantificat prin numărul așteptat de victime umane, de avarii produse bunurilor materiale, de pierderi economice produse de avarii şi de întreruperea activităților economice. Analizele de risc recunosc imposibilitatea de predicție deterministă a evenimentelor seismice utilizate ca scenariu seismic pentru calcule, a vulnerabilității elementelor supuse riscului şi a efectelor în lanț ce apar ca o consecință a avariilor produse de cutremur. Riscul seismic este determinat şi de performanţele structurale ale construcției.

Evaluarea riscului seismic al clădirilor existente este, în special, influențată de metodologia folosită pentru a descrie şi evidenția vulnerabilitatea seismică a respectivelor construcții.

Institutul Naţional pentru Fizica Pământului [59] defineşte riscul seismic ca fiind o combinaţie între hazard şi vulnerabilitate. Ecuația generală pentru calculul riscului seismic poate fi scrisă sub forma:

[Rij] = [Hj]*[ Vij]

unde: [Rij] reprezintă riscul - probabilitatea sau rata medie de avariere al elementului i, provocată de mișcarea terenului la cutremurul de severitate j;

3

[Hj] este hazardul - probabilitatea sau rata medie așteptată de apariție a mişcării terenului la cutremurul de severitate j;

[Vij] reprezintă vulnerabilitatea seismică - nivelul de avariere care ar putea fi provocat elementului i, ca un rezultat al mișcării terenului la cutremurul de severitate j.

În acest context, evaluarea vulnerabilității seismice a construcţiilor apare ca un instrument esențial în vederea descrierii siguranței seismice a structurilor, fiind utilă în pregătirea pentru dezastre, evaluarea şi estimarea pierderilor, planificarea reparării și consolidării clădirilor și reprezintă un aspect important în reducerea riscului seismic.

Vulnerabilitatea seismică reprezintă, în principiu, susceptibilitatea unor elemente (construcții individuale) expuse de a fi afectate defavorabil de incidenţa acțiunii seismice. Vulnerabilitatea seismică este cuantificată prin gradul de avariere al unui element sau al unui ansamblu de elemente supuse acțiunii seismice, exprimând în termeni probabilistici sau statistici, o măsură a evaluării comportării unei construcții în timpul unui cutremur.

Vulnerabilitatea seismică este o caracteristică intrinsecă a elementelor expuse acțiunii seismice. Experiența seismică acumulată evidențiază caracterul aleator al vulnerabilității seismice, aspect reliefat şi de faptul că două construcții identice ca proiect, supuse unei acțiuni seismice de intensitate egală, pot avea comportări diferite.

În acelaşi timp, deteriorările sau distrugerile pot fi diferite chiar pentru acelaşi cutremur sau pentru cutremure având diverse poziţii ale epicentrului. Construcțiile supuse acțiunilor seismice puternice pot fi afectate în diverse moduri, inclusiv prin apariția în zone diferite a avariilor (aparente sau ascunse).

Vulnerabilitatea seismică a clădirilor existente este un concept destul de dificil de studiat. Principalele dificultăți sunt furnizate de lipsa de cunoștințe privind structura analizată. Pentru evaluarea vulnerabilității la o scară largă, se obișnuiesc a se stabili tipologii de elemente expuse și să se evalueze vulnerabilitatea unui element reprezentativ expus la agresiuni externe şi apoi se atribuie un indicator de vulnerabilitate (indice de vulnerabilitate sau funcție de fragilitate) întregului grup de elemente, fie uniform sau aleator, în scopul de a obține informații cu privire la zonele urbane.

Coburn şi Spence [30] definesc vulnerabilitatea sub forma gradului de avariere al unui element (sau set de elemente) aflat sub un anumit risc rezultat dintr-un anumit nivel al hazardului (producerea unui cutremur de o anumită intensitate). Vulnerabilitatea unui element este evaluată procentual ca o proporție a nivelului pierderilor așteptate raportat la nivelul pierderilor maxime posibile.

În România, academicianul Aurel Beleş semnalează pentru prima dată vulnerabilitatea seismică extremă a tuturor clădirilor înalte din beton armat construite între cele două războaie mondiale în centrul Bucureştiului în lucrarea „Cutremurul şi construcţiile”, publicată în „Buletinul Societăţii Politehnice” din 1941 [13].

Municipiul Bucureşti concentrează cel mai înalt risc seismic din România, datorită:

4

(i) Concentrării de clădiri şi populaţie, incomparabile cu cele din oricare alt oraş al României, în special în zona centrală. Planul de dezvoltare urbană a municipiului București, emis în anul 1935 de Primăria Municipiului București, recomanda centrul orașului că poziţie de amplasare pentru cele mai înalte clădiri din oraș;

(ii) Existenţei unui fond de sute de clădiri de beton armat cu înălţime mai mare de 4 etaje, construit, în majoritate între anii 1930-1945;

(iii) Lipsei, în perioada construcţiei acestor blocuri, a cunoștințelor necesare realizării unor structuri de beton armat rezistente la cutremure;

(iv) Poziţiei geografice a municipiului Bucureşti, caracterizată de distanţele epicentrale relativ mici (100-170 km) faţă de sursa Vrancea, distanţe ce sunt comparabile cu adâncimea focarelor acestor cutremure (60-170 km);

(v) Condiţiile de teren din zonele de Est, Sud, şi din centrul oraşului, caracterizate de prezenţa unor straturi argiloase, predominante ca grosime în primii 50-60 m de la suprafaţa terenului, care contribuie hotărâtor la manifestarea unor perioade predominant lungi (1.4-1.6s) în mişcarea terenului la cutremurele Vrâncene de magnitudine medie şi mare (Mw ≥ 7.2 sau MG-R≥ 7.0) [41].

Conţinutul tezei de doctorat

Teza de doctorat constituie rezultatul unor studii teoretice de cercetare, de modelări structurale şi analize numerice, fiind redactată consultând literatura de specialitate.

Teza de doctorat este compusă din Introducere, cinci Capitole, Bibliografie și conține 82 tabele şi 103 figuri.

În Introducere se prezintă conținutul şi obiectivele urmărite în cadrul tezei de doctorat.

Capitolul 1 interpretează seismicitatea României la nivel global şi regional. Sunt prezentate cauzele şi efectele cutremurelor, fiind descrisă şi analizată sursa seismică Vrancea și impactul regional al cutremurelor Vrâncene. Totodată, sunt discutate cataloagele cutremurelor istorice, precum şi relațiile de recurenţă a magnitudinilor.

În cadrul Capitolului 2, fondul imobiliar existent este caracterizat prin intermediul tipologiilor constructive, a evoluției codurilor de proiectare seismică, a claselor de importanţă-expunere şi a matricei de risc seismic. Clădirile din București (și implicit apartamentele pe care acestea le conțin) expertizate tehnic şi încadrate în clasa I de risc seismic sunt grupate considerând regimul de înălţime, anul construirii, sectorul în care sunt localizate, funcțiunea îndeplinită și importanța pentru societate. O analiză distinctă se realizează privind situația clădirilor din Centrul Istoric, încadrate în clasa I de risc seismic. Sunt reliefate câteva aspecte referitoare la desfășurarea programului de reabilitare termică a clădirilor în detrimentul programului de reabilitare seismică, care în mod evident ar trebui sa primeze. În finalul capitolului, sunt prezentate câteva observaţii legate de patrimoniul național istoric şi de arhitectură.

5

În Capitolul 3 sunt enumerați şi interpretați posibilii factori ce pot influența vulnerabilitatea seismică şi sunt prezentate cele trei categorii de metode de evaluare a vulnerabilității seismice: empirice, analitice şi mixte, evidențiind avantajele şi dezavantajele fiecărei metode. De asemenea, sunt amintite metodologiile aplicate şi, eventual, aplicabile în România.

Studiul de caz din Capitolul 4 prezintă o analiză a vulnerabilității fondului construit existent prin obținerea funcțiilor de fragilitate ale unor clădiri înalte din București, cu structura din cadre de beton armat şi zidărie de umplutură, proiectate şi construite în perioade şi după generații de norme seismice diferite. Studiul va consta în compararea deplasărilor spectrale așteptate ale clădirilor şi a probabilităților structurilor de a se afla într-o anumită stare de degradare.

În final se prezintă principalele concluzii, contribuţii personale ale autorului şi direcțiile viitoare de cercetare, precum şi bibliografia consultată în vederea redactării acestei teze de doctorat.

Obiectivele tezei de doctorat

Obiectivul principal al acestei teze de doctorat îl reprezintă studierea vulnerabilităţii fondului construit din România, aflat sub amenințarea sursei seismice Vrancea.

Evaluarea vulnerabilităţii seismice a clădirilor existente permite posibila estimare a pierderilor provocate de un eveniment seismic așteptat. Rezultatele obţinute sunt, în consecință, de interes național pentru autorităţile publice atât în prevenirea unui potenţial dezastru prin intervenţia asupra clădirilor supuse riscului cât şi în pregătirea gestionării unui nivel de hazard aşteptat.

Obiectivul specific al proiectului urmărește caracterizarea fondului imobiliar existent clădirilor și apartamentelor din România și în mod special analiza vulnerabilităţii seismice a

din imobilele din Bucureşti expertizate şi încadrate în clasa I de risc seismic.

Alte obiective care au stat la baza elaborării acestei lucrări sunt:

� studiul cataloagelor de cutremure istorice din sursa Vrancea;

� analiza degradărilor structurale provocate clădirilor de cutremurele Vrâncene;

� impactul regional al cutremurelor Vrâncene cu referire specială la țările învecinate României;

� stadiului actual al cercetării în domeniul evaluării vulnerabilității seismice atât pe plan internaţional, cât şi naţional;

� studiul metodelor de evaluare a vulnerabilităţii seismice a clădirilor;

� evaluare a vulnerabilităţii seismice cu aplicabilitate la exemplificarea unei metode de

din Bucureștistructuri existente ;

obținerea unor curbe de fragilitate și stări de avariere pentru structuri înalte existente �

din cadre de beton armat din București.

6

1. SEISMICITATEA ROMÂNIEI. CATALOAGE DE CUTREMURE.

Din când în când, părţi ale pământului sunt violent zguduite, în mod aparent aleatoriu de către eliberările bruște de energie ale scoarței. În cazul în care aceste evenimente au loc aproape de aşezările umane, distrugerea este epică [43].

Cutremurele reprezintă un tip foarte special de pericole naturale, în sensul că acestea sunt foarte rare - evenimente cu probabilitate scăzută ale căror consecinţe, atunci când acestea apar, sunt foarte mari în termeni de distrugere şi suferinţă [30].

Distrugerile produse de seismele puternice recente în diferite regiuni ale globului: Japonia, China, Haiti, Indonezia, atrag atenţia asupra necesităţii luării de măsuri urgente pentru reducerea pierderilor de vieţi omeneşti, pagubelor economice şi sociale.

1.1. Seismicitate globală şi regională

Tabelele 1.1 si 1.2, care prezintă cele mai puternice cutremure având ca referinţă magnitudinea şi cele devastatoate evenimente seismice ierarhizate după numărul victimelor, resimţite de-a lungul timpului, sugerează, cu excepţia a 2 continente, o răspândire la nivel global a mişcărilor seismice.

Tabel 1.1. Lista celor mai puternice cutremurele din istorie, MG-R ≥ 8.5, USGS

Data Locaţia MG-R 22.05.1960 Chile 9.5 28.03.1964 Prince William Sound, Alaska 9.2 26.12.2004 Insulele Andaman, Sumatra 9.1 11.03.2011 Tohoku, Japonia 9.0 04.11.1960 Kamchatka, Rusia 9.0 13.08.1868 Arica, Chile 9.0 26.01.1700 Cascadia, S.U.A. 9.0 27.02.2010 Bio-Bio, Chile 8.8 31.01.1906 Coastele Esmeraldas, Ecuador 8.8 04.02.1965 Insula Rat, Alaska 8.7 01.11.1755 Lisabona, Portugalia 8.7 08.07.1730 Valparaiso, Chile 8.7 28.03.2005 Sumatra, Indonezia 8.6 09.03.1957 Insulele Andreanof, Alaska 8.6 15.08.1950 Assam, Tibet 8.6 12.09.2007 Sumatra, Indonezia 8.5 13.10.1963 Insulele Kurile, Rusia 8.5 01.02.1938 Marea Banda, Indonezia 8.5 03.02.1923 Kamchatka, Rusia 8.5 11.11.1922 Granita Chile, Argentina 8.5 15.06.1896 Sanriku, Japonia 8.5 20.10.1687 Lima, Peru 8.5

Cel mai distrugător cutremur din lume a fost cutremurul Shaanxi, din anul 1556, care a provocat dispariția a 830.000 de oameni. Statisticile arată cel puţin 1248 de cutremure letale în secolul XX, cu un total de 168.000 de decese raportate oficial. Ȋn medie, peste 10.000 de persoane au decedat anual din cauza cutremurelor de pământ în secolul XX [43].

7

Tabel 1.2. Lista celor mai devastatoare cutremurele din istorie, după numărul victimelor, USGS

Data Locatia Victime 23.01.1556 Shaanxi, China 830.000 12.010.2010 Léogâne, Haiti 316.000 28.07.1976 Tangshan, China 242.769 Mai 526 Antioch, Turcia 240.000 16.12.1920 Haiyuan, China 235.502 26.12.2004 Andaman, Sumatra 230.210 11.10.1138 Aleppo, Siria 230.000 22.12.856 Damghan, Iran 200.000 23.03.893 Ardabil, Iran 150.000

01.09.1923 Great Kanto, Japonia 142.800 28.12.1908 Messina, Italia 123.000

Analiza înregistrărilor seismice de la diferite observatoare seismografice permite determinarea poziției cutremurelor de pământ. În acest mod, s-a obținut o imagine de ansamblu a distribuției seismelor pe glob. Conform hărții din Figura 1.1 se poate constata că majoritatea cutremurelor lumii se produc în jurul Oceanului Pacific şi în zona muntoasă ce se întinde din zona Insulelor Azore şi până în Indonezia, dar există totuși şi zone imense pe glob, unde nu se produc cutremure.

Figura 1.1. Harta seismicității globale între anii 1900-2010, USGS

Tabelul 1.3 specifică regularitatea de apariţie a şocurilor seismice în funcţie de magnitudine, statistica realizându-se în perioada 1900-2012.

Majoritatea cutremurelor de pământ pot fi explicate coerent de teoria plăcilor tectonice, conform căreia, litosfera este împărţită în 15 plăci rigide, inclusiv cruste continentale şi oceanice. Limitele plăcilor în care se produc frecvent cutremure sunt numite centuri seismice [95]. Acestea au în medie o grosime de aproximativ 80 km şi sunt deplasate de mișcarea de convecție din manta, care la rândul său este creată de căldura generată în nucleu.

8

Tabel 1.3. Frecvenţa de apariţie a cutremurelor între anii 1900-2012, USGS

Descriere MG-R Media anuală Foarte mari > 9.0 1 la 20 de ani Mare 8.0 - 8.9 1 Majore 7.0 - 7.9 15 Puternice 6.0 - 6.9 139 Moderate 5.0 - 5.9 1319 Ușoare 4.0 - 4.9 13000 Minore 3.0 - 3.9 130000 Foarte mici 2.0 - 2.9 1300000

Mișcarea relativă a plăcilor tectonice este responsabilă pentru o parte importantă a activității seismice mondiale. Coliziunea dintre plăcile litosferice, distrugerea marginilor plăcilor tectonice în zonele de subducţie (zone convergente) la alunecarea unei plăci sub o altă placă sau expansiunea în zona rifturilor oceanice (zone divergente) sunt toate mecanisme care produc tensiuni şi fracturi semnificative în scoarța terestră.

Rupturile de falie cauzează fracturi fragile ale scoarţei Pământului şi disipă până la 10% din totalul energiei plăcii tectonice sub formă de valuri seismice [43].

Cutremurele generate la marginile active ale plăcilor tectonice poartă denumirea de cutremure inter-placă. Cele mai puternice cutremure de suprafață din Chile, Peru, America Centrală, Mexic, California, Alaska, insulele Aleutine şi Kurile, Japonia, Taiwan, Indonezia, Noua Zeelandă, centura Alpi - Caucaz - Himalaya sunt de tipul cutremurelor inter-placă.

Pe lângă cutremurele generate la marginile active ale plăcilor tectonice, câteodată se produc cutremure devastatoare și în interiorul plăcilor tectonice. Acestea din urmă, poartă denumirea de cutremure intra-placă. Astfel de cutremure indică faptul că plăcile litosferice nu sunt indeformabile şi că în interiorul acestora se pot produce fracturi. Exemple ale unor astfel de cutremure se produc în nord-estul Iranului, New Madrid (Charleston, S.U.A.) şi în nordul Chinei.

Cu toate că activitatea tectonică este responsabilă pentru marea majoritate a cutremurelor de pământ, acestea pot fi generate şi de alte cauze. Cei mai mulți vulcani sunt amplasați pe marginile active ale plăcilor tectonice. Există şi vulcani intra-placă, cum sunt de exemplu, vulcanii din insulele Hawaii. Cu toate acestea, cele mai multe cutremure din zonele vulcanice sunt de natură tectonică. Cutremurele mai pot fi produse şi de detonări subterane a unor dispozitive chimice sau nucleare.

Centurile cu o activitate seismică ridicată delimitează zone întinse continentale şi oceanice. În centura circumpacifică au loc aproximativ 81% din cutremurele majore. Alte 17% din cutremurele majore sunt localizate de-a lungul centurii Alpide (care se întinde de la oceanul Atlantic până la insulele Sumatra din oceanul Pacific şi include munții Alpi, Carpații, munții din Anatolia şi Iran, Hindu Kush și Himalaya).

În interiorul zonelor continentale şi oceanice, cutremurele de pământ sunt mult mai rare, dar nu lipsesc în totalitate. Alte concentrări de activităţi seismice pot fi observate în zonele oceanice, cum ar fi cele din mijlocul oceanelor Atlantic şi Indian.

9

Undele seismice generate de un cutremur de pământ iau naștere undeva sub suprafața terenului, prin alunecarea bruscă a marginilor unei falii, prin care se eliberează energia de deformație acumulată în masivul de rocă.

Într-un mod arbitrar, cutremurele de pământ pot fi clasificate în funcție de adâncimea hipocentrului astfel:

� Cutremure de suprafață sau crustale, cu adâncimea focarului mai mică de 70 km;

� Cutremure intermediare sau subcrustale, cu adâncimea focarului cuprinsă între 70 şi 300 km;

� Cutremure de adâncime, cu adâncimea focarului mai mare de 300 km.

Severitatea mișcării terenului la acțiunea cutremurului depinde, printre alţi factori de:

• magnitudinea cutremurului;

• distanţa până la sursă;

• direcţia de propagare a undelor seismice;

• condiţiile locale ale amplasamentului;

• adâncimea până la roca de bază;

• numărul populaţiei şi dezvoltarea economică a zonei;

• gradul de pregătire privind iminenţa unui cutremur, inclusiv programele de reducere a riscului cutremurului şi punerea în aplicare a acestora [23].

Cutremurele sunt fenomene înspăimântătoare şi distrugătoare, producându-se prin surprindere, în orice condiții climatice, în orice timp al anului şi al zilei. De aceea, mișcările seismice au efecte psihologice negative asupra oamenilor, obișnuiți să considere Pământul ca un suport sigur.

O caracteristică importantă a daunelor produse de către cutremure este faptul că cele mai multe pierderi umane şi economice nu sunt cauzate de mecanismele de cutremur, ci datorită avarierii facilităţilor create de către om, cum ar fi clădiri şi elemente de utilitate publică: baraje, poduri, sisteme de transport, care au fost proiectate şi construite pentru confortul fiinţei umane [105].

Cele mai semnificative efecte seismice pe clădiri sau componentele structurale ale acestora au rezultat din undele seismice care se propagă spre exterior în toate direcţiile de focalizare. Aceste tipuri diferite de unde pot provoca mişcări semnificative ale terenului până la câteva sute de km distanţă faţă de sursă. Mişcările depind de intensitatea, succesiunea, durata şi conţinutul de frecvenţe al mişcărilor de teren induse de către cutremure [8].

În figurile de mai jos sunt prezentate imagini reproduse din mass-media cu urmările unor cutremure devastatoare din diferite colţuri ale lumii: Japonia (cutremur Tohoku - Sendai din 2011, cu magnitudinea Mw=8.8), China (2008, Sichuan - Mw=7.9) şi Haiti (2010 - - Mw=7.0).

10

Figura 1.2. Efectele devastatoare ale cutremurului Tohoku din Japonia, 2011. Foto © K.Tomita

Figura 1.3. Imagini cu urmările cutremurului din Haiti, 2010. Foto © C. Maglaya

Figura 1.4. Imagini cu efectele cutremurului din regiunea Sichuan, China, 2008

Cutremurele distrug construcțiile inginerești prin diferite moduri, dintre care amintim:

- forțele de inerție induse în structuri datorită mişcării seismice;

- incendiile provocate de cutremure;

- modificarea proprietăţilor fizice ale terenului de fundare (consolidări, tasări, lichefieri);

11

- deplasarea directă a faliei la nivelul terenului;

- alunecări de teren;

- schimbarea topografiei terenului;

- valuri induse de cutremure, cum ar fi cele oceanice (tsunami) sau cele din bazine şi lacuri (seiche).

Dintre efectele cutremurelor amintite mai sus, distrugerile cele mai semnificative şi cele mai răspândite se datorează vibrațiilor induse în construcțiile inginerești de mișcarea seismică.

1.2. Seismicitatea României şi monitorizarea activității seismice

După cum s-a observat în Figura 1.1, la nivel global, România este o ţară caracterizată printr-o seismicitate moderată. Ȋn schimb, pe teritoriul Europei se manifestă ca având unele dintre cele mai active surse seismice.

Alături de Grecia, Turcia, Italia şi ţări din Peninsula Balcanică, România a cunoscut, de-a lungul timpului, experiența unor cutremure de mare intensitate, cu efecte distrugătoare, cu pierderi de vieți omenești şi însemnate pagube materiale.

Figura 1.5. Harta seismicităţii Europei, EMSHP

12

Deși nu întotdeauna efectele cutremurelor au fost devastatoare, riscul seismic în România este important, ţara noastră poate fi considerată ca a treia ţară din Europa, după Italia şi Turcia, în funcţie de numărul de persoane pierdute în cutremure în secolul al XX-lea, precum şi într-un singur eveniment seismic: 4 martie 1977 - 1578 de victime.

De asemenea, Bucureştiul a fost clasat ca a zecea capitală la nivel mondial în termeni de risc seismic, fiind orașul cu cea mai mare expunere seismică din Europa.

Hazardul seismic din România este datorat contribuției a doi factori:

� contribuția majoră a zonei seismice subcrustale Vrancea, care generează cutremure puternice;

� alte contribuții provenind din zone seismogene de suprafață, distribuite pe întreg teritoriul ţării: Banat, Făgăraş, Maramureș şi Dobrogea, unde se produc cutremure crustale de intensităţi şi frecvente mai reduse [41].

Cele mai active regiuni seismice crustale din România sunt zonele seismice Făgăraş şi Banat, care s-au evidenţiat prin: ultimul cutremur important Făgăraş s-a produs în ianuarie 1916 (magnitudine estimată Mw = 6.4), iar în anul 1991, în zona seismică Banat s-au manifestat 3 seisme crustale cu magnitudini Mw = 5.6 ÷ 5.7.

Cel mai puternic cutremur crustal din România este considerat a fi cel din 26 Octombrie 1550, din zona Făgăraş, având o intensitate epicentrală I0=9.0 (scara MSK) şi o magnitudine Ms=7.2 [74].

Ţara noastră este expusă riscului seismic determinat şi de influenţa surselor seismice aflate pe teritoriile statelor vecine: Serbia, Bulgaria şi chiar Turcia. Se remarcă în acest context cutremurul cu MG-R = 7.2 şi I = X, produs în 1901 în zona Sabla - Kaliakra, din partea de sud a Dobrogei, aparținând Bulgariei, situată în apropierea graniţei cu România.

Figura 1.6. Epicentrele cutremurelor produse în România în perioada 984 - ianuarie 2013, INFP

13

Cele mai distrugătoare cutremure din România îşi au originea într-o zonă situată la Curbura Carpaţilor Orientali, zonă epicentrală denumită în literatura de specialitate sub numele de regiunea Vrancea. De departe, regiunea seismogenă Vrancea reprezintă cea mai activă zonă epicentrală din Romania, sursă a numeroase cutremure distrugătoare.

Cutremurele majore Vrâncene, prin efectele lor, uneori catastrofale, au fost menționate şi cunoscute din cele mai vechi timpuri, informații vagi despre efectele lor datând încă din primul mileniu.

Zona seismogenă Vrancea domină hazardul seismic nu numai în România, ci şi în Republica Moldova, afectând totodată zone mari din Bulgaria şi Ucraina. Zona Vrancea reprezintă zona de contact dintre trei plăci tectonice şi generează fracturi ale plăcilor la diferite adâncimi intermediare: 60-200 km. Sursa Vrancea este capabilă să producă mari distrugeri în peste 2/3 din teritoriul României şi în primul rând în București. De-a lungul secolelor, efectul cutremurelor Vrâncene a fost simțit pe o arie mai mare de 2 milioane km2, în Europa, incluzând ţări vecine cât şi în zone mai îndepărtate: Austria, Rusia, Grecia, Turcia [80].

Conform cunoștințelor actuale, zona seismogenă Vrânceană produce în medie, pe secol, peste 95% din energia seismică eliberată pe teritoriul României, deşi are o suprafață epicentrală de doar 40x80 km2 [114].

Ca localizare geografică, regiunea Vrancea ocupă o arie limitată în zona de curbură a Munţilor Carpaţi, incluzând județele Buzău şi Vrancea. Cele mai importante şi mai numeroase cutremure își au originea în zona muntoasă şi subcarpatică a Curburii, în Munții Vrancei şi Buzăului, precum şi în zonele subcarpatice adiacente acestor munți. Acestea sunt cutremure de adâncime intermediară sau subcrustală, generate în focare situate la adâncimi cuprinse între 60-220 km. Seisme mai importante s-au produs, totuși, între 80-170 km adâncime, deși cel mai adânc cutremur Vrâncean cunoscut a avut loc la o adâncime de circa 210-220 km.

În afara de cutremure subcrustale, în Vrancea se mai produc şi cutremure normale, de tip crustal sau superficial, la adâncimi mai mici de 60 km și cu o frecvenţă mai mare la circa 15-40 km adâncime.

Cutremurele de mare adâncime din Vrancea pot atinge magnitudini maxime de 7.6-7.7 grade pe scara Richter, în timp ce seismele crustale Vrâncene au magnitudini mult mai mici, rareori atingând 5.2-5.4 grade pe scara Richter.

Din punct de vedere al efectelor, cutremurele adânci sunt de departe, cele mai importante - din cauza adâncimii mari la care se produc, a proprietăţilor remarcabile ale mecanismelor de focar care determină o directivitate preferențială a procesului de rupere, precum şi naturii solului, efectele cutremurelor puternice Vrâncene se fac simțite la mari distanţe faţă de epicentru.

De regulă, cele mai grave urmări se semnalează nu în zona imediat învecinată epicentrului, ci de-o parte şi de alta a acestuia, către Nord-Est, pe direcția Focșani - Iași -

14

Chişinău sau/şi către Sud - Vest, pe direcția București - Zimnicea - Sofia. O caracteristică a cutremurelor Vrâncene este aceea că se resimt mai slab în interiorul arcului carpatic [10].

În Figurile 1.7 şi 1.8 sunt prezentate valorile maxime ale acceleraţiei terenului şi ale vitezei efective, înregistrate în timpul ultimelor cutremure puternice din Vrancea, observând direcția predominantă de propagare N45°E a undelor provenite din sursa seismică Vrancea.

Figura 1.7. Valorile maxime ale acceleraţiei terenului, înregistrate în timpul

cutremurelor Vrâncene din 1977, 1986 şi 1990 [81]

Figura 1.8. Valorile maxime ale vitezei efective, înregistrate în timpul

cutremurelor Vrâncene din 1977, 1986 şi 1990 [81]

15

Cutremurele crustale, de mică adâncime, au efecte locale, mult limitate ca arie, deși în unele cazuri pot fi simțite destul de puternic în zonele lor epicentrale, în special în arealul Focșani - Râmnicu Sărat.

Originea cutremurelor Vrâncene este legată de zona de interacțiune sau de convergenţă între mai multe blocuri tectonice, sub-plăci care, direct sau indirect, sunt influențate, în dinamica lor, de mișcările unor plăci tectonice majore, cu caracter continental (în speță, cea Euro-Asiatică, cea Africană şi, într-o manieră indirectă, cea Indo-Australiană).

În zona de contact a mai multor microplăci tectonice convergente la Curbura Carpaților, se generează tensiuni în interiorul unui bloc litosferic scufundat, provenit dintr-o veche placă tectonică aflată în proces de subducţie până acum circa 10 milioane de ani în urmă. Din cauza presiunilor exercitate din mai multe direcții, se produc ruperi în interiorul respectivului bloc, acestea fiind la originea mişcărilor seismice Vrâncene.

Cutremurele crustale sunt legate de o serie de sisteme de falii şi fracturi situate în scoarța terestră din zona adiacentă Curburii Carpatice, falii activate de tensiunile rezultate din mișcarea sub-plăcilor convergente în Vrancea.

De-a lungul timpului, seismele Vrâncene au afectat, cu deosebire, orașele din sudul şi estul ţării, din Oltenia, Muntenia şi Moldova: București, Craiova, Ploiești, Focșani, Iași şi alte orașe au avut mult de suferit de pe urma marilor cutremure adânci Vrâncene. Seismele Vrâncene au caracter monocinetic, în cazul celor mici, cu numeroase replici, uneori grupate în adevărate roiuri, în cazul evenimentelor importante.

Deși mișcările seismice au fost studiate aprofundat prin studii de specialitate cu abordări moderne, încă nu s-au clarificat pe deplin aspectele legate de mecanismul sursei, recurenţa evenimentelor, propagarea undelor între sursă şi amplasament, efectele locale în amplasamente.

Monitorizarea activității seismice din România

Istoria monitorizării activității seismice în România începe cu staţia seismică a Bucureştiului, fondată în anul 1889, printre primele din Europa şi cu ajutorul căreia au fost înregistrate cutremure din România, Bulgaria şi Turcia. În 1892 se creează reţeaua națională pentru colectarea macroseismică a datelor, iar ulterior în 1935 a fost înființat Observatorul Seismic din București [2].

Actualmente, în Romania funcționează mai multe rețele naționale de înregistrare a activității seismice:

� rețeaua națională seismică pentru construcții RNSC, a Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare în Construcții şi Dezvoltare Teritorială Durabilă (URBAN-INCERC);

� rețeaua CNRRS (Centrul Naţional pentru Reducerea Riscului Seismic), care funcționează în parteneriat cu rețeaua RNSC;

16

� rețeaua INCDFP (Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului);

� rețeaua GEOTEC (Institutul de Studii Geologice şi Geofizice).

Figura 1.9. Rețeaua națională de monitorizare seismică la nivelul anului 2005 [73]

Pentru monitorizarea sursei Vrancea, în prezent, rețelele seismice naționale cuprind peste 100 de accelerometre pentru înregistrarea cutremurelor puternice, amplasate în condiții ce pot fi considerate câmp liber, ale căror înregistrări pot fi creditate pentru a fi utilizate în analizele de hazard seismic, la scară macroseismică şi microseismică în România.

În România, prima înregistrare seismică a unui cutremur puternic s-a obținut la 4 Martie 1977, orele 21:22, la subsolul clădirii Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare în Construcții şi Economia Construcțiilor (INCERC), în estul Bucureștiului, pe un instrument japonez tip SMAC-B.

Tabel 1.4. Valorile parametrilor maximi ai mişcării terenului pentru diferite digitizări ale accelerogramei din 4 Martie 1977 [1]

Componenta Parametru Digitizare

BRI (1978)

Hartzel (1979)

INCERC (1996)

Ambraseys et al. (2000)

NS PGA [cm/s2] 194.9 221 207.6 197.7

PGV [cm/s] 71.9 82 67.9 73.1

PGD [cm] 16.3 27 16.2 -

EW PGA [cm/s2] 162.3 187 181.3 168.1

PGV [cm/s] 28.2 37 29.9 31.4

PGD [cm] 9.6 13 9 -

Z PGA [cm/s2] 105.8 100 121.9 102.6

PGV [cm/s] 14.2 13 10.1 12.2

PGD [cm] 2.7 3.8 2.3 -

17

Această primă dată a fost digitizată şi analizată de Institutul de Cercetări în Construcții al Ministerului Construcțiilor din Japonia şi publicată ulterior. Digitizarea BRI (1978) este prezentată în figura de mai jos.

Figura 1.10. Accelerograma înregistrării cutremurului din 4 Martie 1977, stația INCERC București [2]

Conform acelei înregistrări, caracteristicile mişcării sunt: accelerația maximă a terenului 194.93 cm/s2, viteza maximă a terenului 71.94 cm/s, deplasarea maximă a terenului 16.31 cm [2].

Deși neobișnuită, datorită perioadei predominante foarte lungi a mişcării terenului de 1.6s, nemaiîntâlnită până atunci în literatura de specialitate, înregistrarea a fost folosită pentru calibrarea răspunsurilor spectrelor de proiectare în codurile seismice românești pentru perioada 1977 şi 1992 [81].

Cutremurul din 30 August 1986 a fost înregistrat în:

- rețeaua seismică INCERC - în 60 stații seismice;

- rețeaua seismică INFP - în 10 stații seismice;

- rețeaua seismică GEOTEC - în 5 stații seismice;

Cutremurul din 30 Mai 1990 a fost înregistrat în:



- rețeaua seismică GEOTEC - în 3 stații seismice;

Cutremurul din 31 Mai 1990 a fost înregistrat în:



18

- rețeaua seismică GEOTEC - în 2 stații seismice [1].

Cea mai mare valoare a accelerației terenului înregistrată în România, PGA= 297.1cm/s2, a fost la stația INFP Focșani pentru cutremurul din 30 August 1986.

Rezultatele obţinute de la reţelele seismice naţionale conduc la:

• realizarea unei bănci de date ce conține înregistrări digitale ale evenimentelor locale, regionale şi teleseismice;

• completarea catalogului românesc de evenimente seismice produse pe teritoriul României şi în vecinătatea frontierelor naţionale;

• informarea în cel mai scurt timp posibil de la producerea unui cutremur cu magnitudinea mai mare de 3.5 grade Richter a factorilor de decizie la nivel naţional şi a mass mediei;

• obţinerea de date (accelerograme) necesare pentru seismologia inginerească; • realizarea în cel mai scurt timp posibil a unei hărţi de acceleraţii locale, prin

utilizarea unor transmisii digitale; • producerea de hărţi utile autorităţilor pentru intervenţia post seism.

1.3. Cataloagele cutremurelor Vrâncene şi recurenţa magnitudinilor

Pentru fiecare zonă seismică sunt alcătuite cataloage ce cuprind informații despre cutremurele produse, inclusiv cele care au avut loc cu mult înainte de existenţa instrumentelor de înregistrare. Aceste cataloage sunt utilizate în studiul relațiilor dintre seismicitate şi geologia planetei, la alcătuirea hărților seismice, la evaluarea hazardului seismic pe teritoriul unor ţări și la evaluarea riscului seismic al construcțiilor.

Cele mai vechi cataloage de cutremure sunt cele chinezesc (3000 ani) şi japonez (1600 ani).

Primele cataloage complete ale cutremurelor ce au avut loc pe teritoriul României au fost elaborate de Cornelius Radu în anii 1970, 1974, 1980 şi 1994 (publicate în Lungu et al. [80] şi revizuite de Lungu şi Aldea în anul 2000 [75]) şi de Constantinescu şi Mârza în 1980 [34].

În 1997, Romplus a lansat o versiune bazată pe catalogul Constantinescu-Mârza, care este constant actualizată pe pagina de internet a Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului (http://www.infp.ro/catalog-seismic) [59].

Cataloagele existente au fost realizate în mare parte pe surse:

- cataloage rusești;

- documente în limba maghiară şi germană din Transilvania;

- scrieri bisericești.

Cataloagele pot fi împărţite în cataloage separate corespunzătoare diferitelor regiuni seismice din România, dar majoritatea evenimentelor din cataloage se referă la cutremure

19

din zona Vrancea. În continuare, se vor prezenta şi analiza cataloagele istorice de cutremure doar pentru sursa Vrancea, acesta fiind şi subiectul acestei lucrări.

1.3.1. Cutremure Vrâncene istorice înainte de 1900

Tabel 1.5. Catalogul istoric al cutremurelor Vrâncene (MG-R ≥ 6.5) în perioada 984-1900 [75]

Nr. Data zz.ll.aaaa

Ora hh:mm:ss

Intensitatea, I0 Magnitudine, MG-R Sursa

Radu Alții Radu Alții 1 984 8 6.7 CM 2 15.08.1038 8.5 6.9 RT,CM 3 05.02.1107 03:00 8 8/CM 6.7 6.2/KS R, KS 4 01.04.1170 8 8.5/CM 6.7 7.0/KS KS 5 13.02.1196 07: 8/9 9/CM (6.7)7.2 7.0/KS KS 6 10.05.1230 07: 9* 8.5/CM (6.9)7.3 7.1/KS N, R, KS 7 07.02.1258 15: 8 6.7 RT, CM 8 1327 ± 1 8 6.7 7.0/KS KS 9 10.10.1446 04: 8 8.5/CM 6.7 7.3/KS KS 10 29.08.1471 10-11: 9* 8/9 KS (6.7)7.4 7.1/KS R 11 08.11.1516 12: 9 8/KS (6.8)7.2 6.8/KS R, RT, KS 12 1521 8 6.7 RT 13 19.07.1545 08-09: 8 7/KS 6.7 6.2/KS RT, R, KS 14 15.08.1569 8 7/KS 6.7 6.2/KS R,RT 15 10.08.1590 20: 8.5 8/KS 6.9 6.8/KS R,RT 16 24.12.1605 15-16: 8 6.7 şocul principal R, RT 17 08.11.1620 13-14: 9 8/KS (6.9)7.2 6.5/KS R, RT 18 04.04.1628 01: 8 6.7 RT 19 19.08.1681 00-01: 9 (6.7)7.4 6.8/KS CM, R, RT 20 1683 8.5 6.9 RT

21 31.05 /

11.06.1738 10-11: 9 (6.9)7.4 şocul principal R, RT

22 06.04.1790 19:29 8 6.7 6.9/KS R, RT 23 26.10.1802 10:55 9 7.5 (7.5)7.6 7.4/KS R, KS 24 26.11.1829 1:40 7/8 8/9SKH 6.4 6.9/KS R, KS 25 23.01.1838 18:45 8 9/CM 6.7 6.9/KS R, KS

Abrevierea denumirii surselor:

R Cataloagele Radu, C., 1971, 1974

RT Catalogul Radu, C., Torro, E., 1986

CM Catalogul Constantinescu și Mârza, 1980

KS Catalogul Kondorskaya, N. V., Shebalin, N.V., 1977

SKH Shebalin, N. V., Karnic, V., Hadzievski, D., 1974

Unele pagini de internet amintesc de un cutremur: ,,August 815: cutremure puternice, timp de 5 zile, din Balcani până la Carpaţi, însoţite de distrugeri grave’’, fără a preciza sursa.

În continuare sunt prezentate descrieri succinte ale unor cutremure reprezentative din această perioadă, preluate din lucrarea ,,Cutremure istorice majore în România’’, Lungu et al. [74].

20

1 Aprilie 1170 (MS = 6.7-7.0)

Cutremur din Vrancea simțit în Ungaria, Polonia, Cehia și până în Suedia.

13 Februarie 1196 (MS = 7.0-7.2)

Cutremur puternic simțit la Kiev.

10 Mai 1230 (MS = 7.1-7.3)

Cutremur puternic notat de cronicarii din Kiev.

29 August 1471 (MS = 7.1-7.4)

Cutremur puternic din Vrancea consemnat de toți cronicarii Moldovei. Crăpături mari în pământ în Moldova (un sat s-ar fi înecat cu oameni, cu case şi animale) în Valahia ,,s-a deschis pământul”. La Brașov multe case s-au prăbușit parțial sau total. Biserica Neagră avariată. Avarii mari şi în satele din jur, în Secuime şi Transilvania. A fost simțit şi la Cetatea Albă.

10 August 1590 (MS = 6.8-6.9)

Cutremur din Vrancea. Case avariate la Brașov, Râșnov, Ghimbav unde au sunat şi clopotele. În Ciuc o mănăstire distrusă. A fost simțit în toată Transilvania. Însemnat la Mediaș şi Sibiu.

11 Iunie 1738 (MS = 6.9-7.4)

,,Cutremur catastrofal pe o suprafață: Valahia, Moldova şi Transilvania. Mari distrugeri au fost la Iaşi - 15 case, 15 turnuri, 11 mănăstiri şi o clopotniţă. Râurile au ieşit din maluri. În București s-au distrus multe clădiri. Cutremurul s-a simțit la Sibiu, Sfântu Gheorghe, Focșani, Buzău. Cutremurul a fost mai puternic în Moldova şi s-a simțit şi în Ucraina”, Evseev.

26 Octombrie 1802 (MS = 7.5-7.6)

,,Pământul se clătina şi se ondula, […], şi se derimau clădirile, cele de atâta vreme mari şi însemnate, din cauza puternicii sguduituri s-au derimat în tot locul şi s-au împraştiat”.

manuscris în grecește, atribuit lui Alexandru Văcărescu, citat în Ștefănescu Gr., 1901. ,,Cutremurele de pământ în Romania în timp de 1391 ani, de la 455 pana la 1846”, Analele Academiei Romane.

Este considerat a fi cel mai puternic cutremur generat de sursa Vrancea din ultimele sute de ani [74]. Nu există date despre numărul de morți sau răniţi, dar există informații importante despre distrugeri şi avarii.

Astfel, la București s-au prăbușit turlele şi clopotnițele bisericilor, câteva biserici au fost distruse (printre care şi biserica Sf. Spiridon şi mănăstirea Cotroceni), jumătate din Turnul Colţea, s-a prăbușit, majoritatea conacelor boierești au suferit avarii grave şi multe case s-au dărâmat. De asemenea în multe locuri în oraș a apărut fenomenul de lichefiere.

21

Cel mai puternic, cutremurul s-a simțit în Hăghig, unde s-a dărâmat până la temelie castelul, biserica reformată, turnul, multe clădiri. Durata cutremurului 4-5 minute. În pământ au apărut crăpături din care a izbucnit apa. Râurile s-au umplut cu apă şi mai multe locuri au ieșit din maluri. Cutremurul s-a simțit la Sighișoara, Timișoara, Iași, Prejmer şi alte orașe din România. Pe teritoriul Ucrainei cutremurul a fost mai puternic simțit în vecinătatea Moldovei, la Cernăuți, unde au fost distruse câteva case şi a pricinuit mari pagube.

a) înainte de cutremurul din 1802; b) după cutremurul din 1838

Figura 1.11. Turnul Colțea înainte şi după cutremurele din 1802 şi 1838 [33]

26 Noiembrie 1829 (MS = 6.9)

,,Mercuri noaptea […] s’a întâmplat în capitala nostra un mare cutremur, […] nu este casa în Bucuresci, care sa nu fi simțit ceva paguba: tote zidurile au crepat, pe alocurea s’au derimat; tavanuri, coșuri şi sobe au cadut”.

Curierul Roman, Bucuresci, No. 15/27 Noemvrie 1829

Cutremurul este descris ca fiind aproape ca cel din 1802, încă proaspăt în memoria oamenilor. Totuși nu se raportează distrugeri importante. Din nou Bucureștiul a suferit mai mult, majoritatea zidurilor s-au crăpat, unele chiar s-au prăbușit, au căzut tavane şi coşuri de fum, o pivniță s-a umplut cu apă (probabil datorită lichefierii). Documentele indică 115 case devenite nelocuibile şi 15 care au fost puternic afectate, fiind ulterior dărâmate.

La Câmpina o biserica s-a prăbușit. În satul Pietra-Lovii (județul Săcuienilor) au fost distruse 5 case, iar în satul Clatinena a murit un om. La Sibiu au fost zidurile crăpate, la Mediaș clopotele au sunat singure, iar la Iași mai multe ziduri s-au crăpat şi unele s-au prăbușit. Se menționează şi distrugeri în zona dintre Prut şi Nistru.

Cutremurul a fost resimțit pe o arie întinsă: toată Transilvania, şi în Banat până la Tisa, în Moldova, în sudul Poloniei, în Ukraina la Kiew şi Ekaterinoslav şi spre în Bulgaria.

22

23 Ianuarie 1838 (MS = 6.9-7.3)

,,Tot orașul (n.n București) era intr’o stare de spaimă fără margini, din tote părţile se audiau strigături, țipete şi vaete de oameni înspăimântaţi şi de aceia cari plângeau ori dărimarea caselor lor, ori perderea vieţii vre-unui prieten, ruda sau soţ.“

Cotidianul ,,Romania”, Bucuresci, No. 15 ianuarie 1838.

Pentru acest cutremur există mărturii mai amănunțite decât în cazuri precedente, în special pentru București şi pentru zona epicentrală.

În București, un raport al şefului poliţiei din a doua zi după cutremur menţionează: 8 morţi, 14 răniţi şi 36 de case dărâmate. Multe alte clădiri (în special cele masive) printre care şi palatul domnitorului au fost puternic avariate, devenind de nelocuit. În zona bisericii Sf. Gheorghe un zid s-a prăbușit avariind mai multe clădiri, clopotnița bisericii s-a crăpat şi s-a lăsat pe o parte. Puţinele clădiri din oraș au rămas necrăpate. Se menționează şi un caz în care sub o casă pământul s-a crăpat şi a ieșit apa (lichefiere).

Prin prăbușirea masivă de roci, râul Bicaz a fost blocat spre Transilvania şi astfel s-a format lacul Ghilcoş (lacul Roşu). În judetul Buzău, pe malul râului Buzău, sunt semnalate crăpături în pământ şi lichefiere. În zona Rogozu, de lângă satul Malurile, lichefierea a fost atât de puternică încât apa a ajuns până la brâu. Tot lângă satul Malurile a fost semnalată şi o crăpătură de 1 kilometru 700 metri largă de ,,8-20 degete”.

Un document de mare interes este raportul făcut de inginerul Gustav Schuller, Consilier pentru mine al marelui duce de Saxa, inginer care se afla din întâmplare în Valahia, şi care fusese rugat de guvernul ţării să studieze regiunea cea mai afectată. Acesta indică faptul că seismul a atins intensitatea sa maximă între Munţii Vrancei, Focşani, Siret şi Râmnicu-Sărat. Mai multe sate complet devastate din această regiune şi crăpăturile solului indică o intensitate de gradul IX.

Surpările de teren care s-au produs în timpul acestui cutremur sunt indicate de Schuller ca având axa lor longitudinală paralelă cu axa munţilor. Mai rezultă din raportul lui Schuller că direcţia cutremurului a fost orientată de la NE spre SV.

Cutremurul a fost resimţit pe o arie foarte extinsă în Europa: în Ucraina, Polonia, în Bulgaria până la sud de Balcani, în Tracia până la Constantinopole şi chiar la Scutari şi spre Vest în toată Ungaria și Italia de Nord-Est.

1.3.2. Cutremure Vrâncene istorice după 1900

Cel mai complet catalog istoric pentru zona Vrancea este catalogul Radu, fiind de trei ori mai voluminos decât celelalte, dar majoritatea evenimentelor importante sunt incluse şi în catalogul Constantinescu şi Mârza [34].

Pentru perioada secolului XX se prezintă în Tabelul 1.6 catalogul cutremurelor Vrâncene, cu MG-R≥6.3, publicat de Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului, INFP.

23

Tabel 1.6. Catalogul cutremurelor Vrâncene după 1900 (Mw ≥ 6.3), INFP

Nr. Data Ora Lat.

N° Long.

E°

Adancimea focarului

(km)

Intensitatea, I0

Magnitudinea, Mw zz.ll.aaaa hh:mm:ss

1 13.09.1903 8:02:07 45.7 26.6 70 7 6.3

2 06.02.1904 2:49 45.7 26.6 75 6 6.6

3 06.10.1908 21:39:08 45.7 26.5 125 8 6.8

4 25.05.1912 18:01:07 45.7 27.2 90 7 6.7

5 29.03.1934 20:06:51 45.8 26.5 90 7 6.6

6 10.11.1940 1:39:07 45.8 26.7 150 9 7.7

7 07.09.1945 15:48:26 45.9 26.5 80 7/8 6.8

8 09.12.1945 6:08:45 45.7 26.8 80 7 6.5

9 29.05.1948 4:48:58 45.8 26.5 130 6/7 6.3

10 04.03.1977 19:22:15 45.34 26.3 94 7/9 7.4

11 30.08.1986 21:28:37 45.53 26.47 131 8 7.1

12 30.05.1990 10:40:06 45.82 26.9 91 8 6.9

13 31.05.1990 0:17:49 45.83 26.89 79 7 6.4

Şi pentru această perioadă, autorul a preferat descrierea evenimentelor seismice majore prezentată de Lungu et al. [74].

10 Noiembrie 1940 (Mw=7.7)

,,Cutremurul de pământ din 10 Noiembrie 1940 a presarăt ruine pe tot teritoriul României şi a aruncat doliu pe popor”

Comptes rendus des Seances de l’Academie des Sciences de Roumanie - ,,Numero consacre aux recherches sur le tremblement de terre du 10 Novembre 1940 en Roumanie”, Tome V, Numero 3, Mai-Juin, Cartea Românească, București, pp. 177-288, 1941.

Cutremurul s-a resimțit pe mai mult de 2 milioane de kilometri pătrați. În România au fost identificate două zone de intensitate maximă: o regiune care se întinde între Panciu şi Focşani, spre Tecuci şi Corod, până la Bereşti şi o a doua regiune care se întinde de la Câmpina la Bucureşti, în Câmpia Română. Se consideră că în cele două regiuni intensitatea seismului a depăşit peste tot gradul VIII pe scara Mercalli-Sieberg, apropiindu-se mai mult de gradul IX pe care se pare că l-a depăşit la Câmpina, Focşani, Tecuci, Bereşti şi într-un mare număr de sate din aceste regiuni, maximul găsindu-se la Panciu unde intensitatea estimată a fost X.

Ziarul Timpul din 12 Nov. 1940 informează că în Panciu n-a mai ramas nicio casă în picioare şi că din oraşul Panciu n-a rămas decât o grămadă de moloz.

Comunicatul Consiliului de Miniştrii din 11 noiembrie subliniază distrugeri semnificative în Bucureşti, Valea Prahovei, Galaţi, Focşani, Turnu-Măgurele, Cîmpulung, Tîrgovişte (istoricul turn Chindia grav avariat), Mizil, Râmnicul Sărat, Tecuci, Bârlad, Iaşi, Brăila. Se menţionează că până în seara zilei de 10 Noiembrie se înregistraseră 267 morţi şi 476 răniţi.

24

Figura 1.12. Imagini din Panciu şi Adjud, după cutremurul din 1940 [119]

În Bucureşti cea mai semnificativă distrugere a fost prăbuşirea completă a Blocului Carlton, cea mai înaltă construcţie din beton armat din România la acel moment (47 m, 12 etaje). Până la 24 Noiembrie din dărâmăturile Carltonului au fost scoşi 136 de morţi. O mare parte dintre blocurile din beton armat înalte (peste 9 etaje) au suferit avarii importante: Belvedere, Wilson, Lengyel, Pherekide, Broşteni, Gălăşescu.

Figura 1.13. Blocul Carlton, prăbuțit la cutremurul din 1940

Cutremurul din 10 noiembrie 1940 a condus la introducerea în 1941 a primelor reguli de proiectare antiseismică din România, a permis observarea importanţei condiţiilor locale de teren, a impulsionat cercetarea şi practica în domeniul consolidării construcţiilor avariate.

4 Martie 1977 (Mw=7.4)

“Într-adevăr geologii şi seismologii au de studiat un cutremur fascinant”

(Berg G.V., 1977. Earthquake în România, March 4, 1977. A preliminary report to Earthquake Engineering Research Institute, 52 p)

Cutremurul din 4 Martie 1977 este cel mai distrugător cutremur din istoria României.

Cutremurul:

• 1578 de victime, din care 1424 în Bucureşti; • 11221 oameni răniţi, din care 7598 în Bucureşti; • 33000 de apartamente din blocuri înalte şi case de locuit standard distruse sau grav

avariate; • 374 de grădiniţe, creşe, şcoli distruse şi alte 1992 grav avariate;

25

• 6 universităţi distruse şi alte 60 avariate; • 1 orfelinat distrus şi alte 15 avariate; • 11 spitale distruse şi alte 2288 spitale şi 220 de policlinici avariate; • 400 de instituţii culturale (teatre, muzee, etc.) avariate; • 763 de fabrici avariate; • mai mult de 200000 de persoane afectate direct;

(Fattal, G., Simiu, E., Culver, Ch. - ,,Observation on the behavior of the buildings in the Romanian earthquake of March 4, 1977’’, U.S. Dept of Commerce, Sept., NBS Special Publication 490, pp. 160, 1977)

În continuare se vor exemplifica efectelor cutremurului din 4 Martie 1977 prin prezentarea unor degradări tipice ale clădirilor, în special la clădiri de locuit din București.

Clădiri în cadre de beton armat, înalte, >P+4E, construite înainte de 1940, prăbușite

Blocul de locuințe ,,Scala’’, localizat pe B-dul Bălcescu, nr. 35, construit în 1937 cu structura de rezistență din beton armat, cu un regim de înălțime P+10E și cuprinzând 71 de apartamente, întră în categoria clădirilor cu o comportare total necorespunzătoare la acțiunea cutremurului din 1977. Colapsul se datorează, ca și în cazul celorlalte clădiri construite înainte de 1940 și prăbușite, unei conlucrări între diferiți factori: lipsa unei concepții de conformare și asigurare antiseismică, acțiunea cutremurului anterior, din 1940 și consolidarea ulterioară insuficientă, dar și eventuale erori de execuție.

Figura 1.14. Prăbușirea blocului de locuințe ,,Scala’’

26

Un alt caz de avariere foarte gravă este cel al blocului de locuințe din str. Austrului, nr. 2, structură din beton armat construită înainte de 1940 și cu un regim de înălțime P+8E. Spre deosebire de blocul Scala, acest imobil a suferit doar un colaps parțial datorat degradărilor stâlpilor de la nivelul parterului - cedare la forță tăietoare și la compresiune din încovoiere, ilustrată în Figura 1.15. Ulterior, avarierile suferite au impus demolarea întregii clădiri.

Colaps parțial - imagine după cutremur Stâlp de beton armat avariat

Figura 1.15. Bloc de locuințe din beton armat, P+8E, str. Austrului, nr. 2, construit înainte de 1940 și demolat ulterior datorită degradărilor excesive ale stâlpilor parterului

Colapsul parțial al parterului flexibil

Cutremurul din 4 martie 1977 a evidenţiat două cazuri de cedări ale structurilor provocate de conformarea structurală necorespunzătoare de la nivelul parterului: blocul ,,Wilson’’, situat pe B-dul Bălcescu, nr. 25 şi tronsonul A al blocului nr. 30 din Şos. Ştefan cel Mare, nr. 33 (la intersecție cu str. Lizeanu).

Blocul de locuințe Wilson, o emblemă a perioadei interbelice, a fost construit în 1933 pe o structură din beton armat, de înălțime P+(9÷11)E. Acțiunea seismică a produs o prăbușire pe verticală cu un nivel al colţului clădirii, ca urmare a ruperii stâlpilor de la nivelul parterului. În Figura 1.16 se observă balcoanele laterale înclinate, care reazemă cu un capăt pe părțile clădirii rămase în situația inițială, iar cu celălalt pe porțiunea de colț, coborâtă pe verticală cu un nivel [10].

Construit în anii 1961-1962, blocul de locuințe nr. 30 din Şos. Ştefan cel Mare avea o structură de rezistenţă alcătuită dintr-un parter flexibil cu stâlpi de beton armat şi un sistem

27

mai rigid cu diafragme monolite la etaje, de tip celular. La cutremurul din 1977, capătul vestic al tronsonului A, dinspre str. Lizeanu a fost dislocat, rezultând un corp distinct de clădire, cu structura practic nedeformată şi având dimensiuni în plan de 10x10m.

Distrugerea s-a realizat prin cedarea primelor două niveluri din această porțiune, desprinderea pe întreaga înălțime şi prăbușirea pe verticală cu două niveluri prin coborârea parterului şi etajului I în subsol. Această desprindere şi prăbușire s-a produs ca urmare a ruperii stâlpilor de la parter, iar în timpul cedării, corpul dislocat a antrenat şi planșeele adiacente, provocând ruperea podestelor scării de acces şi a planșeelor [10].

Blocul Wilson, B-dul Bălcescu, nr. 25, construit înainte de 1940

Bloc 30, tronson A, Şos. Ştefan cel Mare, construit în anii ’60

Figura 1.16. Colapsul parțial al parterului flexibil

Majoritatea stâlpilor parterului s-au comportat ca fiind încastrați în pereții subsolului şi în diafragmele de beton armat care porneau de la planșeul peste parter, fiind inevitabil fenomenul de formare a articulațiilor plastice la extremitățile acestor stâlpi. Astfel, comportarea construcției la cutremur a depins de caracteristicile de ductilitate şi de rezistenţă la forța tăietoare a stâlpilor parterului. În general, se constată că o asemenea conformare structurală, cu stâlpi la parter şi diafragme la etaje, prezintă o variație bruscă de rezistenţă şi rigiditate pe verticală, având ca efect concentrarea solicitărilor orizontale la parter, precum şi o comportare antiseismică nesatisfăcătoare.

28

Degradări ale clădirilor construite înainte de 1977

Sunt prezentate degradări ale unor structuri din cadre și pereți structurali de beton armat, întâlnite mai ales la clădiri din cartierul Militari.

a) Fisuri in zidăria cadrelor de beton armat b) Fractura unui perete structural din beton armat

Figura 1.17. Degradări observate la clădiri înalte din beton armat, din zona Militari, construite înainte de 1977

Pe lângă degradările produse elementelor structurale, cutremurul din 4 martie 1977 a afectat implicit și elemente nestructurale, și anume panourile de zidărie ale clădirilor în cadre de beton armat.

Degradările pereților de compartimentare și fațadă prezintă o varietate mare de forme și configurații, în funcție de diferiți factori care au determinat comportarea acestora. Astfel la zidăriile structurilor din cadre de beton armat, construite după 1963 s-au observat fisuri superficiale în tencuială sau fisuri de separație pe conturul panourilor de zidărie de structura de beton armat, fisuri și crăpături pătrunse, înclinate la 45°, simple sau în forma de X și mai rar, dislocări locale și chiar prăbușiri parțiale sau totale ale zidăriei. Figura 1.17.a) ilustrează fisuri orizontale și înclinate în pereții de fațadă, manifestate la o clădire înaltă din cartierul Militari.

Figura 1.17.b) prezintă o avariere structurală a unui perete structural din beton armat, caracterizată prin ruperea casantă din zona comprimată de la capătul superior al diafragmei, manifestată prin zdrobirea și expulzarea betonului, flambarea armăturilor longitudinale și desfacerea celor transversale. Acest tip de degradare, mai puțin frecventă, dar mai periculoasă, s-a produs sub efectul conjugat al eforturilor de compresiune, determinate de încărcările verticale și de momentul încovoietor și a celor produse de forța tăietoare [10].

29

Degradări ale structurilor din zidărie portantă

Clădirile din zidărie portantă au prezentat în general degradări destul de grave, și anume: fracturi ale zidăriei la 45° sau în formă de X, avarierea severă a buiandrugilor de deasupra golurilor din pereți, dislocări şi expulzări de zidărie din torsiune la colţurile clădirii.

Primul caz prezentat este cel al palatului în care își avea sediul Facultatea de Medicină din București, clădire construită la începutul secolului XX. În partea stânga a imaginilor din Figura 1.18 se observă prăbușirea parțială a acoperișului corpului central, iar în partea dreapta crăpături cu planuri de rupere înclinate la 45° la pereții de zidărie ai unui corp alăturat.

Figura 1.18. Clădirea Facultăţii de Medicină din București, construită înainte de 1900 - degradări la nivelul acoperișului și la pereții de fațadă [109]

Și clădirile de cult au suferit pagube serioase, printre care amintim prăbușirea turlei bisericii vechi Sfântul Elefterie, exemplificată în Figura 1.19.

Figura 1.19. Colapsul turlei Bisericii Sfântul Elefterie din București

30

30 August 1986 (Mw = 7.1)

Avarii (de gradul VIII) în zona Focşani-Bârlad, incluzând prăbuşirea unei biserici. Cutremurul s-a simţit (gradul VII) în Bucureşti. Două persoane au fost ucise, 558 rănite şi în jur de 55000 de persoane au rămas fără adăpost, lăsând peste 12500 persoane fără adăpost în zona Chişinău-Kagul, URSS. S-a simţit (VII) în nordul Bulgariei; (V) în zona Skopie şi Iugoslavia, (IV) la Simferopol şi Kiev, URSS şi Belgrad, Iugoslavia; (III) la Moscova, URSS şi Titograd, Iugoslavia. S-a simţit în centrul şi estul Ungariei. S-a simţit de asemenea în Grecia, Turcia, sudul Italiei şi estul Poloniei.

(National Earthquake Information Centre, World Data Centre for Seismology, Denver, S.U.A, http://www.neic.cr.usgs.gov)

30 Mai 1990 (Mw=6.9)

Nouă persoane au fost ucise, mai mult de 700 rănite şi avarii severe în zona Bucureşti - Brăila - Braşov. Patru persoane au fost ucise, unele rănite şi multe clădiri avariate în Moldova, URSS. O persoană a murit de atac de cord şi avarii extinse în nordul Bulgariei. S-a simţit (cu gradul VI) la Silistra şi (V) la Sofia, Bulgaria. S-a simțit (VI) la Chişinău; (IV) la Kiev, Lvov, Moscova, Rostov, Sochi şi Uzhgorod; (III) la Savropol şi Leningrad, URSS. S-a simţit de asemenea în Grecia, Polonia, Turcia şi Iugoslavia.


31 Mai 1990 (Mw=6.4)

Avarii suplimentare în România. Simţit (gradul V) în nordul Bulgariei şi la Chişinău, URSS. Simţit pretutindeni în Bulgaria şi în unele părti ale Yugoslaviei. De asemenea, simţit la Lvov, URSS şi Istanbul, Turcia.


Din cataloagele istorice ale cutremurelor prezentate, putem foarte uşor observa că, în fiecare secol, în Vrancea se produc numeroase cutremure de magnitudine mică şi medie, dar şi seisme mai puternice, uneori cu caracter catastrofal.

În medie, sursa seismică Vrancea produce:

� 4 sau 5 seisme mai importante în fiecare secol MG-R ≥ 6.7;

� 10 seisme cu 6.0 ≤ MG-R ≤ 6.6;

� peste 100 de cutremure mai slabe, cu 5.0 ≤ MG-R < 6.0.

31

Figura 1.20. Repartiţia cutremurelor începând cu anul 1900, MG-R≥5.0

Aşa cum evidentiază şi tabelelul de mai jos, în secolul XX s-a manifestat cea mai puternică activitate seismică a sursei Vrancea.

Tabel 1.7. Numărul cutremurelor cu I0 ≥ 7.0 şi I0 ≥ 9.0 [70]

Intensitate epicentrală (MSK)

Catalog istoric de cutremure

984-1900 1901-2000

I0 ≥ 9.0 1 2

I0 ≥ 7.0 10 16

Utilizarea intensității seismice Mercalli Modificată (MM) nu este indicată pentru Europa de Est, unde intensitatea utilizată în mod frecvent este MSK [1], iar corespondenţa dintre ele este exemplificată în Tabelul 1.8.

Tabel 1.8. Corespondenţa între scările de intensităţi seismice MM şi MSK şi acceleraţia maximă a terenului, PGA [72]

PGA/g (Bolt)

Intensitatea MM [grade]

Intensitatea MSK [grade]

PGA/g cod sovietic

(SNIP II-7-81)

PGA/g cod românesc

(P100-92)

0.03 - 0.04 V

VI 0.05 0.08 0.06 - 0.07 VI

VII 0.10 0.12 0.16

0.10 - 0.15 VII VIII 0.20

0.20 0.25

0.25 - 0.30 VIII IX 0.40 0.32

0.50 - 0.55 IX

0

5

10

15

20

Num

ăr d

e c

utre

mur

e

Interval de timp1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

32

Prima scară de magnitudini a fost definită în 1935 de către Charles Richter şi Beno Gutenberg, în cadrul Institutului de Tehnologie din California pentru a măsura puterea cutremurelelor crustale din sudul Californiei. Potrivit lui Richter magnitudinea corespunde logaritmului măsurării amplitudinii undelor de volum (de tip P și S), la 100 km de epicentru.

Scara Richter, gradată de la 1 la 9, este o scară logaritmică, iar o modificare de un grad pe scara Richter este corelată cu o modificare de 10 ori a amplitudinii undelor seismice și de aproximativ 30 de ori a energiei eliberate de cutremur. Alte scări de magnitudini se bazează pe amplitudinile diferitelor unde seismice: Ms pe undele de suprafaţă, în timp ce undele de volum sunt caracterizate de mb.

Scara de magnitudine a momentului seismic, Mw, elaborată în anii ’70 de Kanamori pentru a înlocui scara de magnitudine Richter, servește la măsurarea magnitudinii cutremurelor, în funcție de energia eliberată.

Relaţia de recurenţă a magnitudinilor după Gutenberg-Richter este:

log �� ∗ ��1.1� unde: n(≥M) reprezintă numărul mediu într-un an de evenimente seismice având o magnitudine egală sau mai mare decât M;

a şi b sunt coeficienţii care se calibrează din date.

Numărul mediu într-un an de cutremure din sursa Vrancea, cu o magnitudine egală sau mai mare decât Mw poate fi estimată cu relația:

log � �� 3.76 � 0.73��1.2�

Figura 1.21. Relaţia de recurenţă a magnitudinilor pentru sursa Vrancea, Mw ≥ 6.3 [81]

33

Valorile ariei (SRA) și lungimii (SRL) suprafeței de rupere din ecuațiile Wells și Coppersmith [120] pot fi utilizate pentru a estima magnitudinea maxim credibilă a sursei Vrancea.

Astfel s-a estimat magnitudinea moment maxim credibilă a sursei Vrancea cu o valoare de Mw,max = 8.1, exemplificată in Tabelul 1.9.

Tabel 1.9. Aplicarea ecuaţiilor Wells & Coppersmith la sursa Vrancea (valori medii) [114]

M Mw Cutremur SRA

experimental [km2]

Ec. Wells și Coppersmith

log SRA=-3.42 + 0.90Mw log SRL=-3.55 + 0.74Mw

SRA [km2] SRL [km]

6.7 7.0 30 Mai 1990 11001) 759 43

7.0 7.2 30 August 1986 14001) 1148 60

7.2 7.5 4 Martie 1977 23312) 2138 100

8.1 Max. credibilă - - 278

1) citat în Tavera (1991) 2) Enescu et al. (1982)

Pentru aplicaţiile inginereşti se recomandă utilizarea relaţiei 1.2 în forma modificată de Hwang şi Huo [56] pentru a satisface proprietăţile unei repartiţii de probabilitate. Formula de recurenţă pentru evenimente situate în intervalul de magnitudini (M0, Mmax) este:

�� !"#� �� !"#� $� �1.3� unde: M0 este magnitudinea minimă considerată în analiză;

Mmax este magnitudinea maximă credibilă a sursei.

α = a*ln10

β= b*ln10

Intervalul mediu de recurenţă, în ani, al unui cutremur de magnitudine egală sau mai mare decât M este inversul numărului n(≥M):

%�� &�'�� 1.4� Elnashai şi Lungu [42] aplică relaţia propusă de Hwang şi Huo [56] pentru sursa Vrancea astfel:

�� ).*+,��.*)-�. 1 � ��.*)-�).��.�1 � ��.*)-�).��*./� �1.5�

34

Tabel 1.10. Intervale medii de recurenţă (IMR) pentru magnitudinile sursei Vrancea, [81]

Data MGR Mw IMR [ani],

conform ec. 1.5 IMR [ani],

conform ec. 1.2

8.1 - 150

8.0 475 778 127

7.9 356 107

10 Noiembrie 1940

7.8 217 91

7.4 7.7 148 76

7.6 100 108 65

4 Martie 1977 7.2 7.5 82 55

7.4 63 46

30 August 1986

7.3 50 50 37

7.0 7.2 40 33

30 Mai 1990 6.7 7.0 26 23

recomandate a fi utilizate Pentru București, intervalele medii de recurenţă : 100 ani, probabilități de depăşire în 50 de ani225 ani și 475 ani corespund unor și unor valori de vârf

ale accelerației terenului, exprimate în Tabelul 1.11.

Tabel 1.11. Intervale medii de recurenţă (IMR) ale valorii de vârf a accelerației orizontale a terenului

IMR [ani] Probabilitate de depăşire în 50 ani ag

100 40 % 0.24 g

225 20 % 0.30 g

475 10 % 0.36 g

Actualul cod de proiectare seismică P100-1/2006, prevede o valoare vârf a accelerației orizontale a terenului pentru București egală cu 0.24g, pentru cutremure având intervalul mediu de recurență IMR = 100 ani și o probabilitate de depăşire de 40% în 50 ani.

1.4. Impactul regional al cutremurelor Vrâncene

Sursa Vrancea domină hazardul seismic nu numai în România, ci şi în Republica Moldova, Bulgaria, Ucraina și chiar Rusia, aspecte prezentate în detaliu în capitolele anterioare.

Analiza cutremurelor Vrâncene a făcut obiectul a numeroase cercetări științifice publicate în articole și cărți de referință, nu numai de către autori romîni, ci și de cercetători din zonele învecintate și afectate direct de acțiunea cutremurelor Vrâncene.

În continuare se vor prezenta câteva documente dedicate cercetărilor seismice sursei Vrancea și a efectelor cutremurelor Vrâncene.

Cutremurul din 10 noiembrie 1940 a condus la introducerea în 1941 a primelor reguli de proiectare antiseismică din România, a permis observarea importanţei condiţiilor locale de teren, a impulsionat cercetarea şi practica în domeniul consolidării construcţiilor avariate.

35

Academia de Științe din România tratează mișcarea seismică din 1940 într-un număr dedicat: ,,Numero consacre aux recherches sur le tremblement de terre du 10 Novembre

1940 en Roumanie” [31], publicat în limba franceză. Sunt prezentate în detaliu aspecte geografice, geologice și seismice din regiunea epicentrului, efectele de la suprafața terenului, și cu precădere urmările asupra clădirilor din toate zonele afectate.

Printre primele documente ce tratează problema consolidării structurilor din beton armat se numără lucrarea prof. ing. Mihail Hangan: ,,Consolidări de fundații și construcții beton armat’’, publicată în anul 1945 de Buletinul Societăţii Politehnice din România [55].

Analizând efectele cutremurului din 1940 asupra clădirilor de beton armat, dar și unele defecte de proiectare și execuție observate, autorul propune soluții de consolidare pentru diferite elemente: stâlpi, grinzi, plăci, balcoane în consolă și bolți subțiri. Pentru terenuri de fundații sunt analizate injectările de cimenturi și de substanțe chimice, o importanță deosebită acordându-se fundațiilor de beton simplu dezagregate. Fiecare procedeu de consolidare conține descrierea metodei de lucru și este însoțit de exemple ilustrate edificatoare.

Comptes rendus des Seances de l’Academie des Sciences de Roumanie, Numero consacre aux recherches sur le tremblement de terre du 10 Novembre 1940 en Roumanie, Tome V,

Numero 3, 1941.

Mihail Hangan - Consolidări de fundații și construcții de beton armat, Buletinul Societăţii Politehnice din România, anul LIX, nr. 1-4, 1945.

Figura 1.22. Documente care tratează cutremurul din 1940

Efectele devastatoare asupra construcțiilor a impus ca Institutul Proiect București să organizeze în 1978 ,,Sesiunea Tehnico Științifică - Probleme actuale și de perspectivă în

proiectarea și realizarea structurilor de rezistență la clădirile de locuit’’ [63]. Diversele institute de cercetare, proiectare și trusturi de construcții-montaj și-au prezentat rezulattele cercetărilor privind analiza comportării structurilor la cutremur și a soluțiilor de consolidare adoptate.

36

Rezultatele cercetărilor seismologice: activitatea seismică a sursei Vrancea, parametrii sursei, mecanismul de focar, harta macroseismică și efectele macroseismice, efectuate asupra cutremurului 1977 sunt cuprinse în volumul ,,Cercetări seismologice

asupra cutremurului din 4 martie 1977’’ publicat de Centrul de Fizica Pământului și Seismologie [28].

Institutul Proiect București - Probleme actuale și de perspectivă în proiectarea și realizarea structurilor de rezistență la clădirile de locuit, Sesiunea Tehnico-Științifică, 1978.

Centrul de Fizica Pământului și Seismologie - Cercetări seismologice asupra cutremurului din 4 martie 1977, Editori: Cornea, I., Radu, C., 1979.

Figura 1.23. Cărți de referință privind cutremurul din 4 martie 1977

Datorită particularităților sale, cutremurul din 1977 a atras atenția comunității internaționale. Cercetătorii americani au publicat un raport în 1980: ,,Earthquake in Romania

March 4, 1977’’, în care sunt analizați parametrii mișcării seismice, degradările clădirilor produse în București, dar și modificarea prevederilor de proiectare antiseismică din codurile romanești, impusă de către cutremur [15].

Academia de Științe din URSS a editat un volum intitulat ,,Cutremurul din Carpați de la 4 martie 1977 și consecințele lui ”[86], în care sunt descrise straturile geologice, mecanismele de generare și propagare, dar și efectele de la suprafață.

Cutremurul din 1977 a fost relatat și de cercetătorii bulgari în ,,Cutremurul Vrâncean

din 1977. Efectele lui în Republica Populară Bulgaria” [96]. Sunt descrise în detaliu distrugerile provocate tipurilor de sisteme structurale, dar este prezentată și o analiză a caracteristicilor spectrale ale mișcării seismice. Vulnerabilitatea observată a structurilor din Bulgaria este ilustrată prin numeroase imagini.

37

Earthquake in Romania March 4, 1977, National Research Council and Earthquake Engineering Research, Washington D.C., 1980

Carpatscoe Zemletresenie Cetviortoe Marta 1977 i Ievi Posledstia, Akademlya Nauk SSSR, Moscova, 1980

Figura 1.24. Documente din SUA și Rusia care analizează cutremurul din 4 martie 1977

Drumea et. al [40] prezintă în lucrarea ,,Cutremurul din Carpați din 1986’’, publicată în limba rusă, efectele distrugătoare asupra teritoriului Republicii Moldova ale cutremurului din 30 August 1986, produs în zona Vrancea. Sunt semnalați parametrii seismici din zona de propagare și sunt prezentate avariile produse clădirilor, realizându-se și o comparație cu cele produse de cutremurul din 1977.

Zemetresenieto Vrancha - 1977 G. Posledstviya V Nr Bŭlgariya, Bŭlgarskata Akademiya na Naukite, Sofia, 1983

Drumea et al. - Karpatskoye zemletryaseniye 1986, Academia NAUC SSRM, Institut Gheofizichi i Ghialoghii, Chișinău, 1990

Figura 1.25. Cărți privind cutremurele din 1977 (URSS) și respectiv 1986 (Republica Moldova)

38

2. CARACTERIZAREA FONDULUI IMOBILIAR EXISTENT

Din punctul de vedere al vulnerabilității seismice, fondul construit existent, cât şi cel nou construit, poate fi analizat după mai multe considerente: perioada de construcție a clădirii, codul de proiectare şi normele de execuție urmate, tipologiile arhitecturale, structurale şi funcționale ale clădirilor, regimul de înălţime, caracteristicile geomorfologice ale terenului pe care sunt amplasate și repartiția populației pe tipologii construite.

Conform datelor rezultate din ultimul recensământul realizat în 2011 [62], fondul construit al României este format din 5.117.777 clădiri, ce adăpostesc 8.459.052 locuințe, în care trăiesc 20.121.641 de oameni.

Tabel 2.1. Date statistice privind populația şi locuințele României, conform recensămintelor 1992-2011

Recensământ 1992 2002 faţă de

1992 (%) 2002

2011 faţă de 2002 (%)

2011

Populaţia 22.810.035 - 4.95 21.680.974 - 7.19 20.121.641

Numărul de clădiri 4.491.565 + 7.94 4.848.100 + 5.56 5.117.777

Numărul de locuinţe 7.659.003 + 5.85 8.107.144 + 4.34 8.459.052

Analizând datele obținute în urma ultimelor 3 recensăminte realizate în România, din anii 1992, 2002 şi 2011 [61, 62], se poate observa că, deși numărul populației este într-o continuă scădere, numărul clădirilor şi astfel al locuințelor este într-o permanentă creștere. Din Figura 2.1 se constată că panta de creștere a numărului de locuințe la nivel național din perioada 2007-2009 s-a diminuat în perioada imediat următoare, 2010-2011.

Figura 2.1. Evoluția numărului de locuințe din România, în perioada 2007-2011

8000

8100

8200

8300

8400

8500

2007 2008 2009 2010 2011

Num

ăr d

e lo

cuinţ

e (m

ii)

39

Aceeași traiectorie a reducerii numărului populației şi a creșterii numărului de clădiri este observată şi pentru municipiul București. Evoluția şi dezvoltarea societăţii conduce la creșterea aspirațiilor privind confortul și dimensiunile spațiului locuit.

Tabel 2.2. Date statistice privind populația şi locuințele municipiului București, conform recensămintelor 1992-2011 [61]

Tabelul 2.3 prezintă rezultatele recensământului din 25 ianuarie 1948 [60], care pot fi comparate cu datele recensămintelor 1992-2011. Se observă că deşi numărul locuințelor şi al populaţiei este înjumătăţit, numărul clădirilor la nivelul anului 1948 este foarte apropiat de valorile din 2002 şi 2011. Astfel putem concluziona că în locul clădirilor cu număr mic de locuinţe din prima jumătate a secolului XX au apărut blocuri înalte ce adăpostesc numeroase apartamente.

Tabel 2.3. Populația şi locuințele municipiului București la 25 ianuarie 1948 [60]

Dezvoltarea rezidenţială atât a capitalei, cât şi a marilor orașe este strâns legată şi de contextul politic şi social-economic. În general, marile cartiere de blocuri au fost construite în apropierea marilor platforme industriale.

Figura 2.2.Numărul apartamentelor din perioada 1956-1965.

Recensământ 1992 2002 faţă de

1992 (%) 2002

2011 faţă de 2002 (%)

2011

Populaţia 2.067.545 - 6.83 1.926.334 - 2.23 1.883.425

Numărul de clădiri 109.125 + 4.10 113.602 + 0.23 113.863

Numărul de locuinţe 761.156 + 2.47 779.94 + 3.12 804.287

Recensământ 25 ianuarie 1948

Populaţia 1.041.807

Numărul de clădiri 113.290

Numărul de apartamente 343.019

40

Într-o imagine ilustrată pe o carte poștală, ce datează din anul 1961, se prezintă un număr de 63.000 de apartamente realizate în perioada 1956-1959, dar şi planurile autorităţilor ca în perioada următoare, 1960-1965, să se construiască un număr de 300.000 de apartamente, care raportate la datele recensământului din 1948, ar reprezenta aproape tot fondul de apartamente existent în București, după cel de-al doilea război mondial.

În Tabelul 2.4 este prezentată clasificarea clădirilor din București în funcție de perioada de construcție şi de numărul de niveluri realizată de Lungu et al. [81] şi actualizată cu datele recensământului din 2002 [108].

Tabel 2.4. Clasificarea clădirilor din București în funcție de perioada de construcție şi numărul de niveluri [108]

Din Figurile 2.3 si 2.4, se constată că într-o perioadă de 33 ani, 1930-1963, a fost construit mai mult de jumătate din fondul imobiliar existent al Capitalei, fapt dovedit prin apariția de noi cartiere în apropierea marilor zone industriale din București. Astfel, peste 50 % din clădirile ce alcătuiesc fondul construit al Bucureștiului au peste 50 ani.

Figura 2.3. Clasificarea clădirilor din București în funcție de perioada de construcție

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Nu

măr

clă

dir

i

Perioada

1900 1930 1945 1963 1970 1977 1990 2002

Număr de niveluri

Număr de clădiri

Număr de clădiri în perioada:

< 1900 1901 -1929

1930 - 1945

1946 - 1963

1964 - 1970

1971 -1977

1978 - 1990

1990 - 2002

1 ÷ 2 98758 5562 16205 27275 30524 8413 4391 2893 3495

3 ÷ 7 8159 315 1255 2146 979 804 782 1214 664

> 8 6685 41 95 164 378 645 1072 2854 1436

Total clădiri 113602 5918 17555 29585 31881 9862 6245 6961 5595

41

Figura 2.4. Repartiția procentuală a clădirilor din București în funcție de perioada de construcție

2.1. Evoluția codurilor de proiectare seismică

Pentru a analiza un fond construit, ce cuprinde diferite tipuri de clădiri construite într-o perioadă lungă de timp, 70-80 de ani, este evident necesar a se cunoaște normele de proiectare care au fost folosite, dar şi particularitățile acestora. Este normal ca într-o societate aflată într-o permanentă dezvoltare, aceste coduri să se schimbe şi să se îmbunătăţească de-a lungul timpului, ceea ce implică anumite diferențe între clădiri în funcție de perioada de proiectare.

Înainte de 1940, acțiunea seismică nu era, în general, considerată în proiectarea construcţiilor. Nu existau norme speciale şi nici cercetări științifice în această direcţie. Singura explicație logică este aceea că, deși au existat cutremure în perioada anterioară, acestea nu au produs efecte majore construcțiilor.

În România, înainte de 1900, majoritatea clădirilor aveau forme tradiționale, cu pereți portanți din cărămidă și planșee din lemn, fără niciun element de preluare a forțelor orizontale. După 1910, utilizarea betonului armat asigura o comportare mai bună împotriva forțelor orizontale şi câteodată efectul vântului era luat în considerare.

În perioada dintre cele două războaie mondiale, ingineria structurală a fost puternic dominată de influența legislației şi normelor germane. A urmat o perioadă până în 1940 caracterizată de o puternică dezvoltare economică și urbană a marilor orașe din România şi în special în București. Astfel au apărut importante clădiri rezidențiale din beton armat, dar concepute şi proiectate exclusiv pentru încărcările gravitaționale. Un alt aspect care trebuie luat în considerare este legat de faptul că inginerii proiectanți aveau cunoștințe rudimentare de analiză structurală și cunoștințe limitate de teoria betonului armat [119].

În aceste condiţii, totul depindea de competenţele, abilităţile şi simţul de răspundere

5.21%

15.45%

26.04%

28.06%

8.68%

5.5%

6.13%4.93%

< 1900

1901-1929

1930-1945

1946-1963

1964-1970

1971-1977

1978-1990

>1990

42

ale proiectantului şi executantului.

Cutremurul din 1940, prin degradările importante pe care le-a produs, a ridicat problema specificului seismic al unor mari zone din ţară şi de necesitatea ca la proiectarea construcţiilor situate în aceste zone să se ia măsuri pentru a se realiza o protecţie antiseismică, corespunzătoare unui anumit nivel de asigurare.

Lista normelor de proiectare a construcțiilor rezistente la cutremur din România este prezentată în cele ce urmează:

� I-41: Instrucțiuni provizorii pentru prevenirea deteriorării construcțiilor din cauza cutremurelor şi pentru refacerea celor degradate, 1941, 9 pagini;

� I-45: Instrucțiuni pentru prevenirea deteriorării construcțiilor din cauza cutremurelor, 1945, 10 pagini.

� P13-63: Normativ condiționat pentru proiectarea construcțiilor civile şi industriale din regiuni seismice,1963, 39 pagini;

� P13-70: Normativ pentru proiectarea construcțiilor civile şi industriale din regiuni seismice, 1970, 63 pagini;

� P100-78: Normativ privind proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale, 1978, 57 pagini;



� P100-92: Normativ privind proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale,1992, 151 pagini;

� P100-96: Completarea şi modificarea capitolelor 11 şi 12 din P100-92: Normativ privind proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale 1996, 50 pagini;

� P100-1/2006: Cod de proiectare seismică - Partea I - Prevederi de proiectare pentru clădiri, 2006, 246 pagini.

Prima reglementare de proiectare seismică datează din decembrie 1941, pe baza normativul italian din anul 1938, considerând o forţă seismică de bază egală cu 5% din rezultanta forţelor gravitaţionale, distribuită uniform la planşeele clădirii.

După cutremurul din 1977, principiul ductilității a fost importat din codurile americane şi implementat în normele românești, iar după 1992 s-a început armonizarea cu cerințele de proiectare antiseismică din normele europene. Ultimul cod, P100-2006 [87],

elaborat pe scheletul şi în formatul codului european Eurocod aflat în prezent în vigoare, este 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur [44].

Codurile de proiectare a clădirilor cu rezistenţă la cutremur pot fi clasificate, conform

43

metodologiei HAZUS [49], în funcție de nivelul de cunoștințe antiseismice din România, în mai multe categorii de niveluri de coduri: pre-cod, cod inferior, cod moderat şi cod avansat.

Tabel 2.5. Clasificarea codurilor de proiectare seismică din România, conform metodologiei HAZUS [76]

Perioada Nivel cod Indicativ

< 1940 Anterior cutremurului din 1940 Pre-cod

I - 41 I - 45 1941-1963 Anterior codului din 1963

1964-1977 Inspirat după practicile seismice ruseşti Cod inferior P13 - 63 P13 - 70

1978-1990 După cutremurul din 1977 Cod moderat P100 - 78 P100 - 81

> 1991 După cutremurele din 1986 şi 1990

Cod avansat

P100 - 90 P100 - 92

Inspirat după Eurocod 8 P100 - 2006

Particularitățile relevante ale evoluției celor patru generații de coduri de proiectare seismică este descrisă în Tabelul 2.6.

Tabel 2.6. Particularităţi ale codurilor de proiectare seismică din România [114]

Nivel cod Indicativ Particularităţi

Pre-cod I – 41 I- 45 • Forţă seismică de bază egală cu 5% din greutatea clădirii

Cod inferior

P13-63• T2 0.3s • 45 67 89:;9 3<=

P13-70

• T2 0.4s • 45 2 • Reguli simple de ductilitate pentru cadrele de beton

armat

Cod moderat P100-78

P100-81

• T2 1.5s • 45 2 • Prevederi de ductilitate pentru structuri în cadre şi pereţi

de beton armat

Cod avansat

P100-90 P100-92

• T2 1.5s • 45 2.5 • Prevederi avansate de ductilitate pentru structuri: în

cadre, cu pereţi de beton armat şi metalice

P100-2006 • T2 1.6s • 45 2.75

unde:

TC - perioada de control (colţ) a spectrului de răspuns elastic pentru componentele orizontale ale acceleraţiei terenuluiș

β0 - factorul de amplificare dinamică maximă a acceleraţiei orizontale;

SA - spectrul de răspuns pentru acceleraţii absolute.

Figura 2.5 reprezintă o ilustrare grafică a spectrelor normalizate de răspuns elastic folosite de-a lungul timpului în codurile româneşti. Observăm o reducere semnificativă între spectrele considerate în proiectare din anii 1963 şi 1970, de asemenea sunt importante

44

diferenţele în ceea ce priveşte variaţia perioadelor de colţ, de la 0.3 s, iniţial, iar în prezent sunt considerate 3 perioade, şi anume 0.7 s, 1.0 s şi 1.6 s.

Figura 2.5. Evoluția spectrelor de răspuns elastic în normativele româneşti [114]

Teritoriul României este împărțit în zone seismice în funcție de hazardul seismic local, care este considerat în mod simplificat a fi constant în fiecare zonă seismică. În continuare este prezentată evoluția standardelor de macrozonare seismică a teritoriului României.

Tabel 2.7 Clasificarea normelor de zonare seismică a teritoriului României

Perioada Standard Intensitate MSK 1952 - 1963 STAS 2923-52 VIII 1963 - 1977 STAS 2923-63 VII 1978 - 1991 STAS 11100/1-77 VIII 1991 - 1993 STAS 11100/1-91 VIII 1993 - prezent STAS 11100/1-93 VIII

� Instrucțiuni provizorii pentru prevenirea deteriorării construcțiilor din cauza

cutremurelor şi pentru refacerea celor degradate, primele referiri privind zonarea seismică, unde descriptiv se precizează: Regiunea de la Sud şi Est de Carpaţi, la care se adaugă şi judeţul Braşov, este considerată cea mai expusă cutremurelor, iar restul ţării era considerat ca mai puţin expus.

� STAS 2923-52: Macrozonarea teritoriului R.S. România, 1952 - reprezintă prima hartă oficială de zonare seismică realizată în urma analizei consecinţelor cutremurului din 1940;

� STAS 2923-63: Macrozonarea teritoriului R.S. România, 1963;

Pe harta de zonare seismică din 1963, oraşului Bucureşti i s-a micşorat intensitatea cu un grad, crescând în schimb cea a zonei din jurul oraşului Focşani. Totodată, au fost luate în

45

considerare şi efectele posibile ale altor focare locale: sudul Dobrogei, sud - vestul Banatului, vestul şi nordul Transilvaniei.

� Decretul 66/1977 al Guvernului României, 1977;

� STAS 11100/1-77: Macrozonarea seismică a teritoriului României, 1978 - după cutremurul din 1977 au fost aduse modificări imediate hărţii de zonare din 1963.

� STAS 11100/1-91: Macrozonarea teritoriului României, 1991;

� STAS 11100/1-93: Macrozonarea teritoriului României, 1994 - hărţile de zonare seismică din 1991 şi 1993 se disting prin atribuirea unor intensităţi seismice de gradul 8 pentru zonele din jurul oraşelor Bucureşti şi Iaşi, iar Dobrogea şi sud - estului Transilvaniei caracterizate de intensităţi de gradul 7;

STAS 2923-52

STAS 11100/1-93

Figura 2.6. Evoluția zonării seismice din România în perioada 1952-2004 [41]

46

Până în 1992, normativele românești de proiectare utilizau hărți de macrozonare seismică exprimate direct în intensități. Acestea prezentau zone diferite, definite cu cifre arabe între 6 şi 9 (uneori cifre romane între VI şi IX), cărora le corespundeau coeficienții ks de intensitate seismică din perioadele respective.

În perioada 1991-2006, hărțile de zonare seismică a teritoriului României din normativele P100-91, -92 şi -96 foloseau doi parametri seismici:

- coeficientul ks diferențiat pe zone definite cu litere (A÷F) şi care reprezenta raportul dintre accelerația maximă a mișcării seismice a terenului corespunzătoare zonei seismice respective şi accelerația gravitațională;

- perioada de colț, TC, caracteristica dinamică a tipului de mișcare seismică şi a condițiilor de amplasament şi care putea avea trei valori diferite: 0.7s, 1.0s şi 1.5s.

Trebuie specificat faptul că normativul P100-92 prevedea perioade de revenire de 50 de ani ale intensităților cutremurelor corespunzătoare zonelor seismice de calcul, pentru zonele în care predomină influenţa focarului Vrancea şi de 100 de ani pentru zonele în care predomină influenţa altor focare.

Începând cu anul 2006 şi cu normativul P100-2006 [92], o dată cu începerea procesului de aliniere a prescripțiilor românești de proiectare seismică la practicile comune europene, hazardul seismic pentru proiectare este descris de valoarea de vârf a accelerației orizontale a terenului ag, determinată pentru intervalul mediu de recurenţă de referință IMR = 100 de ani, corespunzător stării limit ă ultime.

Figura 2.7. Zonarea seismică a teritoriului României, pentru cutremure având IMR = 100 ani [92]

Harta de zonare a accelerației terenului pentru proiectare, ag, din P100-2006, cu IMR=100 ani (Figura 2.7) reprezintă o soluție tranzitorie urmând ca, în viitor, pentru toate categoriile de clădiri să se utilizeze harta de zonare corespunzătoare unui IMR=475 ani,

47

nivel de hazard recomandat atât de Eurocod 8 [44] cât şi de codurile de proiectare din SUA [3, 57].

Însă, pentru centre urbane importante şi pentru construcții de importanţă specială se recomandă evaluarea locală a hazardului seismic pe baza datelor seismice instrumentale şi a studiilor specifice pentru amplasamentul considerat.

Clădirile construite înainte de intrarea în vigoare a codului de proiectare seismică din 1978 sunt considerate, de majoritatea specialiștilor, că fiind cele mai vulnerabile. Văcăreanu et al. [117] clasifică aceste clădiri vulnerabile ce aparțin fondului existent din România în două mari categorii:

A. Clădiri înalte sau de înălţime medie, construite înainte de 1945

Aceste clădiri se caracterizează prin unicitate, sistemele arhitectural şi structural diferă de la o clădire la alta, nefiind concepute cu prevederi seismice. Se disting două tipuri de astfel de construcții:

a.1.Clădiri din zidărie nearmată, cu planșee de lemn (cele mai vulnerabile), cu

planșee din beton armat sau bolți de zidărie

Vulnerabilitatea acestor clădiri, evidențiată prin colapsul a 5 clădiri din cele 28 construite înainte de 1940 şi prăbușite la cutremurul din 1977, este cauzată de lipsa totală a armăturilor pentru îmbunătăţirea comportării pereților de zidărie la acțiuni laterale, mai ales în cazul planşeelor din lemn. Ca dezavantaje se pot evidenția:

- lipsa rezistenței la forță tăietoare a pereților din zidărie;

- incapacitatea sistemului structural de a transfera sarcinile laterale;

- lipsa legăturilor adecvate între pereții din zidărie pe direcții diferite, dar și între pereții din zidărie și planșee.

a.2. Clădiri din cadre de beton armat

Stâlpii şi grinzile din beton armat nu formează cadre rezistente la cutremure datorită lipsei de continuitate a sistemului structural pe ambele direcții, dar și pentru faptul că nodurile nu sunt proiectate să transfere încărcările laterale. De asemenea, calitatea betonului este destul de scăzută, iar încărcările gravitaționale axiale în stâlpii nivelurilor inferioare sunt foarte mari. Principalele slăbiciuni ale acestor tipologii de clădiri sunt:

- rezistență redusă la forfecare și încovoiere;

- rigiditate limitată pentru întreg sistemul structural;

- lipsa ductilității.

B. Clădiri înalte sau de înălţime medie, construite după 1945, dar înainte de cutremurul

din 4 martie 1977

48

Primele clădiri cu rezistențe minime la acțiuni seismice (după modele rusești) au fost construite după 1963, iar cele ridicate după 1970 au fost proiectate cu noțiuni primare de ductilitate. Principalele tipuri de construcții din această grupare sunt:

b.1. Clădiri din cadre de beton armat

Vulnerabilitatea acestora provine din:

- rezistenţa insuficientă la forfecare a stâlpilor;

- insuficientă rigiditate structurală;

- ductilitate limitată.

b.2. Clădiri din pereţi de beton armat

Fragilitatea acestor clădiri se datorează următoarelor:

- insuficientă rezistenţă la forfecare;

- capacitate de încovoiere redusă;

b.3. Clădiri din beton armat cu parter flexibil

Astfel de clădiri sunt constituite dintr-un sistem structural dual pe direcție verticală şi anume: stâlpi din beton armat la nivelul parterului şi pereți de beton armat la nivelurile superioare. Vulnerabilitățile majore provin din:

- concentrarea deplasărilor laterale la nivelul parterului;

- acumularea unei mari părți din energia indusă de cutremur la parter;

- ductilitate insuficientă pentru stâlpii de beton armat de la parter;

- capacitate de forfecare redusă atât pentru stâlpi cât şi pentru pereții de beton armat;

- perioada proprie de vibrație mare;

- rigiditate structurală scăzută a întregului sistem structural.

2.2. Clase de importanţă şi expunere la cutremur. Matricea de risc seismic.

Asocierea nivelului de performanţă al construcției cu un anumit nivel de hazard seismic se face în funcție de clasa de importanţă şi de expunere la cutremur din care face parte construcția.

Importanța construcțiilor depinde de consecințele prăbușirii asupra vieții oamenilor, de importanța lor pentru siguranța publică și protecția civilă în perioada imediat de după cutremur, de consecințele sociale și economice ale prăbușirii sau avarierii grave. Codul CR 0-2012 [83] prevede în Tabelul 2.8 clasificarea construcțiilor în clase de importanţă-expunere, în funcție de consecințele umane și de consecințele economice care pot fi provocate de un hazard natural sau/şi antropic major, precum şi de rolul acestora în activitățile de răspuns post-hazard ale societăţii.

49

Tabel 2.8. Clase de importanță-expunere pentru construcții [83]

Clasa de importanță- expunere

Clădiri Construcţii inginereşti

I

Construcţii având funcţiuni esenţiale pentru care păstrarea integrităţii pe durata unui eveniment provocat de hazard natural şi/ sau antropic major este vitală pentru protecţia civilă, cum sunt:

(a) Spitale şi alte clădiri din sistemul de sănătate, care sunt dotate cu servicii de urgenţă/ ambulanţă şi secţii de chirurgie

(b) Staţii de pompieri, sedii ale poliţiei şi jandarmeriei, parcaje supraterane multietajate şi garaje pentru vehicule ale serviciilor de urgenţă de diferite tipuri

(c) Staţii de producere şi distribuţie a energiei şi/ sau care asigură servicii esenţiale pentru celelalte categorii de clădiri menţionate aici

(d) Clădiri care conţin gaze toxice, explozivi, şi/ sau alte substanţe periculoase

(e) Centre de comunicaţii şi/ sau de coordonare a situaţiilor de urgenţă

(f) Adăposturi pentru situaţii de urgenţă; (g) Clădiri cu funcţiuni esenţiale pentru administraţia

publică (h) Clădiri cu funcţiuni esenţiale pentru ordinea publică,

gestionarea situaţiilor de urgenţă, apărarea şi securitatea naţională

(i) Clădiri care adăpostesc rezervoare de apă şi/ sau staţii de pompare esenţiale pentru situaţii de urgenţă;

(j) Clădiri având înălţimea totală supraterană mai mare de 45 m

şi alte clădiri de aceeaşi natură

(a) Rezervoare de apă, staţii de tratare, epurare şi pompare a apei esenţiale pentru situaţii de urgenţă

(b) Staţii de transformare a energiei

(c) Construcţii care conţin materiale radioactive

(d) Construcţii cu funcţiuni esenţiale pentru ordinea publică, gestionarea situaţiilor de urgenţă, apărarea şi securitatea naţională

(e) Turnuri de telecomunicaţii

(f) Turnuri de control pentru activitatea aeroportuară şi navală

(g) Stâlpi ai liniilor de distribuţie şi transport a energiei electrice

şi alte construcţii de aceeaşi natură

II

Construcţii care prezintă un pericol major pentru siguranţa publică în cazul prăbuşirii sau avarierii grave, cum sunt:

(a) Spitale şi alte clădiri din sistemul de sănătate, altele decât cele din clasa I, cu o capacitate de peste 100 de persoane

(b) Şcoli, licee, universităţi sau alte clădiri din sistemul de educaţie, cu o capacitate de peste 250 persoane în aria totală expusă

(c) Aziluri de bătrâni, creşe, grădiniţe sau alte spaţii similare de îngrijire a persoanelor

(d) Clădiri multietajate de locuit, de birouri şi/ sau cu funcţii comerciale de peste 300 de persoane în aria totală expusă.

(e) Săli de conferinţe, spectacole sau expoziţii, cu o capacitate de peste 200 de persoane în aria totală expusă, tribune de stadioane sau săli de sport

(f) Clădiri din patrimoniul cultural național, muzee, ş.a (g) Clădiri parter, inclusiv de tip mall, cu mai mult de

1000 de persoane în aria total expusă (h) Parcare supraterane multietajate cu o capacitate mai

mare de 500 autovehicule, altele decât cele din clasa I (i) Penitenciare (j) Clădiri a căror întrerupere a funcţiunii poate avea un

impact major asupra populaţiei, cum sunt: clădiri care deservesc direct centrale electrice, staţii de tratare,

(a) Construcţii în care se depozitează explozivi, gaze toxice şi alte substanţe periculoase

(b) Rezervoare supraterane şi subterane pentru stocare de materiale inflamabile (gaze, lichide)

(c) Castele de apă (d) Turnuri de răcire pentru

centrale termoelectrice (e) Parcuri industriale cu

construcţii unde au loc procese tehnologice de producţie şi alte construcţii de aceeaşi natură

50

II

epurare, pompare, a apei, staţii de producere şi distribuţie a energiei, centre de telecomunicaţii, altele decât cele din clasa I

(h) Clădiri având înălţime totală supraterană cuprinsă între 28 şi 45 m

(i) şi alte clădiri de aceeaşi natură

III Construcţii de tip curent, care nu aparţin celorlalte clase

IV Construcţii de mică importanţă pentru siguranţa publică, cu grad redus de ocupare şi/ sau de mica importanţă economică, construcţii agricole, construcţii temporare etc.

Importanța construcțiilor are în vedere în special funcțiunea clădirii, în timp ce expunerea la cutremur are în vedere în special pagubele de diferite naturi, care pot fi provocate de acțiunea cutremurelor puternice. Diferențierea siguranței și nivelului de asigurare al construcțiilor se realizează prin clasificarea structurilor în diferite clase de importanță și de expunere la cutremur, în funcție de importanța și de efectele expunerii la acțiunea cutremurelor.

Tabel 2.9. Comparație între denumirile claselor de importanță și expunere ale unor tipuri de clădiri prevăzute în codurile de proiectare din România, U.E. și S.U.A.

Cod de proiectare

Clădire

Clase de importanță și expunere la cutremur

România U.E. S.U.A.

CR0-2012 P100/1-2006

EN 1998-1:2004 Eurocod 8

ASCE 7: 2010 IBC 2009

FEMA 450

Sediu de Guvern I IV IV III

Unitate administrativă județeană

I IV IV III

Spital de urgență I IV IV III

Catedrală I IV IV III

Turn de control aviație I IV IV III

Spital I IV III II

Centrală electrică I IV III II

Hypermarket II III III II

Școală II III III II

Stadion II III III II

Universitate II III III II

Muzeu național II III III II

Teatru II III III II

Hotel III III III I

Mini-market III II II I

Pensiune III II II I

Locuință unifamilială IV I II I

Depozite IV I I I

Siloz IV I I I

Fermă agricolă IV I I I

51

Tabelul 2.9. Comparație între denumirile claselor de importanță și expunere din codurile de proiectare din România, U.E. și S.U.A.

Cod


CR0-2012 P100/1-2006

EN 1998-1:2004 Eurocod 8

ASCE 7: 2010 IBC 2009

FEMA 450

Clasa de importanță și

expunere

I IV IV III

II III III II

III II II I

IV I I

Corecția aplicată prin intermediul factorilor de importanță este echivalentă cu considerarea unui hazard seismic superior pentru construcțiile de importanță deosebită. Diferențierea siguranței este implementată prin clasificarea structurilor în clase diferite de importanță, iar fiecărei clase de importanță-expunere îi este atribuit un factor de importanță-expunere.

Tabel 2.11. Comparație între factorii de importanță-expunere din codurile de proiectare din România, U.E. și S.U.A.

Cod de proiectare


P100/1-2006 CR0-2012

EN 1998-1:2004 Eurocod 8

ASCE 7:2010 IBC 2009

FEMA 450

Clasa de importanță -

expunere

I 1.4 IV 1.4 IV 1.50 III 1.50

II 1.2 III 1.2 III 1. 25 II 1. 25

III 1.0 II 1.0 II 1.0 I 1.0

IV 0.8 I 0.8 I 1.0

Acest factor se recomandă a se alege astfel încât să corespundă unei valori mai mari sau mai mici a perioadei de revenire a evenimentului seismic, în raport cu perioada de revenire de referință considerată ca adecvată proiectării categoriei respective de structură. Valorile atribuite factorului de importanță pot fi diferite pentru distincte regiuni seismice ale țării, depinzând de condițiile de hazard seismic și de considerațiile privind siguranța publică.

Clasificarea construcțiilor din punct de vedere al riscului seismic se poate face şi după matricea de risc seismic sau de expunere seismică.

Tabel 2.12. Matricea de risc seismic [77]

Clasa de vulnerabilitate (fragilitate) seismică

Clasa de importanţă-expunere

I II III IV

1 1 1 1 și 2 3

2 1 și 2 2 3 3

3 3

52

2.3. Tipologii structurale

În analiza riscului seismic, definirea unui sistem concis de clasificare pentru caracterizarea fondului de clădiri expuse și descrierea degradărilor acestora reprezintă un pas critic în scopul alegerii unei metode adecvate de evaluare a vulnerabilității seismice, de a asigura o interpretare uniformă şi obiectivă a datelor și rezultatelor.

Pentru un fond general de construcții, parametrii ce caracterizează tipologiile de clădiri sunt: elementele structurale (sistem, înălțime, norme de proiectare şi practici de execuție), elementele nestructurale și cele de ocupare (clădiri rezidențiale, comerciale, și publice).

Diferențele inter-regionale în arhitectura clădirilor și practicile de construcție sunt reflectate în sistemele de clasificare ale clădirilor folosite pentru evaluarea vulnerabilității seismice şi a pierderilor așteptate.

În continuare vom analiza tipurile de clasificări din metodologiile HAZUS [49], EMS-

98 [54] şi RISK-UE [91].

Metodologia HAZUS definește 36 de clase de structuri diferite, așa cum se poate rezidențiale, comerciale, industriale, agricole, observa în Tabelul 2.13, cuprinzând clădiri

religioase, guvernamentale şi educaționale. HAZUS prevede o clasificare a fiecărui sistem structural în funcție de nivelul de cunoștințe din codurile proiectare: (pre-cod, cod inferior, moderat şi avansat). De asemenea se disting trei clase de înălțimi în funcție de numărul de niveluri ale structurilor.

Tabel 2.13. Clasificarea clădirilor în funcție de sistemul structural, HAZUS-MH MR5 [49]

Nr. Cod Descrierea sistemului structural Definirea înălţimii

Tip Etaje Înălţime [m]

1 W1 Cadre ușoare din lemn (suprafața ≤ 5000mp)

1-2 4.27

2 W2 Lemn (structuri comerciale sau industriale cu suprafața ≤ 5000mp)

toate 7.32

3 S1L

Cadre metalice

Redusă 1-3 7.32

4 S1M Medie 4-7 18.3

5 S1H Mare 8+ 47.58

6 S2L

Cadre metalice contravântuite

Redusă 1-3 7.32

7 S2M Medie 4-7 18.3

8 S2H Mare 8+ 47.58

9 S3 Cadre metalice ușoare

toate 4.575

10 S4L Cadre metalice cu pereți din beton monolit

Redusă 1-3 7.32

11 S4M Medie 4-7 18.3

12 S4H Mare 8+ 47.58

13 S5L Cadre metalice cu pereți de umplutură din zidărie nearmată

Redusă 1-3 7.32

14 S5M Medie 4-7 18.3

15 S5H Mare 8+ 47.58

53

16 C1L

Cadre din beton armat

Redusă 1-3 6.1

17 C1M Medie 4-7 15.25

18 C1H Mare 8+ 36.6

19 C2L

Pereți din beton armat

Redusă 1-3 6.1

20 C2M Medie 4-7 15.25

21 C2H Mare 8+ 36.6

22 C3L Cadre de beton cu pereți de umplutură din zidărie nearmată

Redusă 1-3 6.1

23 C3M Medie 4-7 15.25

24 C3H Mare 8+ 36.6

25 PC1 Pereți prefabricați din beton

toate 4.575

26 PC2L Cadre prefabricate din beton cu pereți din beton monolit

Redusă 1-3 6.1

27 PC2M Medie 4-7 15.25

28 PC2H Mare 8+ 36.6

29 RM1L Pereți din zidărie armată cu planșee metalice sau din lemn

Redusă 1-3 6.1

30 RM1M Medie 4-7 15.25

31 RM2L Pereți din zidărie armată cu planșee prefabricate de beton

Redusă 1-3 6.1

32 RM2M Medie 4-7 15.25

33 RM2H Mare 8+ 36.6

34 URML Pereți din zidărie nearmată

Redusă 1-2 4.575

35 URMM Medie 3+ 10.675

36 MH Case mobile

toate 3.05

Similar metodologiei HAZUS, în proiectul RISK-UE [91] sunt propuse 28 de tipologii structurale comune clădirilor europene în funcție de tipul sistemului structural, funcțiunea clădirii, înălţimea structurii şi nivelul codului seismic de proiectare, prezentate în Tabelul 2.14.

Tabel 2.14. Tipologii structurale în proiectul RISK-UE [91]

Nr. Cod Descrierea sistemului structural

1 M1 Structuri cu pereți portanți din zidărie de piatră, compusă din:

2 M1.1 Piatră spartă, piatră naturală

3 M1.2 Piatră simplă

4 M1.3 Piatră masivă

5 M2 Chirpici

6 M3 Structuri cu pereți portanți din zidărie nearmată cu:

7 M3.1 Planșee de lemn

8 M3.2 Bolţi de zidărie

9 M3.3 Planșee compozite oţel-zidărie

10 M3.4 Planșee de beton armat

11 M4 Structuri cu pereți portanți din zidărie armată

12 M5 Structuri realizate numai din zidărie armată

13 RC Structuri din beton armat

14 RC1 Cadre din beton armat

54

15 RC2 Pereți structurali din beton armat

16 RC3 pereți Cadre din beton armat cu de umplutură din zidărie nearmată

17 RC3.1 Structuri regulate

18 RC3.2 Structuri neregulate

19 RC4 Structuri duale din beton armat

20 RC5 pereți Structuri cu prefabricați din beton armat

21 RC6 pereți pereți Structuri cu structurali şi prefabricați din beton armat

22 S Structuri metalice

23 S1 Cadre metalice

24 S2 Structuri metalice cu contravântuiri

25 S3 pereți Cadre metalice cu de umplutură din zidărie nearmată

26 S4 pereți Cadre metalice cu structurali din beton armat

27 S5 Structuri compozite otel-beton

28 W Structuri din lemn

EMS-98 [54] utilizează sistemul de clasificare pentru a grupa clădiri cu caracteristici similare privind degradările sau pierderile. Având în vedere materialele de construcții, EMS-98 consideră 6 tipuri de construcții din zidărie, foarte variate în funcție de materiale, tehnici și particularităţi de construcție.

Pentru construcții din beton armat, EMS-98 diferențiază construcțiile considerând 3 niveluri de proiectare antiseismică, în funcție de seismicitatea locală şi de capacităţile diferite de preluare a încărcărilor laterale prevăzută în diferitele coduri europene. De asemenea, doar o singură categorie este prevăzuta pentru construcțiile din oțel și lemn, iar construcții prefabricate nu sunt considerate.

Tabel 2.15. Tipologii structurale propuse de EMS-98 [54]

Tipul structurii

Beton armat

Cadre proiectate fără rezistenţă la cutremur

Cadre cu un nivel mediu de proiectare antiseismică

Cadre cu un nivel ridicat de proiectare antiseismică

Pereți proiectați fără rezistenţă la cutremur

Pereți proiectați cu un nivel mediu de proiectare antiseismică

Pereți proiectați cu un nivel ridicat de proiectare antiseismică

Metal Structuri metalice

Zidărie

Piatra brută

Chirpici (cărămidă de pământ)

Piatră simplă

Piatră masivă

Nearmată cu elemente din piatră

Nearmată cu planșee din beton armat

Armată sau confinată

Lemn Structuri din lemn

55

2.4. Expertizarea tehnică a clădirilor vulnerabile

După 1990, autoritățile locale au lansat un program național de evaluare (expertizare tehnică) a clădirilor potențial vulnerabile, ca parte a strategiei naționale de reducere a riscului seismic.

Scopul programului de expertizare seismică a clădirilor avariate de cutremurele Vrâncene din 1940, 1977, 1986 şi 1990, a fost realizarea unei liste de priorităţi de consolidare şi de punere în siguranţă a locatarilor din construcţiile cu probleme grave la structura de rezistenţă.

Evaluarea (expertizarea tehnică) clădirilor s-a efectuat în conformitate cu capitolele 11 şi 12 din P100-92 şi s-a concretizat cu încadrarea construcțiile expertizate în trei clase de urgenţe. Începând cu anul 1996, odată cu revizuirea acestor capitole, construcţiile vulnerabile seismic se încadrează în patru clase de risc seismic [93]:

� Clasa RsI - construcţii cu risc ridicat de prăbuşire la cutremurul de proiectare corespunzător stării limit ă ultime;

� Clasa RsII - construcţii care sub efectul cutremurului de proiectare pot suferi degradări structurale majore, dar care, cu probabilitate înaltă, nu-şi pierd stabilitatea;

� Clasa RsIII - construcţiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezenta degradări structurale care nu afectează semnificativ siguranţa structurală, dar la care degradările nestructurale pot fi importante;

� Clasa RsIV - construcţii la care răspunsul seismic aşteptat este similar celui obţinut la construcţiile proiectate pe baza prescripţiilor în vigoare.

Prin natura ei, evaluarea seismică a clădirilor existente nu poate fi, de multe ori, suficient de precisă, astfel încât lista imobilelor expertizate tehnic din punct de vedere al riscului seismic este actualizată periodic. Repartizarea clădirilor expertizare la nivelul fiecărui județ este detaliată în Tabelul 2.16.

utoritățile publice au promovat conceptul de „clădire Începând cu anul 1998, aexpertizată tehnic încadrată în clasa 1 de risc seismic” (simbolizat de „bulina roşie”) pentru a fundamenta necesitatea de urgentare a consolidării clădirilor vulnerabile.

56

Tabel 2.16. Clădiri expertizate şi încadrate în clase de risc seismic [89]

Județ Clasa de risc seismic Categorie

de urgenţă (U1, U2,

U3)

Număr clădiri

expertizate

Număr total de clădiri

Număr de locuitori I II III IV

Bacău 6 28 5 2 57 98 172.612 583.590

Botoșani 36 22 - - - 58 125.215 398.932

Brăila 30 1 - - 23 54 76.133 304.925

Brașov 11 8 4 - 25 48 91.701 505.442

București 374 302 75 6 1.626 2.560 113.863 1.883.425

Călărași - 1 2 - 1 4 92.485 285.107

Caras-Severin 9 4 1 - 6 14 76.349 274.277

Constanta 9 14 3 3 - 69 126.826 630.679

Covasna 1 1 1 - - 3 57.159 206.261

Dâmbovița - 5 1 - 8 13 161.455 501.996

Galați 79 34 2 - - 115 116.071 507.402

Ialomița - - 3 - 2 5 82.482 258.669

Iași 2 11 6 - 181 264 172.290 723.553

Mehedinți 1 17 - - 10 28 91.553 254.570

Olt 6 - - - - 6 140.813 415.530

Prahova 41 23 8 - 2 74 213.052 735.883

Teleorman 1 - 35 - - 47 133.611 360.178

Tulcea 3 - - - 11 14 66.446 201.468

Vâlcea - 1 1 - - 33 132.982 355.320

Vrancea - 6 17 - - 23 112.046 323.080

Încadrarea în clase de risc seismic a clădirilor de locuit expertizate tehnic din București este reprezentată în Tabelul 2.17, conform Listei Imobilelor Expertizate, publicată de Primăria Municipiului București, după ultima actualizare din data de 14.08.2013 [106].

În comparație cu restul țării, la nivelul Bucureștiului apare un număr mare de clădiri, 190 de imobile, însumând 5.363 de apartamente, din clasa I de risc seismic (clădiri cu bulină roșie) care prezintă pericol public.

Tabel 2.17. Clădiri din București expertizate şi încadrate în clase de risc seismic [106]

Municipiul București

Clasa de risc seismic Categoria de urgenţă RsI -

pericol public RsI RsII RsIII RsIV

Imobile 190 184 302 75 6 1626

Apartamente 5363 1276* 11070 1781 86 5258

*Lista Imobilele Expertizate publicată de Primăria Municipiului București însumează 1511 apartamente în clădiri încadratate în clasa RsI de risc seismic. Analizând cu mare atenție lista, se observă că la poziția 134 este figurat un imobil localizat în sectorul 3, str. Radu Calomfirescu, nr. 12, construit în anul 1890, cu un regim redus de înălțime, S+P+M, dar care adăpostește 240 de

57

apartamente şi o suprafață desfășurată de 19044 m2, informații puțin probabile, după cum se poate constata şi în Figura 2.27. Datele corecte pentru imobilul respectiv sunt: 5 apartamente şi o arie de numai 539 m2, iar numărul total de apartamente din lista imobilelor încadrate în clasa RsI este de 1276.

Astfel pentru municipiul București clasa I de risc seismic cuprinde două categorii de clădiri:

� Imobile expertizate tehnic încadrate în clasa I de risc seismic care prezintă pericol public;

� Imobile expertizate tehnic încadrate în clasa RsI de risc seismic.

Majoritatea imobilelor sunt situate în Centrul Civic, pe străzile: Franceză, Armenească, Lipscani, Baraţiei, Gabroveni, Blănari, Calea Victoriei, B-dul Magheru. Cele mai multe au fost ridicate în perioada interbelică şi au trecut prin câteva seisme majore, fără a fi consolidate corespunzător după aceea. Nu mai puțin de 85 dintre imobilele menționate pe listă au fost ridicate în secolul al XIX-lea, cea mai veche fiind o clădire S+P+1E, situată pe str. Franceză, construită în 1770.

În continuare, sunt prezentate clasificări ale clădirilor şi apartamentelor localizate în imobile din București expertizate tehnic şi încadrate în clasa I de risc seismic. Analiza se va realiza în funcție de anul construirii, numărul de etaje, regimul de înălţime şi sectorul din care fac parte aceste imobile.

Clădiri încadrate în clasa I de risc seismic - pericol public

Tabelul 2.18 prezintă matricea ce grupează clădirile din Bucureşti încadrate în clasa I - pericol public atât în funcție de anul de construire, cât și de regimul de înălțime.

Tabel 2.18. Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție după anul de construire și regimul de înălțime.

Perioada

Nr. etaje < 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960 Total

1 etaj 6 - - - - - - - 6

2 etaje 13 3 1 1 - - - - 18

3 etaje 10 1 1 3 1 - - - 16

4 etaje 5 2 - 1 11 - - - 19

5 etaje 2 - - 8 16 1 - - 27

6 etaje 2 2 2 3 17 - - - 26

7 etaje - - 1 6 24 1 - - 32

8 etaje - - - 2 16 4 - - 22

9 etaje - - - 1 10 1 2 3 17

10 etaje - - - - 3 - 1 1 5

>10 etaje - - - - 2 - - - 2

Total 38 8 5 25 100 7 3 4 190

58

Tabelul 2.19 şi Figura 2.8 prezintă repartiția clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa RsI pericol public, în funcție de perioada de construire.

Tabel 2.19. Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după anul construirii.

Perioada construirii

< 1900 1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960 Total

Nr. clădiri 38 8 5 25 100 7 3 4 190

% 20 4.21 2.63 13.16 52.63 3.68 1.58 2.11 100

Se poate observa faptul că majoritatea clădirilor, peste 92%, au fost construite înainte de 1940, perioada când nu existau norme de proiectare seismică pentru construcţii. Se remarcă, în mod deosebit, perioada de dinaintea celui de-al doilea război mondial, 1931-1940, care cumulează peste 52% din aceste clădiri. Structura acestor imobile a cunoscut experiența tuturor cutremurelor majore din secolul XX.

Figura 2.8. Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după anul construirii.

Tabelul 2.20 şi Figura 2.9 prezintă clasificarea clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa RsI - pericol public în funcție de înălţime (numărul de etaje).

Tabel 2.20. Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după numărul de etaje.

Nr. etaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > 10 Total

Nr. clădiri 6 18 16 19 27 26 32 22 17 5 2 190

% 3.16 9.47 8.42 10 14.21 13.68 16.84 11.58 8.95 2.63 1.05 100

20%

4.21%

2.63%

13.16%52.63%

3.68%1.58%2.11%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960

59

Figura 2.9. Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după numărul de etaje.

Se evidențiază numărul mare de clădirile înalte, în special cele cu 5, 6 şi 7 etaje.

Repartiția în funcție de regimul de înălţime este ilustrată în Tabelul 2.21 şi Figura 2.10.

Tabel 2.21. Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de înălţime.

Regim de înălţime

Redus Mediu Mare Total

≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E

Nr. clădiri 59 85 46 190

% 31.05 44.74 24.21 100

Procentul de clădiri înalte, peste 8 etaje, este destul de mic - 46 de imobile, reprezentând aproximativ 24% din totalul clădirilor.

Figura 2.10. Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de înălţime.

3.2%

9.5%

8.4%

10%

14.2%

13.7%

16.8%

11.6%

8.9%

2.6% 1.1% 1 etaj

2 etaje

3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje

9 etaje

10 etaje

>10 etaje

59 clădiri(31.05%)85 clădiri

(44.74%)

46 clădiri(24.21%)

≤ P+4E

P+(5÷7)E

≥ P+8E

60

Repartiția pe sectoarele în care sunt localizate imobilele din București încadrate în clasa RsI şi care prezintă pericol public este ilustrată în Tabelul 2.22 şi Figura 2.11.

Tabel 2.22. Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total

Nr. clădiri 62 44 62 3 19 0 190

% 32.63 23.16 32.63 1.58 10 0 100

Se observă faptul că cele mai multe clădiri, peste 88%, sunt localizate în primele 3 sectoare, iar în sectorul 6 nu se regăsește nicio clădire care prezintă pericol public din clasa RsI de risc seismic.

Figura 2.11. Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție pe sectoare.

În Figura 2.12. sunt prezentate imagini cu cele mai înalte din clădiri din beton armat, din București, construite înainte de 1940 și încadrate în clasa RsI - pericol public, localizate în zona Centrului Civic.

62

44

62

3

19

00

190

1 2 3 4 5 6

Num

ar c

lădir

i

Sector

61

Calea Victoriei, nr. 25, S+P+12E (Poziţia 104 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 101 A+B, S+P+10E (Poziţia 106 în lista PMB)

B-dul Magheru, nr. 27, P+8E+M (Poziţia 39 în lista PMB)

B-dul I.C. Brătianu, nr. 5, S+P+8E (Poziţia 43 în lista PMB)

Figura 2.12. Clădiri înalte din beton armat, construite înainte de 1940, încadrate în clasa RsI - pericol public. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

62

Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI - pericol public

Apartamentele din clădirile încadrate în clasa I - pericol public au fost grupate în Tabelul 2.23 atât în funcție de anul construirii imobilului, cât și de numărul de etaje.

Tabel 2.23. Apartamente situate în clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție după anul de construire și regimul de înălțime.

Perioada

Nr. etaje < 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960

Total

1 etaj 21 - - - - - - - 21

2 etaje 86 8 1 11 - - - - 106

3 etaje 89 3 2 23 5 - - - 122

4 etaje 143 43 - 12 128 - - - 326

5 etaje 34 - - 239 296 31 - - 600

6 etaje 39 67 33 40 632 - - - 811

7 etaje - - 25 142 681 30 - - 878

8 etaje - - - 105 538 134 - - 777

9 etaje - - - 54 369 52 437 339 1251

10 etaje - - - - 171 - 156 70 397

>10 etaje - - - - 74 - - - 74

Total 412 121 61 626 2894 247 593 409 5363

Tabelul 2.24 şi Figura 2.13 prezintă repartiția apartamentelor din clădirile bucureştene încadrate în clasa RsI - pericol public în funcție de perioada de construire.

Tabel 2.24. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după anul construirii.


< 1900 1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960 Total

Nr. apartamente

412 121 61 626 2894 247 593 409 5363

% 7.68 2.26 1.14 11.67 53.96 4.61 11.06 7.63 100

Se evidențiază perioada dinaintea celui de-al doilea război mondial, 1931-1940, perioada blocurilor înalte din beton armat cu multe apartamente, peste 50 % din numărul total al apartamentelor din imobile încadrate în clasa RsI pericol public şi aproape de 5 ori mai multe decât oricare altă perioadă.

63

Figura 2.13. Apartamente situate în clădiri încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după anul construirii.

Tabelul 2.25 şi Figura 2.14 prezintă clasificarea apartamentelor din clădirilor Bucureştiului încadrate în clasa RsI - pericol public în funcție de înălţime (numărul de etaje).

Tabel 2.25. Apartamente situate în clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după numărul de etaje.

Nr. etaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > 10 Total

Nr. apartamente

21 106 122 326 600 811 878 777 1251 397 74 5363

% 0.39 1.98 2.27 6.08 11.19 15.12 16.37 14.49 23.33 7.40 1.38 100

Figura 2.14. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după numărul de etaje.

Se evidenţiază valorile procentuale mari pentru apartamente din clădirile cu 7 și 9 etaje, însumând peste jumătate din numărul apartamentelor.

7.7% 2.3% 1.1%

11.7%

54%

4.6%

11.1%

7.6%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960

0.4%2.0%

2.3%

6.1%

11.2%

15.1%

16.4%14.5%

23.3%

7.4%

1.4% 1 etaj

2 etaje

3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje

9 etaje

10 etaje

>10 etaje

64

Repartiția în funcție de regimul de înălţime al imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa RsI şi care prezintă pericol public este ilustrată în Tabelul 2.26 şi Figura 2.15.

Tabel 2.26. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de înălţime.



≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E Nr.

apartamente 575 2289 2499 5363

% 10.72 42.68 46.60 100

Se poate remarca cu ușurință faptul că majoritatea apartamentelor, aproape 90% se găsesc în clădiri de înălţime medie şi mare. Numărul şi astfel procentajul apartamentelor situate în clădiri cu mai puțin de 4 niveluri este evident destul de redus.

Figura 2.15. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de înălţime.

Repartiția pe sectoarele de care aparțin a imobilelor din București încadrate în clasa RsI şi care prezintă pericol public este ilustrată în Tabelul 2.27 şi Figura 2.16.

Tabel 2.27. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total Nr.

apartamente 2605 1014 943 191 610 0 5363

% 48.57 18.91 17.58 3.56 11.37 0.00 100

Se observă faptul că cele mai multe apartamente sunt localizate în primele 3 sectoare, sectorul 1 se evidențiază cu aproape 50% din apartamentele imobilelor care prezintă pericol public din clasa I de risc seismic.

575 apart. (10.7%)

2289 apart.(42.7%)

2499 apart.46.6%)

≤ P+4E

P+(5÷7)E

≥ P+8E

65

Figura 2.16. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiție pe sectoare.

În Figura 2.17 sunt prezentate imagini cu unele clădiri înalte din beton armat, construite înainte de 1945 şi încadrate în clasa RsI - pericol public. Acestea sunt localizate pe două artere principale din Centrul Civic al Bucureștiului: Calea Victoriei şi B-dul Bălcescu.

2605

1014 943

191610

00

5363

1 2 3 4 5 6

Num

ăr a

par

tam

ente

Sector

66

Calea Victoriei, nr. 95, P+9E+M (Poziţia 105 în lista PMB)

B-dul Bălcescu, nr. 30, S+P+8E+M (Poziţia 70 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 112, S+P+Mz+8E

(Poziţia 107 în lista PMB) B-dul Bălcescu, nr. 32-34, S+P+9E

(Poziţia 71 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 2-4, P+8E (Poziţia 103 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 214, S+P+8E


Figura 2.17. Clădiri înalte din beton armat, încadrate în clasa RsI - pericol public. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

67

Clădiri încadrate în clasa de risc seismic RsI

Aceleași tipuri de clasificări: în funcție de anul construirii, numărul de etaje, regimul de înălţime şi sectorul din care fac parte, se prezintă și pentru imobilele din București expertizate tehnic şi încadrate în clasa RsI de risc seismic.

Matricea ce grupează clădirile din Bucureşti încadrate în clasa RsI atât în funcție de anul de construire, cât și de regimul de înălțime este reprezentată în Tabelul 2.28.

Tabel 2.28. Imobile din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Repartiție după anul de construire și regimul de înălțime.

Perioada

Nr. etaje < 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

Total

Parter 4 1 - 3 1 - - 9

1 etaj 14 4 2 6 3 1 - 30

2 etaje 22 9 8 9 9 - - 57

3 etaje 12 4 7 17 26 - - 66

4 etaje - - 1 5 10 - - 16

5 etaje - - - - 1 - - 1

6 etaje - - - - 1 1 - 2

7 etaje - - 1 - - - - 1

8 etaje - - - - - - 1 1

Total 52 18 19 40 51 2 1 183*

*Numărul total de imobile din Bucureşti încadrate în clasa de risc seismic RsI este de 184, dar pentru clădirea din str. Crișana, nr. 7, sector 1, având regimul de înălţime (S+P+3E) nu se cunoaște anul construirii.

Tabelul 2.29 şi Figura 2.18 prezintă repartiţia clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa I de risc seismic în funcție de perioada de construire.

Tabel 2.29. Imobile din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după anul construirii.


< 1900 1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

Total

Nr. clădiri 52 18 19 40 51 2 1 183*

% 28.42 9.84 10.38 21.86 27.87 1.09 0.55 100

Se constată faptul că peste 98% dintre aceste clădiri au o vechime de peste 70 de ani, iar mai mult de un sfert dintre ele au peste 110 ani. Se evidențiază cu multe imobile perioada de dinaintea secolului XX şi perioada 1920-1940.

68

Figura 2.18. Clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după anul construirii.

Tabelul 2.30 şi Figura 2.19 prezintă clasificarea clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa RsI de risc seismic în funcţie de înălţime (numărul de etaje).

Tabel 2.30. Imobile din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după numărul de etaje.

Nr. etaje Parter 1 2 3 4 5 6 7 8 Total

Nr. clădiri 9 30 57 67 16 1 2 1 1 184

% 4.89 16.30 30.98 36.41 8.70 0.54 1.09 0.54 0.54 100

Se remarcă cu ușurință procentele mari ale imobilelor cu 2 şi 3 etaje, dar şi cele 9 clădiri cu 1 singur nivel.

Figura 2.19. Clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după numărul de etaje.

28.42%

9.84%

10.38%21.86%

27.87%

1.09% 0.55%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

4.9%

16.3%

31.0%

36.4%

8.7%

0.5%1.1%

0.5% 0.5%

Parter

1 etaj

2 etaje

3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje

69

Repartiţia imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa de risc seismic RsI în funcţie de regimul de înălţime este reprezentată în Tabelul 2.31.

Tabel 2.31. Imobile din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după regimul de înălţime.



≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E

Nr. cl diri ă 179 4 1 184

% 97.28 2.17 0.54 100

Se observă că majoritatea clădirilor au un regim redus de înălţime, numai un singur imobil având un regim de înălţime de 8 etaje.

Repartiția pe sectoarele de care aparţin al imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa RsI este ilustrată în Tabelul 2.32 şi Figura 2.20.

Tabel 2.32. Imobile din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Repartiție pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total

Nr. clădiri 62 55 37 17 12 1 184

% 33.70 29.89 20.11 9.24 6.52 0.54 100

Se observă faptul că cele mai multe clădiri, aproape 85% din numărul total al imobilelor încadrate în clasa de risc seismic RsI, sunt localizate în primele 3 sectoare.

Figura 2.20. Clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Repartiție pe sectoare.

6255

37

17 121

0

184

1 2 3 4 5 6

Num

ar c

lădir

i

Sector

70

Apartamente din imobile încadrate în clasa de risc seismic RsI

Apartamentele din clădirile încadrate în clasa RsI au fost grupate în Tabelul 2.33 atât în funcție de anul de construire, cât și de numărul de etaje.

Tabel 2.33. Apartamente situate în clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Repartiție după anul de construire și regimul de înălțime.

Perioada

Nr. etaje < 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

Total

Parter 4 - - 5 1 - - 10

1 etaj 57 20 3 28 12 2 - 122

2 etaje 142 51 43 41 57 - - 334

3 etaje 99 34 36 193 172 - - 534

4 etaje - -- 8 23 70 - - 101

5 etaje - - - - 8 - - 8

6 etaje - - - - 8 5 - 13

7 etaje - - 18 - - - - 18

8 etaje - - - - - - 136 136

Total 302 105 108 290 328 7 136 1276

Tabelul 2.34 şi Figura 2.21 prezintă repartiția apartamentelor din lista clădirile încadrate în clasa RsI, din București, în funcție de perioada de construire.

Tabel 2.34. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după anul construirii.


< 1900 1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

Total

Nr. apartamente

302 105 108 290 328 7 136 1276

% 23.67 8.23 8.46 22.73 25.71 0.55 10.66 100

Figura 2.21. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după anul construirii.

23.67%

8.23%

8.46%

22.73%

25.71%

0.55% 10.66%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

71

Se evidențiază perioada interbelică, 1920-1940, dar şi cea de dinainte de 1900, cu procentaje mari ale numărului de apartamente.

Tabelul 2.35 şi Figura 2.22 prezintă clasificarea apartamentelor din clădirilor Bucureştiului încadrate în clasa RsI, în funcție de înălţime (numărul de etaje).

Tabel 2.35. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după numărul de etaje.

Nr. etaje Parter 1 2 3 4 5 6 7 8 Total

Nr. apartamente

10 122 334 534 101 8 13 18 136 1276

% 0.78 9.56 26.18 41.85 7.92 0.63 1.02 1.41 10.66 100

Se evidenţiază valorile procentuale mari pentru apartamentele din clădirile cu 2 şi 3 etaje, ce însumează peste 68% din numărul apartamentelor.

Figura 2.22. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după numărul de etaje.

Repartiția în funcție de regimul de înălţime al imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa RsI este prezentată în Tabelul 2.36 şi Figura 2.23.

Tabel 2.36. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după regimul de înălţime.



≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E

Nr. apartamente

1101 39 136 1276

% 86.29 3.06 10.66 100

Se poate remarca cu ușurință faptul că majoritatea apartamentelor, peste 86% se găsesc în clădiri de înălţime redusă, iar procentajul apartamentelor situate în clădiri cu mai mult de 8 niveluri depăşeşte cu puțin valoarea de 10%.

0.8%

9.6%

26.2%

41.8%

7.9%

0.6%

1.0% 1.4%

10.7% Parter

1 etaj

2 etaje

3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje

72

Figura 2.23. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după regimul de înălţime.

Repartiția pe sectoarele de care aparțin a imobilelor din București încadrate în clasa RsI este ilustrată în Tabelul 2.37 şi Figura 2.24.

Tabel 2.37. Apartamente din clădiri încadrate în clasa RsI de risc seismic. Repartiție pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total Nr.

apartamente 492 368 189 135 88 4 1276

% 38.56 28.84 14.81 10.58 6.90 0.31 100

Se observă faptul că cele mai multe apartamente sunt localizate în primele 2 sectoare, sectorul 1 se evidențiază cu 492 de apartamente, reprezentând 38.56% din numărul total al apartamentelor din imobilele ce aparţin clasei RsI de risc seismic.

Figura 2.24. Apartamente din imobile încadrate în clasa RsI. Repartiție pe sectoare.

1101 apart.(86.29%)

39 apart. (3.06%)

136 apart. (10.66%)

≤ P+4E

P+(5÷7)E

≥ P+8E

492

368

189135

884

0

1276

1 2 3 4 5 6

Num

ăr a

par

tam

ente

Sector

73

Analizând lista celor 374 de clădiri încadrate în clasa I de risc în funcţie de înălţimea clădirii şi de clasa de importanţă (doar 6 având clasa II de importanţă), Lungu [71] consideră ca imperfectă procedura de încadrare a clădirile în aceeași clasă de risc seismic, fără a ţine cont de tipologia structurală: ,,În ultimii ani lista s-a completat cu un număr foarte mare de

construcţii joase, având câteva nivele, în general cu structura din zidărie portantă sau mixtă (zidărie şi beton) şi cu planşee uneori din lemn sau cu profile metalice şi bolţi de cărămidă. Aceste construcţii pot fi eventual încadrate în aceiaşi clasă de vulnerabilitate seismică cu

cele înalte - de tipul celor prăbuşite în 1977 - dar nu pot fi riguros considerate că aparţinând aceleiaşi clase de risc seismic şi pentru simplu fapt că pe baza experienţei

seismice din 1977 ele generează în cazul unui cutremur major, similar cu cel din 1977,

consecinţe umane, economice şi structurale complet diferite de cele ce au fost provocate de

prăbuşirea construcţiilor multietajate înalte din beton armat la 4 martie 1977.’’

Tabelul 2.38 şi Figura 2.25 prezintă clasificarea clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa I de risc seismic în funcţie de înălţime, fiind alese 4 regimuri diferite de înălţime.

Tabel 2.38. Imobile din București încadrate în clasa I de risc seismic. Clasificare după înălţime.

Înălţime ≤ P+1E P+(2÷4)E P+(5÷7)E ≥ P+8E Total

Nr. clădiri 46 190 93 45 374

% 12.3 50.8 24.87 12.03 100

Figura 2.25. Clădiri din București încadrate în clasa I de risc seismic. Clasificare după după înălţime.

Figurile 2.26-2.27 ilustrează clădiri de înălţime redusă din zona centrală a Bucureștiului, expertizate tehnic şi încadrate în clasa I de risc seismic.

12.3%

50.8%

24.9%

12%

≤ P+1E

P+(2÷4)E

P+(5÷7)E

≥ P+8E

74

Str. Lipscani, nr. 40, S+P+Mz+1E+Ma

(Poziţia 160 în lista PMB) Str. Franceză, nr. 32, S+P+1E


Str. Franceză, nr. 20, S+P+1E

(Poziţia 137 în lista PMB) Str. Şepcari, nr. 16, S+P+1E+Pod


Str. Franceză, nr. 8, P+2E (Poziţia 136 în lista PMB)

Str. Gabroveni, nr. 22, S+P+1E (Poziţia 143 în lista PMB)

Figura 2.26. Clădiri de înălţime redusă, încadrate în clasa RsI - pericol public. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

75

Str. Baraţiei, nr. 50, S+P+1E+Pod (Poziţia 9 în lista PMB)

Str. Lipscani, nr. 48-50, S+P (Poziţia 85 în lista PMB)

Str. Calomfirescu 12, nr. 27, S+P+Ma (Poziţia 134 în lista PMB)

Str. Calomfirescu 10, nr. 214, S+P+1E+Ma (Poziţia 133 în lista PMB)

Str. Bălceşti, nr. 9, P+M (Poziţia 7 în lista PMB)

Figura 2.27. Clădiri de înălţime redusă, încadrate în clasa RsI de risc seismic. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

76

În continuare se prezintă un studiu asupra clădirilor încadrate în clasa I de risc seismic, situate în zona din Centrul Civic al Capitalei delimitată de următoarele artere: B-dul Carol I, B-dul Hristo Botev, B-dul Corneliu Coposu, Str. Halelor, Splaiul Independenţei, Calea Victoriei şi B-dul Regina Elisabeta, ilustrată în Figura 2.28.

Figura 2.28. Reprezentarea grafică a zonei studiate din Centrul Civic al Bucureştiului

Analiza acestor clădiri a avut în vedere starea de degradare, procesul de punere în siguranță sub efectul acțiunii seismice, regimul actual de înălţime, funcționalitatea, dar şi prezenţa marcării cu bulină roșie. Rezultatele sunt prezentate în Tabelele 2.39 şi 2.40.

Se observă la foarte multe clădiri dispariția marcajului cu bulină roșie, realizată cel mai probabil de proprietari sau utilizatori pentru a ascunde starea de degradare a imobilului în vederea obținerii unor beneficii. Este şi cazul clădirilor din Centrul Civic al Bucureștiului, în care, de cele mai multe ori se desfăşoară activităţi comerciale la parterul acestor imobile. Deşi au o suprafața utilă mică şi un regim redus de înălţime, în imobilele din zona Lipscani, încadrate în clasa I de risc seismic, funcționează restaurante, cluburi şi cafenele, făcând astfel ca numărul populației expuse să fie mult mai mare.

Un alt aspect important îl reprezintă faptul că legislația aflată în vigoare nu permite asigurarea locuințelor decât după finalizarea lucrărilor de consolidare.

77

Tabel 2.39. Imobile din Centrul Civic, încadrate în clasa RsI - pericol public. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

Nr. crt.

Adresă imobil Poziţia în lista PMB

An construire


Existenţa bulinei roşii Adresă Nr.

1 Str. Baia de Fier 6 115 1930 S+P+2E+Pod Nu

2 Str. Baraţiei 29 116 1910 S+P+2E+Ma Nu

3 Str. Baraţiei 35 117 1880 S+P+1E+Pod Nu*

4 Str. Baraţiei 37 118 1900 S+P+1E+Ma Nu

5 Str. Baraţiei 39 119 1870 S+P+1E Nu

6 Str. Baraţiei 41 120 1885 S+P+1E Nu*

7 Str. Baraţiei 42B 121 1920 S+P+2E+Pod Nu

8 Str. Blănari 14 12 1935 P+5 Nu

9 Str. Blănari 3 122 1883 S+P+Mz+2E+Ma Da

10 Str. Blănari 8 123 1884 S+P+2E+Ma Nu

11 Str. Blănari 9 124 1880 S+P+2E+Pod Nu

12 Str. Blănari 11 125 1947 S+P+8E Nu

13 Calea Victoriei 2-4 103 1928 P+8E Nu

14 Calea Moşilor 42 65 1930 P+4E+M Da

15 Str. Colţei 14 127 1900 S+P+3E Nu

16 Str. Colţei 52 128 1913 S+P+2E+Pod Nu

17 Str. Covaci 10 129 1890 S+P+2E Nu

18 Str. Covaci 14 130 1940 S+P+3E Nu

19 Str. D. Bolintineanu 5 27 1936 P+6 Nu

20 Str. Doamnei 3 30 1890 S+P+4E Da

21 Str. Doamnei 5 133 1934 P+10E+M Da

22 Str. Franceză 6 135 1869 S+P+2E+Ma Nu

23 Str. Franceză 8 136 1870 P+2 Nu

24 Str. Franceză 9 33 1910 D+P+6 Nu

25 Str. Franceză 20 137 1880 S+P+1E Da

26 Str. Franceză 22 138 1900 P+4+M Nu*

27 Str. Franceză 30 139 1870 S+P+2E+Ma Nu

28 Str. Franceză 32 140 1885 S+P+1E Nu

29 Str. Franceză 52 34 1934 P+5+M Nu

30 Str. Gabroveni 6-8 141 1890 S+P+1E+Ma Nu

31 Str. Gabroveni 12 142 1924 S+P+4E Nu

32 Str. Gabroveni 22 143 1870 S+P+1E Da

33 Str. Gabroveni 59 144 1924 S+P+2E+Ma Nu

34 Str. Halelor 3 148 1898 S+P+1E+Ma Nu

35 Str. Halelor 5 149 1880 S+P+2E Nu*

36 Str. Halelor 15 150 1880 S+P+2E Nu

37 B-dul Hristo Botev 3 42 1923 P+7E Da

38 B-dul I.C. Brătianu 5 43 1936 S+P+8E Nu*

39 Str. I. Filitti 6 44 1930 P+5+M Nu

40 Str. I. Ghica 3 52 1938 P+8E Nu

41 Str. Lipscani 12 154 1898 S+P+4E Da

78

Nr. crt.


An construire



42 Str. Lipscani 21 155 1884 S+P+2E Nu

43 Str. Lipscani 26 156 1884 S+P+2E+Ma Da


45 Str. Lipscani 31-33 158 1934 S+P+4E Nu

46 Str. Lipscani 38 159 1880 S+P+2E Nu*

47 Str. Lipscani 40 160 1920 S+P+Mz+1E+Ma Nu

48 Str. Lipscani 45 161 1880 S+P+1E+Ma Nu

49 Str. Lipscani 47 162 1880 S+P+1E Da


51 Str. Lipscani 94 57 1930 P+5E Da

52 Str. N. Tonitza 11 170 1940 S+P+8E Nu

53 Str. Şelari 22 177 1900 S+P+3E+Ma Nu

54 Str. Şepcari 10 178 1890 S+P+3E Nu

55 Str. Şepcari 14 179 1910 S+P+2E Da

56 Str. Şepcari 16 180 1900 S+P+1E+Pod Nu

57 Str. Sf. Vineri 5 87 1933 P+4E+M Nu

58 Str. Sf. Vineri 7 181 1925 S+P+2E+Ma Da

59 Str. Smârdan 18 89 1940 P+7E Nu

60 Str. S. Spătaru 17 94 1937 S+P+6E Nu

* Imobil consolidat sau în curs de consolidare.

În Figura 2.29 sunt prezentate imagini cu clădiri din zona Centrului Civic, încadrate în clasa RsI - pericol public în Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București, de pe fațada cărora a dispărut marcajul cu bulină roșie.

79

Str. Franceză, nr. 52 (Poziţia 34 în lista PMB) Str. Colţei, nr. 14 (Poziţia 127 în lista PMB)

Str. Sfânta Vineri, nr. 5 (Poziţia 87 în lista PMB)

Str. Şepcari, nr. 10 (Poziţia 178 în lista PMB)

Str. Smârdan, nr. 18 (Poziţia 89 în lista PMB)

Str. Baraţiei, nr. 29 (Poziţia 116 în lista PMB)

Str. Şelari, nr. 22 (Poziţia 177 în lista PMB)

Str. Halelor, nr. 15 (Poziţia 150 în lista PMB)

Figura 2.29. Clădiri din Centrul Civic, încadrate în clasa RsI - pericol public, de pe faţada cărora a dispărut marcajul cu bulină roşie. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

80

Tabel 2.40. Imobile din Centrul Civic, încadrate în clasa RsI de risc seismic. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

Nr. crt.


An construire



1 Str. Academiei 1 1 1905 S+P+2E Da

2 Str. Baia de Fier 1 4 1885 S+P+1E+Ma Nu*

3 Str. Baia de Fier 1A 5 1883 S+P+1E+Ma Nu*

4 Str. Baia de Fier 4 6 1922 S+P+2E Nu

5 Str. Baraţiei 44 8 1935 S+P+Mz+2E+Ma Nu

6 Str. Baraţiei 50 9 1824 S+P+1E+Pod Da

7 Str. Bălceşti 9 7 1917 P+M Nu

8 Str. Blănari 2 11 1865 S+P+2E+Ma Nu



11 Str. Franceză 42 48 1870 S+P+2E+Ma Nu*


13 Str. Gen. I. Florescu 21CDE 76 1928 S+P+2E+Ma Nu

14 B-dul Hristo Botev 14 67 1925 S+P+3E+Ma Nu

15 Str. Ivo Andric 4 79 1910 S+P+2E+Ma Nu

16 Str. Lipscani 48-50 85 1900 S+P Nu

17 Str. Lipscani 55 88 1912 S+P+2E Nu*


19 Str. Lipscani 76 87 1900 S+P+1E+Pod Nu*

20 Str. Mavrogheni 13 115 1880 S+P+1E+Ma Nu

21 Str. Mavrogheni 15 116 1906 S+P+1E+Ma Nu

22 Str. Pătraşcu Vodă 5 124 1850 S+P+1E+Mz+Pod Nu

23 Str. Pătraşcu Vodă 7 125 1889 S+P+2E Nu

24 Str. Pătraşcu Vodă 8 126 1890 S+P+2E+Pod Nu

25 Str. R. Calomfirescu 7 132 1910 S+P+2E Nu

26 Str. R. Calomfirescu 10 133 1890 S+P+1E+Ma Nu*

27 Str. R. Calomfirescu 12 134 1890 S+P+Ma Nu

28 Splaiul Independenţei 2K 160 1915 2S+P+Mz+6E Nu

* Imobil consolidat sau în curs de consolidare.

Figura 2.30 prezintă imagini cu clădiri din zona Centrului Civic, încadrate în clasa RsI de risc seismic în Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București, de pe fațada cărora a dispărut marcajul cu bulină roșie.

81

Splaiul Independenţei, nr. 2K (Poziţia 160 în lista PMB)

Str. Hristo Botev, nr. 14 (Poziţia 67 în lista PMB)

Str. Calomfirescu, nr. 7 (Poziţia 132 în lista PMB)

Str. Franceză, nr. 14 (Poziţia 46 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 87-89 (Poziţia 178 în lista PMB)

Str. Ivo Andric, nr. 4 (Poziţia 79 în lista PMB)

Figura 2.30. Clădiri din Centrul Civic, încadrate în clasa de risc seismic RsI, de pe faţada cărora a dispărut marcajul cu bulină roşie. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]

82

Din cele 60 de imobile regăsite în zona studiată din Centrul Civil și încadrate în clasa RsI - pericol public, doar 13 clădiri mai păstrează pe fațadă marcajul cu bulina roșie. Pentru cele din clasa de risc seismic RsI, doar la 2 clădiri din 28 mai regăsim acest marcaj.

Același studiu s-a realizat pentru Calea Victoriei şi bulevardele Bălcescu şi Magheru, dar aici s-a observat o prezenţă mai mare a bulinei roşii pe clădirile respective.

Tabel 2.41. Imobile din București, din zona studiată, încadrate în clasa RsI de risc seismic. Extrase Din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106]


An construire

Regim de înălţime Existenţa

bulinei roşii Adresă Nr.

Calea Victoriei 2-4 103 1928 P+8E Nu

Calea Victoriei 25 104 1936 S+P+12E Da

Calea Victoriei 31 188 1909 S+P+4E Nu


Calea Victoriei 95 105 1938 P+9E+M Da

Calea Victoriei 101 A+B 106 1937 S+P+10E Nu

Calea Victoriei 112 107 1939 S+P+Mz+8E Da

Calea Victoriei 124 108 1900 S+P+5E+M Nu

Calea Victoriei 139 109 1942 S+P+7E Da



B-dul. Magheru 12-14 37 1929 P+7÷9E Nu

B-dul. Magheru 20 38 1946 P+9E Da

B-dul Magheru 27 39 1935 P+8E+M Da

B-dul Magheru 22 146 1936 S+P+6E+Ma Da

B-dul Magheru 29 147 1945 2S+P+M+7E+Ma Nu

B-dul Bălcescu 7 69 1933 S+P+6E Da

B-dul Bălcescu 30 70 1936 S+P+8E+M Da

B-dul Bălcescu 32-34 71 1935 S+P+9E Da

De remarcat faptul că, exceptând imobilul din B-dul I. C. Brătianu, nr. 5, inclus în programul autorităţilor de punere în siguranță a fondului locuit, cheltuielile privind lucrările de consolidare a celorlalte 11clădiri au fost suportate de către proprietari.

Situația este mult mai complicată în cazul blocurilor înalte cu multe apartamente: execuția lucrărilor de consolidare, de cele mai multe ori, este împiedicată de refuzul proprietarilor de a evacua apartamentul pe durata desfășurării acestor lucrări, iar autoritățile locale nu dispun de locații similare pentru mutarea tuturor locatarilor pe perioada respectivă.

O situație interesantă se regăsește în cazul clădirilor înalte din zona centrală a Bucureștiului, care adăpostesc la parter şi etajele inferioare spaţii publice mari: săli de teatre şi cinematografe. Dacă se consideră numărul de persoane posibil expuse hazardului seismic, aceste imobile trebuie încadrate cel puțin în clasa a II-a de importanţă-expunere. Tabelul 2.42 şi Figura 2.31 exemplifică unele dintre aceste clădiri.

83

Dintre toate, se evidențiază Cinematograful Patria, situat pe B-dul Magheru, cu o capacitate a sălilor de peste 1000 de spectatori.

Tabel 2.42. Imobile cu spaţii publice mari la parter, încadrate în clase de risc seismic.

Adresă imobil An

construire Regim de înălţime

Funcțiune Capacitate

sală Nr. de

apartamente Clasa de risc

seismic

B-dul Magheru, nr. 12-14

1929 P+(7÷9)E Cinema Patria 1014 54 RsI - pericol public

B-dul Magheru, nr. 2-4

1938 S+P+7E Cinema Scala 870 53 RsII

B-dul Magheru, nr. 20

1946 P+9E Teatrul Notarra 584 52 RsI - pericol public

Str. Ion Ghica, nr. 3

1938 P+8E CinemaPro 541 53 RsI - pericol public

B-dul Magheru, nr. 29

1945 2S+P+M+ 7E +Ma

Cinema Studio 380 24 RsI - pericol public

Actuala procedură de încadrare în clasa I de risc seismic a clădirilor expertizate tehnic numai prin considerarea probabilității ridicate de prăbuşire la cutremurul de proiectare corespunzător stării limit ă ultime nu este cea mai adecvată. Într-adevăr, nu pot fi comparate din punct de vedere al riscului seismic, clădiri joase (parter şi etaj), locuite de o singură familie, clădiri în stare avansată de degradare sau aproape de prăbușire, cu clădiri înalte, în care se găsesc sute de apartamente sau imobile cu funcțiuni de mare importanţă pentru comunitate. Prin urmare, este nevoie de o nouă clasificare şi încadrare în clase de risc seismic a imobilelor vulnerabile seismic, după proceduri clare şi bine stabilite, și anume: clasa de vulnerabilitate, clasa de importanță-expunere la cutremur, tipologia structurală și clasa de risc seismic.

În prezent, autoritățile guvernamentale, prin Ministerul Dezvoltării Regionale şi Administrației Publice [89] derulează trei programe de consolidare a clădirilor publice:

� Programul anual de acțiuni pentru proiectarea şi execuția lucrărilor de

consolidare la clădiri de locuit multietajate, încadrate prin raport de expertiza

tehnică în clasa I de risc seismic şi care prezintă pericol public

(clădiri cu bulina roşie)

Etape de derulare ale programului:

- identificarea construcțiilor din proprietate sau din administrare, care prezintă niveluri insuficiente de protecție la acțiuni seismice, degradări sau avarieri în urma unor acțiuni seismice;

- expertizarea tehnică a construcțiilor de către experți tehnici atestați, în conformitate cu reglementările tehnice;

Prioritățile programului în ceea ce privește reducerea riscului seismic sunt:

- construcțiile de locuit înalte din beton armat realizate înainte de anul 1941;

- clădirile cu peste P+3 etaje, construite înainte de anul 1978 şi care deţin spaţii publice la parter sau alte nivele ale clădirii.

84

CinemaPro, Str. Ion Ghica, nr. 3 (Poziţia 52 în lista PMB)

Teatrul Notarra, B-dul Magheru, nr. 20 (Poziţia 38 în lista PMB)

Cinema Patria, B-dul Magheru, nr. 12-14 (Poziţia 37 în lista PMB)

Cinema Scala, B-dul Magheru, nr. 2-4 (Poziţia 127 în lista PMB)

Cinema Studio, B-dul Magheru, nr. 29 (Poziţia 147 în lista PMB)

Figura 2.31. Clădiri cu spaţii publice mari la parter, încadrate în clase de risc seismic.

85

Clădirile prioritare sunt stabilite pe baza următoarele criterii tehnice:

- cuprind spatii publice cu altă destinație decât aceea de locuință, având suprafața utilă totală de peste 50 mp, ocupate temporar/permanent;

- prezintă un regim de înălțime cu peste P+3 etaje şi minim 10 apartamente;

- sunt amplasate în localităţi pentru care valoarea de vârf a accelerației terenului pentru proiectare la cutremur ag, potrivit hărții de zonare a teritoriului României din Codul de proiectare seismică P100-1, este mai mare sau egală cu 0,16g.

Tabel 2.43. Clădiri propuse pentru consolidare în cadrul programului pentru anul 2012 [89]

Oraș ag Adresa An

construire Regim

înălţime

București 0.24 g

Bd. I.C. Brătianu, nr. 5 1936 S+P+8E Str. Maria Rosetti, nr. 55 1934 S+P+8E+M Bd. Schitu Măgureanu, nr. 19 1930 S+P+6E+M Bd. Dacia, nr. 85 1935 S+P+5E Str. Pictor Luchian, nr. 12 1933 D+P+4E+M Str. Nicolae Iorga, nr. 31 1936 S+P+5E Calea Moșilor, nr. 96 1900 S+P+5E+M Str. Ion Brezoianu, nr. 38 1934 S+P+5E Str. Ion Câmpineanu, nr. 9 1915 S+P+6E+M

Str. Boteanu, nr. 3A-3B 1935 S+P+8E+M

1936 S+P+7E Roman 0.24 g Str. N. Titulescu, nr. 3 1963 S+P+4E

Tulcea 0.16 g Str. Isaccei, bloc I3 1962 P+4E Str. Isaccei, bloc I4 1962 P+4E

Sfântu Gheorghe 0.20 g Str. Dealului, nr. 11, bloc 25 1976 P+10E Hârșova 0.16 g Str. Plantelor, nr. 33, bloc P1 1968 S+P+4E

Lungu [41] propune altă abordare a priorităţilor de consolidare a clădirilor avariate sever de cutremure şi anume că aceste priorități trebuie stabilite în funcţie de clasa reală de risc seismic. Această clasă reală trebuie să ia în considerare explicit:

1. Consistenţele colapsului clădirii măsurate prin:

a. Număr de victime omenești;

b. Valoarea pierderilor materiale;

2. Gradul real de fragilitate/vulnerabilitate a structurii în cazul unui cutremur major, de proiectare, grad definit prin următorii indicatori:

a. Gradul de avariere a clădirii în 1977 şi reparațiile la structură făcute după 1977;

b. Numărul de niveluri ale clădirii;

c. Existenţa parterului flexibil pentru spaţii comerciale;

86

d. Lipsa de simetrie/ ordine în plan a structurii (clădiri de colţ etc.) şi prezenţa etajelor parțiale, retrase, la ultimele nivele;

e. Degradarea structurii de rezistenţă din cauza intervențiilor pentru schimbarea funcțiunii de la parterul clădirii.

Totodată sunt recomandate următoarele priorităţi de consolidare în București [41]:

1. Clădirile înalte peste P+7E din beton armat construite în centrul Capitalei înainte de 1945 având ca funcțiuni, în ordine:

a. Hoteluri;

b. Locuințe cu magazine sau spații publice la parter;

c. Locuințe.

2. Clădirile de spitale cu servicii de urgenţă şi săli de operație, Stații de salvare, Centre de comunităţii, Stații de distribuție energie electrice şi spații centrale pentru rețele de gaze şi apă.

Până în prezent, 31 de clădiri, însumând 757 de apartamente, au fost consolidate în București, cele mai vechi clădiri fiind construite în anul 1880, una situată pe str. Covaci, cealaltă pe B-dul Lascăr Catargiu.

Observând faptul că în aproape 20 de ani s-au consolidat numai 31 de clădiri, iar lista clădirilor încadrate în clasa I de risc seismic cuprinde 374 de imobile, se impune o nouă strategie a autorităţilor de reducere a riscului seismic pe termen scurt.

� Programul de intervenții în prima urgenţă la construcții vulnerabile şi care

prezintă pericol public

Obiectivul principal constă în executarea de lucrări de intervenții la construcții existente, amplasate în zone de risc natural cauzat de cutremure de pământ, inundaţii şi/sau alunecări de teren şi care, din punct de vedere al cerinţei esenţiale de calitate rezistenţă mecanică şi stabilitate, prezintă pericol de prăbuşire/avariere a elementelor de construcție şi instalațiilor aferente, generator de pierderi de vieți omenești şi/sau răniri grave de persoane, distrugeri de bunuri materiale, culturale şi/sau artistice de valoare.

Scopul programului îl reprezintă prevenirea, limitarea şi/sau diminuarea efectelor riscurilor naturale cauzate de cutremure de pământ, inundaţii, tasări/prăbușiri/alunecări de teren, prin consolidarea/repararea elementelor structurale şi, după caz, a elementelor nestructurale ale construcțiilor şi/sau introducerea unor elemente structurale suplimentare, demolări parțiale, lucrări de îmbunătăţire/consolidare a terenurilor, inclusiv ale celor de fundare, precum şi reabilitări la construcții şi instalațiile aferente.

87

� Proiectul de diminuare a riscurilor în cazul producerii calamitaților naturale şi pregătirea pentru situații de urgenţă - Componenta B - Reducerea riscului

seismic

Obiective:

- Subcomponenta B1: Consolidarea clădirilor publice de importanţă vitală şi a celor

în care se desfăşoară servicii publice de importanţă vitală - proiectul cuprinde construcții amplasate în zona seismică Vrancea şi pentru care intensitatea seismică (exprimată în grade MSK) este minim VIII, încadrate în principal la clasa I de importanţă, respectiv construcții de importanţă vitală pentru societate a căror funcționalitate în timpul şi imediat după producerea unui cutremur puternic trebuie să se asigure integral construcții pentru intervenții în caz de urgenţă şi dezastru: puncte de comandă pentru protecție civilă şi stații pompieri, sedii structuri pentru asigurarea ordinii publice, sedii centre de control în caz de dezastru, prefecturi, consilii județene, primarii, centre de salvare, spitale de urgenţă, Construcții în domeniul educației, clădiri publice importante.

- Subcomponenta B2: Proiectare şi supervizare;

- Subcomponenta B3: Evaluarea riscului în sectorul energetic - evaluarea globală a gradului de vulnerabilitate şi a riscului aferent asupra funcționării în condiții optime a construcțiilor pentru producție, transport şi distribuție a energiei electrice a gazelor naturale şi a petrolului, care este esenţială după producerea unui dezastru;

- Subcomponenta B4: Revizuirea Codului de proiectare anti-seismic - actualizarea şi armonizarea cu experiența internațională (apropierea de formatul folosit în Uniunea Europeană) a Codului de proiectare anti-seismic, în vederea includerii recentelor evoluții în materie de metodologie şi tehnologie;

- Subcomponenta B5: Perfecționare profesională în metode cost-eficiente de

consolidare - introducerea conceptelor tehnice actualizate referitoare la cutremure, care sunt integrate cu codurile de proiectare revizuite, având la bază criteriul de performanţă.

Pe lângă programele de consolidare a clădirilor publice, autoritățile locale derulează și programe de educaţie şi protecţie în caz de cutremur. Figura 2.32 prezintă coperta şi cuprinsul unei broşuri de informare a populației privind riscul seismic, denumită ,,Cutremurele şi efectele lor’’ publicată de Ministerul Dezvoltării, Lucrărilor Publice şi Locuinţelor în 2007.

88

Figura 2.32. Broşură publicată de autorităţi pentru informarea populaţiei privind riscul seismic din România

2.5. Reabilitare termică vs. reabilitare seismică

În condiţiile îmbătrânirii fondului construit şi a majorării alarmante a costurilor de întreţinere, sporirea confortului în locuinţe şi diminuarea pierderilor de căldură au devenit obiective realiste şi urgente.

Începând cu anul 2007 a fost lansat Programul Naţional de creștere a performanţei

energetice a locuințelor [88], implementat prin realizarea unor lucrări de izolare termică a clădirilor de locuit (clădire tip locuinţă unifamilială şi clădire tip bloc de locuințe), construite după proiecte elaborate în perioada 1950-1990. La sfârşitul anului 2012 au fost reabilitate termic, la nivel național, peste 2000 de clădiri de locuit, dintre care cel puţin jumătate numai în Bucureşti. Scopul final al programului îl constituie reabilitarea termică a tuturor clădirilor de locuit.

Creşterea performanţei energetice a clădirilor de locuit constituie acțiune de interes public, având ca efect reducerea consumurilor energetice pentru încălzirea apartamentelor, în condiţiile asigurării şi menţinerii climatului termic interior, respectiv reducerea costurilor de întreţinere cu încălzirea şi reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Totodată, se urmăreşte şi îmbunătăţirea aspectului urbanistic al localităţii.

Reabilitarea termică a clădirilor de locuit cuprinde următoarele etape:

- expertizarea tehnică, certificarea energetică şi auditul energetic al clădirii existente şi proiectarea lucrărilor de intervenție;

- executarea lucrărilor de intervenție;

- recepția şi certificarea energetică a clădirii la terminarea lucrărilor;

89

- recepția finală.

Anexa 7 (conținutul cadru al expertizei tehnice) din norma metodologică de aplicare a OUG nr. 18/2009 [88] precizează că pentru investigarea structurii de rezistenţă a clădirii, se utilizează metoda de evaluare calitativă, în conformitate cu normativul pentru proiectare antiseismică în vigoare la data întocmirii expertizei, adică P100-3/2008: Cod de evaluare şi proiectare a lucrărilor de consolidare la clădiri existente, vulnerabile seismic. Volumul 1 –

Evaluare [93].

Evaluarea calitativă urmărește să stabilească măsura în care regulile de conformare generală a structurilor şi de detaliere a elementelor structurale şi nestructurale, sunt respectate în construcțiile analizate, precum şi cuantificarea stării de degradare a construcției produse de acțiuni seismice şi neseismice. Acțiunea de evaluare este precedată de culegerea informațiilor necesare în acest scop vizând calitatea concepției de realizare a construcției şi a proiectului pe baza căruia s-a construit clădirea, calitatea execuției şi a materialelor puse în operă şi starea de afectare fizică a construcției.

Conținutul expertizei tehnice:

a. imagini foto ale anvelopei blocului şi după caz ale avariilor constatate la elementele structurale;

b. descrierea blocului de locuințe din punct de vedere:

- arhitectural;

- al structurii de rezistenţă;

- funcțional.

c. analiza comportării în timp la acțiuni seismice a blocului de locuințe şi după caz, la evenimentele accidentale (explozii, incendii, tasări), care pot afecta stabilitatea blocului de locuințe şi/sau condiționează realizarea măsurilor de izolare termică a anvelopei acestuia, luându-se în considerare:

- condiții locale ale amplasamentului;

- perioada de proiectare/execuție a clădirii;

- starea tehnică actuală a elementelor de construcție (fundație, stâlpi, grinzi, diafragme, inclusiv ale anvelopei blocului) partea opacă, partea vitrată, balcoanele, atice, terase/șarpante, socluri, trotuare de protecție etc.;

d. aprecieri asupra nivelului de confort şi uzură al blocului;

e. descrierea lucrărilor de intervenție executate în trecut, motivul şi tipul intervenției (reparații, reconstrucție, consolidări - ca urmare a avariilor provocate de seisme, tasări, coroziune, accidente tehnice, transformare, extindere în plan, supraetajare etc.)

f. Concluzii şi recomandări.

90

În conformitate cu prevederile cuprinse în P100-3/2008, evaluarea siguranței seismice şi încadrarea în clase de risc seismic se face pe baza a trei categorii de condiții care fac obiectul investigațiilor şi analizelor efectuate în cadrul evaluării pe baza unei expertize complete. Pentru stabilirea deciziei finale privitoare la siguranța structurii (inclusiv în ceea ce privește încadrarea în clasa de risc seismic) şi la lucrările de intervenție necesare, măsura în care cele trei categorii de condiții sunt îndeplinite, este cuantificată prin intermediul a trei indicatori:

� R1: Gradul de îndeplinire a condițiilor de alcătuire seismică;

� R2: Gradul de afectare structurală şi nestructurală;

� R3: Gradul de asigurare structurală seismică.

Expertiza tehnică completă cuantifică gradul de afectare structurală produsă de acțiunea seismică şi de alte acțiuni (tasări, degradări produse de factori de mediu) precum şi gradul de degradare al elementelor nestructurale care constituie un risc semnificativ pentru siguranța vieții (de exemplu: căderi de parapete de la balcoane) sau degradări ale finisajelor pereților exteriori din anvelopa existentă de care urmează a se ancora anvelopa nou propusă.

Astfel, se poate observa cu ușurință că expertiza tehnică realizată în cadrul programelor de reabilitare termică - evaluarea calitativă, are ca obiect numai precizarea dacă efectuarea unor lucrări de consolidare/reparații care se stabilesc numai prin efectuarea unei expertize complete, condiționează executarea lucrărilor de reabilitare termică pe exteriorul clădirii.

Multe din clădirile incluse în cadrul programului de reabilitare termică, construite în perioada 1950-1990 şi în special înainte de 1977, sunt considerate a fi vulnerabile la solicitări seismice, fiind încadrate în clase de risc seismic, la care conformarea structurală generală şi de detaliu nu respectă prevederile în vigoare referitoare la siguranța seismică a clădirilor. Aceste clădiri au fost proiectate pe baza prevederilor unor norme de proiectare necorespunzătoare pentru cutremurele de tip Vrancea. Intervenția la anvelopa clădirii pentru îmbunătăţirea termoizolaţiei se poate efectua numai după consolidarea acestora conform prevederilor în vigoare.

Tabelul 2.44 evidențiază existenţa pe Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului Bucureşti [106] a 103 clădiri de locuit încadrate în clase de risc seismic şi 275 de imobile din categoria de urgenţă, construite după 1950, clădiri care vor intra în programul de reabilitare termică, dar pentru care reabilitarea seismică este absolut necesar a se realiza înainte de executarea lucrărilor de reabilitare termică.

Tabel 2.44. Clădiri din București, construite în perioada 1950-1990, expertizate şi încadrate în clase de risc seismic [106]

București Clasa de risc seismic

Categoria de urgenţă RsI -

pericol public RsI RsII RsIII RsIV

Imobile 6 1 74 19 3 275

91

Expertizele au reflectat faptul că structurile de rezistenţă ale unor astfel de clădiri prezintă un grad minim privind cerința de siguranță a vieții, fiind capabile să preia acțiunile seismice de cod, dar cu degradări structurale majore la incidenţa cutremurului de proiectare. Putem evidenția că după următorul cutremur semnificativ de intensitate, clădirea va avea absolută nevoie de lucrări de consolidare, care pot fi influențate într-un mod negativ de precedentele lucrări de reabilitare termică efectuate:

� acces dificil la sistemul structural;

� manoperă ridicată pentru eventuale lucrări de consolidare (cămăşuieli, în cele mai multe cazuri);

� lipsa de vizibilitate a degradărilor elementelor structurale şi nestructurale din fațadele clădirilor;

În acelaşi timp, există numeroase clădiri afectate de cutremurele anterioare şi care nu au fost încă expertizate tehnic, iar prin lucrările reabilitare termică se ascund fisurile sau degradările existente, împiedicând astfel constatările experţilor care se bazează în mare măsură pe aceste fisuri şi degradări.

Prioritatea de investiții în programe naționale ar trebui să cuprindă mai întâi consolidarea imobilelor considerate vulnerabile şi de pericol public şi ulterior reabilitarea termică, sau ca o variantă alternativă în cadrul proiectelor de consolidare seismică să fie cuprinse şi lucrările de intervenție în vederea creşterii performanţei energetice a clădirilor de locuit.

De asemenea, se poate atrage atenția asupra lipsei de control şi omogenizare privind consecinţele estetice ale lucrărilor de reabilitare termică. Aspectul original al fațadelor a fost înlocuit cu o cromatică absolut psihedelică, constituită din culori precum: violet, albastru ultramarin, galben pai, fucsia sau combinaţii de tipul portocaliu cu albastru.

Un caz interesant îl constituie cele două imobile, localizate vizavi, pe Şos. Ştefan cel Mare,: nr. 17, bloc 17 şi nr. 38, bloc 30A, construite în perioade diferite, unul înainte de cutremurul din 1977 şi celalalt după, cu structuri de rezistenţă diferite, cu înălţimi distincte şi cu un număr de apartamente diferite, dar pentru care s-a optat pentru aceeași soluție cromatică a lucrărilor de reabilitare termică, rezultând în prezent un aspect imobiliar identic pentru cele două imobile, după cum se poate observa în Figura 2.33.

Prin acest program de reabilitare termică, fondul construit al României este cosmetizat, va căpăta o nouă culoare, mai vie, dar care în timp se va dovedi nebenefic structurilor de rezistenţă, accelerând negativ factorii de vulnerabilitate seismică.

Ultimele directive naționale permit reabilitarea termică şi a locuințelor unifamiliale construite între anii 1950 - 1990 şi chiar extinderea la clădirile de patrimoniu. Cele mai multe sunt construite până în anii ’60 şi păstrează vie amintirea specificului epocii (proporții, elemente, decorațiuni, ornamente, estetică) în care au fost construite, iar prin lucrările de reabilitare termică se va distruge valoarea arhitecturală a acestor imobile.

92

Tabel 2.45. Imobile situate pe Şos. Ştefan cel Mare, reabilitate termic, cu aspect imobiliar identic, dar încadrate în clase diferite de vulnerabilitate seismică

Adresa An

construire Regim de înălţime

Tipologie structurală

Observaţii

Şos. Ştefan cel Mare, nr. 17, bl. 17 1960 S+P+7ECadre de

beton armat

Încadrat în categoria de urgenţă U2, poziţia 1418 din lista PMB

Şos. Ştefan cel Mare, nr. 38, bl. 30A 1982 S+P+10EPanouri

prefabricate -

a) Şos. Ştefan cel Mare, nr. 17, bl. 17

b) Şos. Ştefan cel Mare, nr. 38, bl. 30A

Figura 2.33. Imobile reabilitate termic având clase de vulnerabilitate seismică diferite, dar cu aspect imobiliar identic

93

2.6. Patrimoniul istoric şi de arhitectură

Patrimoniul construit al României este reprezentat nu numai de clădiri individuale - ci şi de o îmbinare consistentă din care acestea fac parte: instituții, ansambluri, centre istorice, cu străzi, pieţe şi parcuri, vestigii arheologice, vecinătăţi caracteristice, constituind adevărate peisaje cu aşezări urbane şi rurale.

Patrimoniul de arhitectură, istoric şi cultural al României este alcătuit din:

� Monumente istorice;

� Construcţii situate în „zone protejate” [71].

Ministerul Culturii a publicat în anul 2004 Lista Monumentelor Istorice din România, ultima actualizare realizându-se în 2010 [83]. Din punct de vedere structural, monumentele sunt grupate pe patru categorii, în funcție de natura lor:

I. Monumente de arheologie

II. Monumente de arhitectură

III. Monumente de for public

IV. Monumente memoriale și funerare

Din punct de vedere valoric, Lista Monumentelor Istorice cuprinde următoarele categorii:

� Categoria A - monumente de interes național;

� Categoria B - monumente de interes local.

Observăm în tabelul 2.46 o dispariție de pe lista publicată in 2004, a 6 monumente istorice din Bucureşti, dar la nivelul României, în perioada 2004-2010, au mai fost adăugate încă 15 monumente istorice.

Tabel 2.46. Numărul de monumente istorice din București şi din România în perioada 2004-2010 [87]

monumente istorice Număr

Anul 2004 2010

București 2627 2621

România 29425 29540

Tabelul 2.47 prezintă statistica monumentelor istorice din București şi din România cuprinse în Lista Monumentelor Istorice din anul 2004.

Tabel 2.47. Monumentele istorice din Bucureşti şi din România [71]

monumente Număr I

Arheologie II

Arhitectură III

For public IV

Memoriale Monumente categoria A

București 2627 190 2089 112 236 247

România 29425 9585 17708 678 1464 6640

94

Printre cele mai vechi monumente istorice din patrimoniul construit al Bucureştiului pot fi enumerate: Hanul Gabroveni, ce datează din anul 1739 (Str. Lipscani, nr. 86-88), Hanul lui Manuc - 1808 (Str. Franceză, nr.42), Palatul Ghica Tei - 1822 (Str. Doamna Ghica, nr. 5), Casa Capşa - 1848 (Calea Victoriei, nr. 36) [71].

Figura 2.34 prezintă distribuţia bisericilor din Bucureşti publicate în Lista Monumentelor Istorice din anul 2004.

Figura 2.34. Distribuţia bisericilor (monumente istorice) din Bucureşti, în funcţie de perioada de construire

Clădirile de patrimoniu sunt constituite de:

� Clădiri de cult;

� Hoteluri;

� Palate;

� Instituții;

� Imobile şi case;

� Clădiri industriale.

Aceste clădiri au structura de rezistenţă din zidărie de cărămidă, uşor fragilă la acțiunea cutremurelor. Unele clădiri de patrimoniu, cum ar fi cele din Centrul Istoric al Bucureștiului reprezintă un pericol public pentru societate. Clădirile de patrimoniu trebuie cuprinse pe lista priorităţilor de consolidare, alături de clădiri de locuințe vulnerabile.

Figura 2.35 ilustrează o clădire S+P+E, monument istoric, poziția 1315 şi codul B-II-m-B-19042 din Lista Monumentelor Istorice din București [83], situat pe strada Lipscani, nr. 72, construit la începutul secolului XX cu elemente de inspirație neoclasică și a cărui iminentă prăbușire pune în pericol artera pietonală Lipscani. Imobilul este expertizat tehnic

5

1

6

20

24

109

12

0

5

10

15

20

25

30

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

95

şi încadrat în clasa de urgenţă U1, poziția 816 din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [106].

Imagine din iulie 2013 Imagine din septembrie 2013 - punere în

siguranță a fațadei Figura 2.35. Monument istoric, str. Lipscani, nr. 72, încadrat în clasa de urgenţă U1

Protejarea patrimoniului construit şi cultural reprezintă o povară grea în condiții de creştere economică, de necesitate de dezvoltare urbană (de cele mai multe ori necontrolată) şi de accentuare a investițiilor imobiliare. Sub pretextul încurajării dezvoltării şi cu permisivitatea legislaţiei se poate ajunge la o pierdere irecuperabilă a patrimoniului cultural-istoric.

Un asemenea exemplu îl reprezintă demolarea Halei Matache Măcelaru de către Primăria Municipiului București, cu promisiunea mutării pe un alt amplasament.

Hala Matache Măcelaru a fost un monument al arhitecturii inginerești din secolul XIX, construit de către Primăria București între 1887 – 1899 și era format inițial dintr-o structură tipică halelor europene de secol XIX, din oțel nituit, suplă și perforată, acoperită în lateral cu suprafețe mari de sticlă și închideri de lemn.

Valoarea istorică și culturală a cladirii era considerată una de excepție, imobilul fiind identificat în Lista Monumentelor Istorice din București la poziția 457, codul B-II-m-B-18182 şi reprezenta un obstacol în calea construirii unui nou bulevard, ca și alte clădiri demolate de asemenea din ansamblul de arhitectură ,,Calea Griviţei’’.

96

Figura 2.36. Hala Matache Măcelaru, monument istoric demolat in 2013

Un exemplu de monument istoric ce păstrează specificul arhitectural al epocii este cel înscris la poziția 1161, cod LMI B-II-m-B-18891, în Lista Monumentelor Istorice din București, sub denumirea de Blocul „Tinerimea Română", Str. Gutenberg, nr. 19, sector 5.

Situată la intersecția străzilor Splaiul Independenţei, Schitu Măgureanu şi J. Gutenberg, clădirea a fost construită între anii 1924-1927, după planurile arhitectei Virginia Andreescu Haret, prima femeie arhitect din lume, şi finalizată abia în 1935, sub titulatura de Palatul Societății Tinerimea Română. În prezent, în interiorul imobilului de înălțime S+P+7E și care include o sală de spectacole cu 1200 de locuri, îşi desfăşoară activitatea Centrul Naţional de Artă „Tinerimea Română”.

Imagine din 1925, © Foto Tehnica Imagine din 2013

Figura 2.37. Palatului Societății Tinerimea Română

97

3. EVALUAREA VULNERABILIT ĂŢII SEISMICE

Vulnerabilitatea seismică exprimă în termeni probabilistici sau statistici, o măsură a evaluării comportării unei construcții în timpul unui cutremur.

Calvi et al. [26] descrie vulnerabilitatea seismică ca fiind susceptibilitatea unei clădiri la avariere datorită mişcării terenului la o anumită valoare a intensității, iar scopul evaluării vulnerabilității este de a obține probabilitatea unui anumit nivel de avariere pentru o clasă specifică de clădiri ca urmare a unui scenariu seismic.

Prin vulnerabilitatea seismică a unei structuri se înţelege predispoziţia intrinsecă a elementelor expuse de a fi afectate sau susceptibile de a suferi degradări, în urma unui eveniment de intensitate cunoscută [12].

Literatura de specialitate prevede două abordări diferite ale evaluării vulnerabilității şi anume: vulnerabilitate prezisă și vulnerabilitate observată [109].

Vulnerabilitatea observată se referă la evaluarea bazată pe statisticile avariilor provocate de cutremurele anterioare, în timp ce vulnerabilitatea prezisă se referă la evaluarea nivelului de performanță așteptat, bazat pe calcule și specificații de proiectare sau, dacă nici o altă metodă nu este disponibilă, pe raționamentul şi experiența evaluatorului, cunoscută sub numele de ‚‚opinia experților’’ [30].

Vulnerabilitatea prezisă este adecvată structurilor proiectate în mod ingineresc, la care se poate estima o anumită rezistență la cutremur în lipsa unor date referitoare la posibilele avarii, iar vulnerabilitatea observată este utilizată în mod special pentru tipuri de structuri uzual întâlnite, cum ar fi structurile în cadre din beton armat, la care sunt disponibile suficiente date statistice privind avariile, dar şi pentru structuri non-inginerești, cum ar cele din zidărie nearmată a căror rezistență la cutremur este destul de dificil de estimat.

Vulnerabilitatea este exprimată în mod curent sub forma unei funcţii sau o matrice, obținute prin studii statistice pe clădiri avariate de cutremure sau prin simulări pe modele numerice sau analitice ale structurii.

Evaluarea vulnerabilității seismice se poate extrapola la nivelul unei clădiri, sistem structural, tipuri de clădiri, clase de vulnerabilitate și poate fi scalată pentru un întreg oraș, regiune sau țară.

3.1. Factori care influențează vulnerabilitatea seismică

Cele mai multe studii referitoare la avariile provocate de acțiunea seismică au arătat că tipul de sistem structural utilizat reprezintă cel mai important factor care influențează eventualele daune cauzate de cutremur. Un alt aspect destul de relevant care afectează vulnerabilitatea seismică este definirea perioadei de construcție a structurii analizate şi mai ales a normelor de proiectare şi execuție luate în considerare la momentul realizării

98

construcției. În continuare se prezintă diferiți factori care pot influenţa performanţa seismică a construcțiilor şi prin urmare şi vulnerabilitatea seismică.

Tabel 3.1. Clasificarea factorilor care influențează vulnerabilitatea seismică

Factori care influențează vulnerabilitatea seismică

1. Amplasament

- amplasamentul faţă de sursa seismică;

- poziția faţă de clădirile învecinate;

- alunecări de teren;

- tasări permanente sub greutatea proprie a construcției.

2. Perioada de construcție

- vârsta ceea ce implică degradarea materialelor în timp;

- avarii existente cauzate de surse diverse: cutremure, incendii, inundații, război;

- urmărirea comportării în timp: repararea, întreținerea și consolidarea structurii;

- modificări ale structurii: extinderi atât pe verticală cât şi pe orizontală;

- schimbarea destinației clădirii şi modificarea clasei de importanţă şi expunere.

3.

Conformare structurală de ansamblu şi de detaliu

- neregularități în plan şi pe înălțime;

- neconcordanțe între planurile arhitecturale şi cele structurale;

- numărul mare de niveluri şi prevederea de etaje adiționale, neincluse în proiectul inițial;

- sisteme de fundare neadecvate;

- nerespectarea adâncimii de fundare;

- deschideri mari ale pereților din zidărie;

- acoperișuri cu deschideri mari şi încărcări gravitaționale ridicate;

- nealinierea elementelor verticale pe înălțime;

- modificări structurale;

- modificări ale instalațiilor aferente construcției;

- erori de proiectare şi nerespectarea bunelor practici.

4. Calitatea

construcției

- calitatea scăzută a materialelor de construcții;

- nerespectarea specificațiilor de execuție;

- forța de muncă necalificată;

- utilizarea materialelor cu slabe performanțe seismice.

O parte din acești factori sunt analizați în cele de urmează, împreuna cu măsurile care se impun pentru evitarea acestor situații şi, astfel, pentru diminuarea nivelului de vulnerabilitate seismică.

99

Configurația în plan şi pe verticală

Pentru configuraţia în plan a structurilor, alegerea unor forme asemănătoare cu cele din Figura 3.1 implică două probleme importante:

- tendinţa de a produce mişcări diferite pe cele două direcţii ale structurii, datorită concentrării elementelor rigide în zona de îmbinare;

- apariţia torsiunii, centrele de masă şi de rigiditate nu coincid din punct de vedere al coordonatelor geometrice.

Figura 3.1. Configuraţii în plan nerecomandate [45]

Pentru evitarea acestor probleme sunt evidențiate posibile soluții în Figura 3.2: a) împărţirea în tronsoane individuale mai simple şi consolidarea extremităților clădirilor, b) consolidarea zonei perimetrale şi c) rigidizarea zonelor solicitate la eforturi maxime.

a) b) c)

Figura 3.2. Soluţii pentru structuri cu configuraţii complexe în plan [48]

FEMA 454 [48] prezintă în Tabelul 3.2 o listă de neregularităţi: șase orizontale (în plan) și șase verticale (secțiune și elevație), de asemenea sunt evidențiate şi modurile de cedare produse de aceste neregularităţi. Dintre acestea, doar una se referă la localizarea asimetrică a masei în interiorul clădirii.

100

Tabel 3.2. Exemple de neregularităţi în plan şi pe verticală [45]

Neregularităţi în plan Neregularităţi pe verticală

Parter flexibil și slab

parteruluiSituația flexibil apare, de cele mai multe ori, din considerente arhitecturale, atunci când elementele de rezistenţă de la nivelul parterului la acţiuni orizontale au rigiditate redusă faţă de nivelele imediat superioare.

În literatura de specialitate sunt cunoscute mai multe situaţii care conduc la formarea unui parter flexibil și slab, printre care:

� elementele structurale verticale dintre primele două niveluri sunt mult mai flexibile decât cele superioare, această situație fiind întâlnită, în general, la structurile în cadre, unde înălţimea parterului este semnificativ mai mare decât cea de la etajele superioare;

� parterul trebuie să susțină o suprastructură grea, situație destul de delicată mai ales atunci când suprastructura este formată din pereți structurali care trebuie să preia încărcările laterale.

101

Cele mai frecvente cazuri sunt întâlnite la clădirile prevăzute cu spații comerciale la nivelul parterului. Totodată, în cazul cedării parterului apare și riscul cedării tuturor etajelor superioare, ca într-un efect de domino.

Problema nivelului slab al parterului poate fi extrapolată şi la alte niveluri superioare, mai puţin rigide decât celelalte, unde rezistenţa la forţe orizontale peste un anumit nivel este semnificativ redusă. O scădere a rigidităţii faţă de nivelurile superioare cu 70% duce la formarea unui nivel slab. Consecinţele unor astfel de probleme pot fi reprezentate de apariţia unui mecanism de cedare. Chiar dacă prăbuşirea structurii este numai parţială, astfel de construcţii nu mai pot fi reabilitate, demolarea fiind singura opţiune [99].

Din punct de vedere economic, ca soluție pentru evitarea unei slabe comportări a parterului la acțiuni seismice se recomandă adăugarea de pereți structurali sau diagonale de contravântuire, dacă exigenţele arhitecturale o permit.

Stâlpi scurți

Noţiunea de stâlpi scurți se referă la stâlpii rectangulari de dimensiuni mici în comparație cu înălţimea lor, fixaţi în grinzi sau plăci rigide. Modificarea unor structuri, prin introducerea de pereţi portanţi suplimentari poate conduce la formarea de stâlpi scurţi, care trebuie să preia o încărcare adiţională.

Rostul seismic dintre clădirile adiacente

Deseori, în zonele dens populate şi în special, în centrele orașelor, clădirile sunt adiacenteconstruite foarte aproape una de cealaltă. Ciocnirea construcţiilor poate provoca

avarii substanţiale, ajungându-se până la colapsul clădirilor. Problema prăbușirii este cu atât mai posibilă, cu cât nivelurile clădirilor învecinate se află la cote diferite, iar placa loveşte în stâlpii structurii alăturate. Rostul seismic trebuie proiectat cu o lăţime minimă, astfel încât cele două clădiri învecinate să nu se lovească, în cazul unor excitații seismice.

Zidăria de umplutură

Mulți specialiști susțin că utilizarea pereților din zidărie pentru structurile în cadre de beton armat conduce la îmbunătăţirea comportamentului structurii la acţiuni orizontale. Cu excepția cazurilor de încărcări reduse, combinarea celor două tipuri de materiale: beton şi cărămidă, duce la o conlucrare necorespunzătoare în caz de cutremur. Structura în cadre este relativ flexibilă şi are ductilitate ridicată, în timp ce zidăria nearmată este rigidă şi casantă şi poate ceda la forţă tăietoare.

Stabilitatea terenului de fundare

Avarierea clădirilor poate apărea şi datorită pierderii stabilității fundațiilor prin diferite deformații ale terenului de fundare: tasări, lichefieri ale terenului şi foarte rar, deplasări directe ale faliei la nivelul terenului.

102

3.2. Clasificarea metodelor de evaluare a vulnerabilității

În ultimele decenii au fost dezvoltate diverse metodologii pentru evaluarea vulnerabilității seismice. Începând din anii ’70 au fost publicate numeroase studii și articole științifice cu acest subiect. De asemenea, au fost inițiate proiecte de cercetare, cum ar fi: RISK-UE [91], LESSLOSS [104], RADIUS [107], ENSURE [46], SYNER-G [103] şi au fost dezvoltate instrumente de calcul pentru reducerea riscului seismic. Cel mai cunoscut și utilizat pe scară globală este HAZUS, o metodă multi-hazard de estimare a avariilor, elaborată de către Federal Emergency Management Agency (FEMA) din Statele Unite ale Americii [49].

Literatura științifică actuală prevede o clasificare comună a metodelor care au fost folosite până în prezent pentru a evalua vulnerabilitatea seismică:

� metode empirice sau statistice;

� metode analitice sau mecanice;

� metode hibride sau mixte.

Pe scară largă, se utilizează abordările bazate pe metodologii empirice care constau în evaluarea vulnerabilității prin prisma observațiilor asupra distribuțiilor statistice de avarii cauzate de cutremurele anterioare. La nivel local, evaluarea vulnerabilității se face pe bază analitică prin considerarea caracteristicilor structurale individuale, condițiilor locale de teren ale amplasamentului și utilizând analize numerice detaliate. Metodele hibride combină ambele metode empirice și analitice.

Evaluarea vulnerabilității se realizează în funcție de un parametru ce caracterizează mișcarea terenului. Astfel, relația dintre mișcarea terenului şi avariile clădirilor este definită prin intermediul parametrului selectat. Cei mai utilizați parametrii sunt: intensitatea macroseismică, valoarea de vârf a accelerației terenului şi mai recent, spectrele de răspuns.

Diversele metode de evaluare a vulnerabilității definesc avariile pe o scară discretă, cele mai multe utilizează scara MSK, scara MM și scara EMS-98.

În continuare, lucrarea oferă o imagine de ansamblu a metodelor folosite pentru evaluarea vulnerabilității seismice, metode care ar putea fi aplicate cu succes şi pentru fondul existent de clădiri din România.

3.2.1. Metode empirice

Metodele empirice se bazează pe datele statistice ale evenimentelor reale, procesând direct observațiile avariilor structurale cauzate de cutremurele anterioare și evaluând consecințele avariilor asupra construcțiilor afectate. Metodele empirice de evaluare a vulnerabilității au evoluat odată cu dezvoltarea scărilor de intensităţi seismice, exprimând astfel în mod direct relația dintre avarii și mișcarea terenului.

103

Figura 3.3. Componentele analizei de risc seismic şi metodele de evaluare a vulnerabilității seismice a construcțiilor [97]

104

Există două metode empirice binecunoscute și utilizate în mod obișnuit: matricele probabilităților de avariere și funcțiile de vulnerabilitate.

Matricea probabilităților de avariere

Principiul matricei probabilităților de avariere este acela că pentru un element structural există probabilitatea de a fi într-o anumită stare de avariere pentru o anumită intensitate seismică. Această matrice exprimă probabilitatea condiționată, Pij, de a obține un nivel de avariere, j, provocat de cutremur de intensitate i: Pij [D = j│i] .

Primele analize statistice ale avariilor provocate construcțiilor au fost propuse în 1973 de către Whitman [121], pe baza datelor procesate de la peste 1600 clădiri deteriorate de cutremurul San Fernando din SUA, produs în 1971. Acesta a creat primele matrice ale probabilităților de avariere pentru diferite tipuri de structuri, de diferite înălţimi, dar cu un anumit nivel de avariere al elementelor structurale și nestructurale, ca funcții de intensitate, exprimând relația directă dintre intensitatea cutremurului și eventualele sale consecințe. Formatul acestei matrice propusă de Whitman este prezentată în Tabelul 3.3 [121].

Tabel 3.3. Formatul matricei probabilităților de avariere propusă de Whitman [121]

Grad de avariere

Avarii structurale

Avarii nestructurale

Procent de avariere (%)

Intensitate MSK

V VI VII VIII IX

0 Fără Fără 0 ÷ 0.05 10.4 - - - -

1 Fără Minore 0.05 ÷ 0.3 16.4 0.5 - - -

2 Fără Locale 0.3 ÷ 1.25 40 22.5 - - -

3 Discrete Răspândite 1.25 ÷ 3.5 20 30 2.7 - -

4 Minore Substanțiale 3.5 ÷ 4.5 13.2 47.1 92.3 58.8 14.7

5 Substanțiale Extinse 7.5 ÷ 20 - 0.2 5 41.2 83

6 Majore Aproape totale 20 ÷ 65 - - - - 2.3

7 Totale 100 - - - - -

8 Prăbușire 100 - - - - -

Fiecare număr din matricea probabilităților de avariere indică probabilitatea că o clădire va avea un nivel specific de avariere la un anumit nivel de intensitate a cutremurului. Procentul de avariere reprezintă ponderea costului aferent refacerii clădirii în raport cu valoarea totală a imobilului. Acest format de matrice a devenit una dintre cele mai uzuale forme de a reprezenta distribuția probabilă a pierderilor provocate de cutremure, fiind adaptat și utilizat în special în Europa.

Prima variantă europeană a matricei probabilităților de avariere a fost concepută de Braga et al. [23], evaluând consecințele asupra construcțiilor produse de cutremurul Irpinia ce a lovit Italia în 1980, prin dezvoltarea unei matrice a probabilităților de avariere pentru trei clase diferite de clădiri, în raport cu scara MSK.

FEMA a introdus matricele probabilităților de avariere obținute pe baza observațiilor experților în cadrul ATC-13 din 1985 [4], estimând un factor de avariere, definit ca procentul

105

pierderilor din valoarea costului total de reabilitare al clădirii, pentru 36 de clase diferite de construcții, pe o scară a intensității seismice MM de la VI la XII.

Scara macroseismică europeană EMS-98 [54] reprezintă referința evaluării intensităţii seismice în Europa. Cele 12 diviziuni cuprind întreaga paletă de cutremure, de la cutremure insesizabile până la cutremure puternice, care produc prăbuşirea totală a construcţiilor.

Tabel 3.4. Clasificarea structurilor în clase de vulnerabilitate propusă de EMS-98 [54]

Tipul structurii Clasa de vulnerabilitate

A B C D E F

Beton armat

Cadre proiectate fără rezistență la cutremur

Cadre cu un nivel mediu de proiectare antiseismică

Cadre cu un nivel ridicat de proiectare antiseismică

Pereți proiectați fără rezistenţă la cutremur

Pereți cu un nivel mediu de proiectare antiseismică

Pereți cu un nivel ridicat de proiectare antiseismică

Metal Structuri metalice

Zidărie

Piatră brută

Chirpici (cărămidă de pământ)

Piatră simplă

Piatră masivă

Nearmată cu elemente din piatră

Nearmată cu planșee din beton armat

Armată sau confinată

Lemn Structuri din lemn

- clasa de vulnerabilitate cea mai probabilă;

- clasa de vulnerabilitate probabilă;

- clasa de vulnerabilitate mai puțin probabilă (cazuri excepționale).

Figura 3.4. Descrierea cantitativă a avarilor prezentată în EMS-98 [54]

106

EMS-98 evaluează pagubele cutremurelor pe baza a trei factori: oameni, obiecte şi structuri, prevăzând 5 grade de avariere corespunzătoare celor 6 clase de vulnerabilitate (de la A la F) pentru niveluri ale intensității cuprinse între V şi XII, așa cum se poate observa în Tabelele 3.4-3.5 şi Figura 3.4. Termenii cantitativi ‚‚câteva’’, ‚‚multe’’ şi ‚‚foarte multe’’ definesc elementele statistice ale scării EMS-98.

Tabel 3.5. Matricele probabilităților de avariere pentru clasele de vulnerabilitate A-F, conform EMS-98 [54]

Nivel de intensitate

Clasa A de vulnerabilitate Clasa B de vulnerabilitate

Grad de avariere

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

V câteva câteva

VI multe câteva multe câteva

VII multe câteva multe câteva

VIII multe câteva multe câteva

IX multe multe câteva

X foarte multe

multe

XI foarte multe

XII


Clasa C de vulnerabilitate Clasa D de vulnerabilitate

Grad de avariere

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

V

VI puține

VII puține puține

VIII multe puține puține

IX multe puține multe puține

X multe puține multe puține

XI multe multe puține

XII foarte multe

foarte multe


Clasa E de vulnerabilitate Clasa F de vulnerabilitate

Grad de avariere

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

V

VI

VII

VIII

IX câteva

X multe câteva câteva

XI multe câteva multe puține

XII

107

Tabel 3.6. Descrierea gradelor de avariere pentru structuri din zidărie, propusă de EMS-98 [54]

Gradul de avariere

Avarii Descriere Exemplificare

Structurale Nestructurale

1 niciuna

minore

Fisuri în pereți, dizlocări ale unor părți mici din tencuială; în puține cazuri desprinderi de bucăți din zidăria de la partea superioara.

2 neglijabile medii

Crăpături în ziduri, căderi ale unor părți destul de mari din tencuială, prăbușiri parțiale ale coșurilor de fum.

3 substanțiale puternice

Fisuri mari și extinse în majoritatea pereților. Țigle desprinde. Coșuri de fum prăbușite pe linia acoperișului; Cedarea elementelor nestructurale individuale (pereți despărțitori şi de fronton).

4 puternice foarte

puternice

Cedări grave ale pereților; Prăbușiri parțiale ale structurii acoperișului și planșeelor.

5 foarte

puternice Totale

Colaps total sau aproape de prăbușire.

108

Tabel 3.7. Descrierea gradelor de avariere pentru structuri din beton armat, propusă de EMS-98 [54]

Gradul de avariere

Avarii Descriere Exemplificare

Structurale Nestructurale

1 niciuna

minore

Fisuri superficiale în tencuiala elementelor cadrelor şi în pereții de la bază. Fisuri fine în pereții despărțitori și de umplutură.

2 neglijabile medii

Fisuri în stâlpii şi grinzile cadrelor și în pereții structurali. Crăpături în pereții despărțitori și de umplutură. Căderi de bucăți din tencuială şi plăci de finisaj. Căderi de bucăți de mortar din îmbinările panourilor de pereți.

3 substanțiale puternice

Fisuri în stâlpi, în nodurile cadrelor de la bază şi în nodurile pereților cuplați. Exfolieri ale acoperirilor cu beton şi flambajul armăturilor. Fisuri mari în pereții despărțitori și de umplutură. Cedarea panourilor individuale de umplutură.

4 puternice foarte

puternice

Fisuri mari în elementele structurale cu cedări la compresiune a betonului și ruperi de armături. Cedarea legăturilor dintre armăturile grinzilor, înclinarea stâlpilor. Prăbușirea unor stâlpi sau a unui etaj întreg.

5 foarte

puternice Totale

Prăbușirea parterului sau a unor zone (aripi) din clădire.

109

Funcții de vulnerabilitate continue

Funcțiile de vulnerabilitate sunt funcții continue care exprimă probabilitatea de a ajunge sau depăși un anumit nivel de avariere la un anumit nivel al intensității seismice, care este reprezentată, în general, în termeni ai intensității macroseismice sau valori de vârf ale accelerației terenului. Aceste funcții sunt în general bazate pe procesarea statisticilor daunelor anterioare și pe opinia experților.

În general, o funcție de vulnerabilitate este o relație care definește prejudiciul estimat pentru o clădire sau o clasă de clădiri în funcție de mișcarea terenului. Cele două elemente ale analizei vulnerabilității sunt capacitatea construcției și solicitarea seismică. În scopul de a estima prejudiciul, abilitatea clădirii de a rezista constrângerilor (capacitatea clădirii) trebuie să fie comparată cu constrângerile structurii din cauza mișcării terenului provocată de cutremur (solicitarea seismică).

Figura 3.5. Principiul unei funcții de vulnerabilitate

În 1992, Coburn și Spence [30] au depășit dezavantajul că intensitatea macroseismică nu este o variabilă continuă și au propus o nouă scară de intensitate, care utilizează un parametru al mişcării terenului PSI (Parameterless Scale of Intensity), pentru a obține curbe de vulnerabilitate, pe baza observării pierderilor suferite de clădiri folosind scara MSK.

Parametrul PSI este transformat în PGA cu ajutorul funcțiilor empirice de corelare, bazându-se pe faptul că datele de intrare și de ieșire nu sunt definite prin același parametru. Aceștia au colectat date în timpul diferitelor studii de caz privind cutremurele care au afectat diferite țări. Pentru fiecare tip de clădire, nivelul intensității la care individual, fiecare structură trece de un prag critic de avariere, se presupune a fi normal distribuită [30], astfel considerându-se cinci grade diferite de avariere, D1 ÷ D5, (D0 fiind fără avariere), descrise de scara de intensitate MSK.

110

Figura 3.6. Funcții de vulnerabilitate pentru structuri în cadre din beton armat, propuse de Coburn şi Spence [30]

Ulterior, alți specialiști au ales, pentru o mai bună relație între mișcarea terenului și daunele suferite de clădiri la cutremurele anterioare şi pentru a îmbunătăți funcțiile de vulnerabilitate, operarea cu accelerația spectrală sau deplasarea spectrală.

Metodele empirice, cele mai multe fiind analize ale reprezentărilor acțiunii seismice în funcție de un singur parametru, pot conduce la incertitudini mari în estimarea daunelor comparativ cu observațiile. Dintre acestea, funcțiile de vulnerabilitate seismice au cel mai înalt grad de credibilitate.

În același timp, metodele empirice sunt cele mai realiste deoarece avariile observate iau în considerare caracteristicile locale ale construcțiilor, topografia terenului şi efectele de interacțiune sol-structură. Însă acest avantaj se transformă în dezavantaj în momentul transpunerii rezultatelor obținute în alte regiuni geografice.

3.2.2. Metode analitice

Abordările analitice sau mecanice se bazează pe evaluarea numerică a probabilității ca structurile existente să fie afectate de un cutremur, oferind o evaluare științifică precisă a comportamentului clădirilor în cazul acțiunilor seismice. Aceste metodologii folosesc curbele de vulnerabilitate, în general, provenite din analize numerice efectuate pe modele structurale simplificate sau detaliate și sunt utilizate de preferință la scară locală, în cazul zonelor mari de studiu fiind implicit necesar un efort de calcul substanțial. În funcție de procedeul utilizat se pot clasifica în:

� Curbe de vulnerabilitate şi matrice de avariere analitice;

� Metode bazate pe mecanisme de prăbușire;

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

D0

D1D2

D4

D5

D3

111

� Metode bazate pe performanţă;

� Metode bazate pe deplasare;

În cele ce urmează se prezintă o scurtă descriere a acestor metode analitice.

Curbe de vulnerabilitate şi matrice de avariere analitice

Curbele analitice de vulnerabilitate sunt frecvent utilizate pentru a sprijini, mai degrabă decât să înlocuiască, matricele empirice de avariere și curbele empirice de vulnerabilitate, ajungându-se astfel la metodele hibride de evaluare a vulnerabilității.

Figura 3.7 prezintă componentele de bază necesare pentru a obține curbele de vulnerabilitate şi matricele de avariere calculate analitic:

Selectarea parametrului ce caracterizează intensitatea

cutremurului

Selectarea modelului de calcul al structurii

Definirea caracteristicilor aleatoare a parametrilor

structurali

Selectarea modelului de definire a nivelului de

avariere

Selectarea unui set reprezentativ de accelerograme

sau definirea spectrului de proiectare Selectarea metodei de

analiză neliniară

Matricea probabilităților de avariere

Realizarea analizei neliniare

Curbe de vulnerabilitate

Definirea distribuţiei probabilistice a avariilor

Definirea nivelului de avariere

Definirea criteriilor de identificare a nivelului

de avariere

Figura 3.7. Reprezentarea schematică a etapelor de calcul pentru curbele de vulnerabilitate şi matricele de avariere analitice

Metode bazate pe mecanisme de prăbușire

Aceste metode presupun identificarea mecanismului de prăbușire cu ajutorul multiplicatorilor de cedare pentru a descrie caracteristicile geometrice și mecanice ale unei clădiri sau grup de clădiri și sunt în special aplicate structurilor de înălţime redusă din beton armat şi zidărie. Cele mai cunoscute şi utilizate tehnici de evaluare a vulnerabilității bazate pe mecanisme de cedare sunt metodele VULNUS şi FaMIVE.

112

În procedura VULNUS [16] probabilitatea de a depăși starea limită de cedare pentru un grup de clădiri din zidărie este o funcție de patru parametri: V = f (I1, I2, A, a).

Parametrul de cedare prin forfecare în planul peretelui la nivelul parterului este definit astfel:

>� 6?�@AB, ADEF �3.1� unde W este greutatea totală a clădirii, iar Vx și Vy reprezintă forțele de forfecare la jumătate din înălțimea parterului, în direcțiile x și y.

Parametrul de cedare în planul perpendicular peretelui, I2, se obține din raportul dintre rezistenţa la încovoiere a peretelui exterior cel mai solicitat şi greutatea totală, prin însumarea rezistenței verticale, I2', cu rezistența orizontală, I2'':

>G 6?��>GH + >GHH�J�3.2� Un al treilea coeficient, I3, este calculat, ca suma ponderată a valorilor celor șapte factori parțiali de vulnerabilitate:

>/J K FJ ∗ <J45 ∗ 3.15J �3.3� unde valorile Si variază de la 0 (bine) la 45 (slab), iar greutatea, Wi, este atribuită în funcție de importanța relativă a factorilor de vulnerabilitate asupra clădirii.

Răspunsul în accelerație medie absolută al clădirii, A, (de exemplu, forța tăietoare de bază maximă împărțită la greutatea totală), se calculează în funcție de un factor de incertitudine, a. Un avantaj al acestei metode este acela că permite clasificarea clădirilor analizate prin intermediul unui calcul absolut de vulnerabilitate seismică [26].

Procedura FaMIVE (Identificarea mecanismul de cedare și evaluarea vulnerabilității) a fost dezvoltată pentru a evalua vulnerabilitatea seismică a clădirilor istorice din zidărie. Principiul este reprezentat de determinarea mecanismului de cedare cel mai probabil, prin calcularea factorului de încărcare asociat sau a parametrului de prăbușire prin intermediul unei analize statice echivalente.

Incertitudinile provenite din proprietățile geometrice și mecanice ale clădirilor nu sunt luate în considerare și nici un indiciu clar nu este dat cu privire la modul de a evalua probabilitatea de a depăși o anumită stare limită [26]. Figurile 3.8 si 3.9 prezintă o serie de mecanisme posibile de prăbușire pentru structuri din zidărie și beton armat.

Pentru evaluarea vulnerabilității structurilor din cadre de beton armat prin mecanisme de prăbușire se poate fi folosi o procedură propusă de Cosenza et al. [35] pentru clădirile italiene. Capacitatea evaluată a unei o clase de clădiri, se determinată în funcție de forța tăietoare de bază și de deplasarea maximă, prin calcularea probabilității de a avea o capacitate mai mică decât valoarea estimată.

113

Figura 3.8. Mecanisme de cedare pentru structuri din zidărie [36]

Se predefinesc anumite mecanisme posibile de cedare, ca şi în Figura 3.9, iar forța tăietoare de bază corespunzătoare, Vb,i, se calculează presupunând o distribuție liniară a forțelor seismice orizontale. Deplasarea ultimă, ∆u,i, se determină în funcție de θu, rotația ultimă a elementelor structurale:

L∆N,� ON ∗ �P& �PQ�∆N,G ON ∗ PQ∆N,/ ON ∗ �PQ �PQ��3.4�

Figura 3.9. Mecanisme de cedare pentru structuri de beton armat [35]

Comportamentul seismic global este apoi reprezentat de coeficientului seismic, Cb,i, (forța tăietoare de bază, Vb,i, împărțită la greutatea clădirii, W) și deplasarea laterală relativă între etaje corespunzătoare (drift)i - deplasarea la vârful structurii împărțită la înălţimea totală a clădirii:

RS,J AS,JF �3.5��TU?VWN�J ∆N,JP& �3.6�

114

Metoda bazată pe performanţă - HAZUS

Metodologia HAZUS [49] este un procedeu de evaluare a vulnerabilității seismice în care daunele sunt estimate prin intermediul curbelor de fragilitate, definite prin probabilitatea de a ajunge sau a depăși un stadiu specific de avariere presupunând o distribuție log-normală a avariilor.

Metodologia HAZUS utilizează ca mijloace de analiză spectrele de capacitate, în care deplasările constituie parametrul solicitării. Metoda spectrului de capacitate a fost propusă în anii ’70 de către Freeman [50], ca metodă de evaluare rapidă a răspunsului seimic așteptat pentru o bază navală americană.

Determinarea capacitații clădirii de a rezista unei solicitări seismice se realizează prin analize statice neliniare (push-over), în care structura, echivalată cu un model cu un singur grad de libertate, este supusă unor încărcări statice laterale în creștere. Performanța structurii este identificată prin punctul de performanță, situat la intersecția spectrului capacității cu spectrul seismic (spectrul accelerație - deplasare). Acest punct de performanță reprezintă condiția pentru care capacitatea seismică a structurii este egală cu solicitarea seismică impusă structurii de către mișcarea preconizată a terenului [79].

Curbele de capacitate sunt construite pentru fiecare tip de clădire și reprezintă nivele diferite de proiectare a forțelor laterale și pentru o anumită stare de încărcare, performanța așteptată a clădirii.

Figura 3.10. Exemplu de curbă de capacitate şi puncte de control

Fiecare curbă este definită de două puncte de control: capacitate de curgere și capacitatea ultimă, determinate de următorii parametrii:

Cs punctul de curgere semnificativă a coeficientului de rezistență proiectată (fracțiune din greutatea clădirii);

115

Te perioada fundamentală ,,elastică’’ așteptată a clădirii (secunde),

α1 fracțiune din greutatea efectivă a clădirii în push-over;

α2 fracțiune din înălțimea clădirii la cota unde deplasarea din push-over este egală cu deplasarea spectrală;

γ coeficient de suprarezistenţă privind rezistenţa de curgere şi rezistenţa de proiectare;

λ coeficient de suprarezistenţă privind rezistenţa ultimă şi rezistenţa de curgere;

µ raportul de ductilitate dintre deplasarea ultimă şi λ, ori deplasarea de curgere (punctul presupus de cedare semnificativă a structurii).

Figura 3.11. Determinarea punctului de performanţă pentru o solicitare seismică specifică

Cheia acestei metode este reducerea de 5% amortizare a spectrelor de răspuns ale mișcării terenului (Sa - Sd), pentru a ține seama de comportamentul inelastic al structurii. Factorul de reducere se aplică amortizării histeretice ca o funcție de timp pentru a simula degradarea buclei histeretice în timpul răspunsului ciclic (ciupirea buclei histeretice).

Ulterior, metoda spectrului de capacitate a fost reglementată prin norma americană ,,ATC 40 - Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings’’ în 1996 [5].

HAZUS reprezintă de fapt o generalizare a metodei spectrului de capacitate. Metodologia HAZUS definește curbe de capacitate şi fragilitate pentru 36 de clase de structuri diferite, iar daunele sunt descrise de cele 5 stări de avariere.

După estimarea punctului de performanță, HAZUS estimează pierderile produse de cutremure prin intermediul curbelor de fragilitate. Valorile spectrului deplasării obținute pentru punctul de performanţă al unei anumite clase de clădiri, sunt utilizate ca date de intrare în curbe de fragilitate pentru diferite stadii de avariere.

116

NEAVARIATĂ UȘOARĂ MODERATĂ EXTINSĂ COMPLETĂ

Figura 3.12. Stările de avariere definite de HAZUS [49]

Tabelele 3.8 şi 3.9 oferă un exemplu al definirii stărilor de avariere pentru elementele structurale ale clădirilor din cadre de beton armat, respectiv pereți din beton armat, observându-se faptul că un singur nivel de avariere acoperă o gamă vastă de avarii.

Daunele provocate componentelor nestructurale sunt considerate a fi independente de tipul clădirii, datorită faptului că acestea (paravane, tavane, placări, etc.) se presupune că trebuie să suporte aceleași prejudicii atunci când sunt supuse la aceeași mișcare a terenului sau deplasare relativă de nivel, indiferent dacă sunt într-o clădire metalică sau într-una cu pereți de beton armat.

Tabel 3.8. Definirea gradelor de avariere pentru clasa C1 - Cadre din beton armat [49]

Stare de avariere Descrierea nivelului de avariere

Ușoară Fisuri subțiri din încovoiere sau forfecare în unele grinzi şi stâlpi din apropierea nodurilor sau în noduri.

Moderată

Cele mai multe grinzi și stâlpi prezintă fisuri capilare. În cadrele ductile, unele elemente au atins capacitatea de curgere prin fisuri mai mari din încovoiere și exfolieri de beton. Cadrele neductile pot prezenta fisuri mari de forfecare și exfoliere.

Extinsă

Unele dintre elementele cadrului au ajuns la capacitatea ultimă, indicată în cadrele ductile de fisuri mari din încovoiere, sfărâmarea betonului și îndoirea armăturilor principale. Elementele cadrelor neductile pot suferi cedări din forfecare sau desfacerea suprapunerii armăturilor, ruperea etrierilor sau îndoirea armăturilor principale în stâlpi, care pot conduce la prăbușirea parțială.

Completă

Structura este prăbușită sau în pericol iminent de prăbușire din cauza cedării elementelor fragile ale cadrelor neductile sau pierderea stabilității cadrului. Aproximativ 20% din clădirile de înălţime mică, 15% din cele de înălţime medie sau 10% din construcțiile cu înălţime mare din totalul clădirilor clasei C1, care se găsesc în starea de avariere Completă sunt așteptate să se prăbușească.

117

Tabel 3.9. Definirea gradelor de avariere pentru clasa C2 - Pereți din beton armat [49]

Stare de avariere Descrierea nivelului de avariere

Ușoară Fisuri diagonale subțiri pe majoritatea suprafețelor pereților, exfolieri minore ale betonului în câteva locuri.

Moderată Majoritatea suprafețelor pereților prezintă fisuri diagonale. Unii pereți au depășit capacitatea de curgere prin fisuri diagonale mari și exfolierea betonului la capetele pereților.

Extinsă

Cei mai mulți pereți de beton şi-au depășit capacitatea de curgere, iar alți pereți şi-au depășit capacitatea ultimă prin fisuri mari diagonale, exfolieri întinse în jurul fisurilor și îndoirea vizibilă a armăturilor din pereți sau rotirea pereților mărginiţi de fundații necorespunzătoare. Prăbușirile parțiale pot să apară din cauza unor cedări ale stâlpilor neductili, care nu sunt proiectați să reziste la încărcări laterale.

Completă

Structura s-a prăbușit sau este în pericol iminent de prăbușire din cauza cedării majorităţii pereților şi a stâlpilor şi grinzilor principale. Aproximativ 13% din clădirile de înălţime mică, 10% din cele de înălţime medie sau 5% din construcțiile cu înălţime mare din totalul

care se găsesc în starea de avariere Completă clădirilor clasei C2, sunt așteptate să se prăbușească.

Pe baza descrierilor nivelurilor de avariere, pentru fiecare tip de clădire au fost dezvoltate curbe de fragilitate. Acestea sunt funcții lognormale, care distribuie avariile în cadrul stadiilor de avariere structurale şi nestructurale. Pentru orice valoare a răspunsului spectral, probabilitățile unui grad de avariere sunt calculate ca diferența dintre probabilitățile cumulate de a ajunge sau a depăși niveluri succesive de avariere.

Figura 3.13. Curbe de fragilitate pentru diferite stări de avariere

Probabilitățile unei clădiri de a ajunge sau a depăși diferite stadii de avariere la un nivel specific de răspuns însumează 100%. Pentru avarieri structurale, curbele de fragilitate

Deplasare spectrală (m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Sta

re d

e de

grad

are

(%)

118

exprimă daunele în funcție de deplasarea clădirii. Curbele de fragilitate exprimă avariilenestructurale ca funcții de deplasare sau accelerație a clădirii, dacă acestea se referă la daune derivate din deplasare sau accelerație.

Metode bazate pe deplasare

Aceste metodologii utilizează deplasările ca indicator fundamental al definirii gradului de avariere. Comportamentul neliniar al clădirilor nu este obținut din curbele pushover, ci din capacitatea de deplasare și perioada de vibrație a structurii. Funcțiile de capacitate ale structurilor sunt exprimate prin relații între perioada și înălțimea clădirilor. Considerând spectrul de răspuns în termeni de deplasare sunt estimate funcții de vulnerabilitate pentru diferite stări limit ă de degradare.

Primii pași în dezvoltarea metodelor bazate pe deplasare au fost făcuți de Calvi [25]. Acesta a propus două mecanisme de cedare pentru structurile în cadre de beton armat: articulații plastice formate la partea inferioară a stâlpilor și la intersecțiile cu grinzile (ilustrate în Figura 3.14) și mai multe moduri de cedare în plan pentru structurile din zidărie - Figura 3.15.

Figura 3.14. Mecanisme de cedare la structurile din beton armat: la grinzi (stânga) și la stâlpi (dreapta) [26]

Figura 3.15. Deformate pentru diferite stări limit ă și moduri de cedare la structurile din zidărie [26]

119

Un exemplu de utilizare al metodelor bazate pe deplasare îl reprezintă evaluarea vulnerabilității construcțiilor din beton armat cu înălţimi medii din Turcia, la acțiunea cutremurului Kocaeli din 1999, o comparație între rezultatele diferitelor analize este prezentată în Figura 3.16.

Figura 3.16. Comparație a rezultatelor obținute prin diverse metode de analiză a vulnerabilității seismice [111]

3.2.3. Metode mixte

Aceste abordări hibride combină diferite proceduri de evaluare a vulnerabilității: analitice, opiniile experților, curbe de vulnerabilitate, matrice de avariere și calcule simplificate, atribuind punctaje deficiențelor structurale ale construcțiilor. Cele mai semnificative utilizează indicii de vulnerabilitate sau metodele de scanare.

Metoda indicelui de vulnerabilitate

Această metodă constă în stabilirea unei relații indirecte între acțiunea seismica şi răspunsul structural prin intermediul unui indice de vulnerabilitate [14]. Astfel se colectează o cantitate mare de date privind daunele pentru 11 parametri care ar putea influența vulnerabilitatea clădirii: planul și configurația elevației, tipul fundației, elementele structurale și nestructurale, starea de conservare, tipul și calitatea materialelor. În funcție de valoarea parametrilor, fiecărei clădiri îi este atribuit un scor pentru a cuantifica nivelul de

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Neavariat Uşor Moderat Extins Complet

Niv

el d

e a

varie

re

Analize complexe bazate pe intensitateVulnerabilitate observată

Analize simplebazate pe deplasăriAnalize simplebazate pe intensitateAnalize complexe bazate pe deplasări

120

deteriorare în funcție de gradul de severitate al mișcării seismice. Fiecărui parametru îi este atribuit unul dintre cei patru coeficienți de calificare, K, de la A - optim la D - nefavorabil.

IϑKKi*Wi11i1 �3.7�

Indicele de vulnerabilitate variază de la 0 la 382.5, dar este normalizat la valoarea 100, unde 0 reprezintă cele mai puțin vulnerabile, iar 100 cele mai vulnerabile. Cu cât indicele de vulnerabilitate este mai mare cu atât clădirea este mai vulnerabilă la cutremure.

Funcțiile de vulnerabilitate raportează indicele de vulnerabilitate la un factor global de avariere, d, al clădirilor cu aceeași tipologie și pentru aceeași intensitate seismică sau PGA. Factorul de avariere, definit de raportul dintre costurile de reparație ale avariilor şi costul total de reconstrucție, se consideră nesemnificativ pentru valori PGA mai mici decât un anumit nivel și crește liniar până la un colaps al PGA, unde are o valoare egală cu 1.

Figura 3.17. Funcții de vulnerabilitate care raportează factorul de avariere și PGA la diferite valori ale indicelui de vulnerabilitate [14]

Metode de scanare

Obiectivul principal al acestor proceduri este de a determina dacă o anumită clădire ar trebui sau nu să fie supusă unei investigații mai detaliate. Utilizate pentru prioritizarea consolidării seismice a clădirilor, aceste metode nu stabilesc nicio relație directă între acțiunea seismică și prejudiciile observate: indicele de avariere sau punctajul se determină numai pe baza datelor colectate din observații sau opiniilor experților.

Reglementările românești de evaluare seismică și de consolidare a clădirilor vulnerabile au fost dezvoltate pe baza metodelor japoneze. Una dintre acestea, cunoscută sub numele de metoda japoneză a indicelui seismic, evaluează performanța seismică a clădirilor existente din beton armat cu mai puțin de 6 etaje. Aceasta constă în trei proceduri diferite de scanare seismică care estimează performanța seismică a unei clădiri.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

=80 60 20 10 540

121

Indicele de performanță seismică, IS, este calculat pentru fiecare etaj și în fiecare direcție a cadrelor clădirii astfel:

ISEo ∗ SD ∗ %�3.8�unde:

Eo este coeficientul performanței structurale de bază;

SD reprezintă sub-indicele privind conceptul structural al construcției;

T este sub-indicele pentru deteriorarea în timp a clădirii.

Determinarea valorii Eo presupune calcularea și multiplicarea unui coeficient al rezistenţei ultime, C, și a unui factor de ductilitate, F, având în vedere mecanismele de cedare, numărul total de etaje și poziția etajului în curs de examinare.

Influența neregularității, rigidității și a distribuției masei structurale asupra performanței seismice este reprezentată de către sub-indicele SD. Influența deteriorării și a fisurării este luată în considerare de către sub-indicele T, care se bazează pe datele observate prin intermediul expertizei pe teren [26].

După calcularea indicelui de performanţă seismică, IS, acesta este comparat cu indicele seismic de referință, IS0, pentru a determina dacă respectiva clădire este vulnerabilă sau nu față de o presupusă mișcare seismică. Astfel, se disting 3 posibilităţi:

IS ≥ IS0 structura nu este vulnerabilă;

IS << I S0 structura este la un nivel foarte ridicat de vulnerabilitate, necesitând urgent consolidare sau demolare;

IS ≥ IS0 metoda prezintă incertitudini şi se recomandă o evaluare mai detaliată folosind nivelul următor de selecție sau o analiză dinamică neliniară.

Coeficientul seismic de referință pentru clădire, IS0, poate fi calculat cu formula:

IS0ES ∗ Z ∗ t ∗ u�3.9�unde:

ES este indicele de performanță structurală de bază cu valori de 0.8 pentru primul nivel de scanare şi 0.6 pentru al doilea și al treilea nivel;

Z reprezintă un indice de zonă utilizat pentru a modifica intensitatea mișcării seismice asumate la amplasamentul clădirii;

G este indicele terenului care ţine cont de amplificarea undelor seismice în stratul superior al terenului;

U reprezintă un indice de utilizare, care poate fi considerat ca un factor de importanță al clădirii.

122

Curbe de vulnerabilitate şi matrice de avariere mixte

Curbele de vulnerabilitate şi matricele de avariere hibride combină datele statistice post-cutremur cu cele obținute dintr-o simulare a unui model matematic al unei clase de structuri. Astfel de metode au fost aplicate pentru clădirile din Grecia şi zonele urbane din Spania.

În cazul clădirilor din Grecia, folosind o procedură hibridă, Kappos et al. [67] a obținut matricea probabilităților de avariere astfel: pentru anumite nivele de intensitate a utilizat datele existente despre cutremurele anterioare, urmând metoda indexului de vulnerabilitate, iar pentru nivele de intensitate despre care nu existau date disponibile a efectuat analize dinamice neliniare pentru fiecare categorie de structură. Accelerogramele utilizate au fost scalate la valorile PGA estimate de analizele de hazard seismic. Intensitatea și PGA au fost corelate cu relații empirice, obținându-se un coeficient global de avariere, pentru a relaționa răspunsul structural obținut prin analiza dinamică (factori de ductilitate, deplasări) cu avariile, exprimate de costuri de consolidare ale construcției.

Bărbat et al. [11] a folosit o metodă similară a indicele de vulnerabilitate pentru o evaluare hibridă a vulnerabilității clădirilor de zidărie din zonelor urbane ale Barcelonei. Inițial a fost realizat un studiu post-cutremur pentru două cutremure de intensitate maximă VII pe scara MSK. Daunele structurale și nestructurale ale clădirilor de zidărie au fost analizate și corelate cu indicii de vulnerabilitate și avariere. Pentru obținerea funcțiilor de vulnerabilitate corespunzătoare nivelului VII de intensitate s-au utilizat analizele statistice, iar pentru alte niveluri de intensităţi s-au executat simulări de calcul.

Figura 3.18. Funcții de vulnerabilitate pentru nivelul de intensitate VII MSK: ____ analitice

____ empirice [11]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350 400

123

Proiectul RISK-UE

Proiectul RISK-UE: O abordare avansată a scenariilor de risc seismic, cu aplicații la diferite orașe europene a fost un important proiect de cercetare, finanțat de către Comisia Europeană și desfășurat între anii 2001 şi 2004. Obiectivul major al proiectului l-a constituit dezvoltarea unei metodologii de evaluare a riscului seismic pentru orașele europene. Procedurile de evaluare a vulnerabilității seismice au fost dezvoltate şi aplicate cu succes la 7 orașe europene: Barcelona, Bitola, București, Catania, Nisa, Sofia şi Salonic.

Proiectul RISK-UE propune 2 nivele diferite de abordare a evaluării vulnerabilității clădirilor existente:

� Nivelul I dezvoltat pe baza relațiilor dintre intensitatea macroseismică şi datele statistice privind avariile observate la cutremurele precedente;

� Nivelul II folosește metode analitice, bazate pe analize de deplasare, în conformitate cu ATC-40 și metodologia HAZUS.

În cadrul Nivelului I, analiza diferitelor tipuri de construcții a condus la o matrice de 23 tipuri de construcții, în funcție de caracteristicile structurale ale acestora, fiecărei clase atribuindu-se un indice de vulnerabilitate corespunzătoare, Vi. De fapt, pentru fiecare tip de clădire este asociată o serie de indici de vulnerabilitate obținuți prin analize corespunzătoare:

Vi* - valoarea cea mai probabilă;

Vi- , Vi

+ - valorile limită corespunzătoare gamei de indici de vulnerabilitate plauzibili;

Vimin , Vi

max - valorile limită corespunzătoare gamei de indici de vulnerabilitate posibili.

Tabelele 3.10 şi 3.11 prezintă valorile indicilor de vulnerabilitate, caracteristici tipologii constructivefiecărei .

Tabel 3.10. Clase de construcții din zidărie şi valorile indicilor de vulnerabilitate corespunzători, Vi, în proiectul RISK-UE

Tipologie Descriere Valori reprezentative Vi

V imin Vi

- Vi* Vi

+ Vimax

M1 Structuri cu pereți portanți din zidărie de piatră, compusă din:

M1.1 Piatră spartă, piatră naturală 0,62 0,81 0,873 0,98 1,02

M1.2 Piatră simplă 0,46 0,65 0,74 0,83 1,02

M1.3 Piatră masivă 0,3 0,49 0,616 0,793 0,86

M2 Chirpici 0,62 0,687 1,02

M3 Structuri cu pereți portanți din zidărie nearmată cu:

M3.1 Planșee de lemn 0,46 0,65 0,74 0,83 1,02

M3.2 Bolți de zidărie 0,46 0,65 0,776 0,953 1,02

M3.3 Planșee compozite oțel-zidărie 0,46 0,527 0,704 0,83 1,02

M3.4 Planșee de beton armat 0,3 0,49 0,616 0,793 0,86

M4 Structuri cu pereți portanți din zidărie armată 0,14 0,33 0,451 0,633 0,7

124

Tabel 3.11. Clase de structuri din beton armat şi valorile indicilor de vulnerabilitate corespunzători, Vi, în proiectul RISK-UE

Tipologie Descriere Valori reprezentative Vi

Vimin Vi - Vi * Vi+ Vimax

RC1 Cadre din beton armat -0,02 0,047 0,442 0,8 1,02

RC2 Pereți structurali din beton armat -0,02 0,047 0,386 0,67 0,86

RC3.1 pereți Cadre din beton armat cu de umplutură

; structuri regulate din zidărie nearmată-0,02 0,007 0,402 0,76 0,98

RC3.2 pereți Cadre din beton armat cu de umplutură

; structuri neregulate din zidărie nearmată0,06 0,127 0,522 0,88 1,02

RC4 Structuri duale din beton armat -0,02 0,047 0,386 0,67 0,86

RC5 pereți Structuri cu prefabricați din beton

armat 0,14 0,207 0,384 0,51 0,7

RC6 pereți pereți Structuri cu structurali şi

prefabricați din beton armat 0,3 0,367 0,544 0,67 0,86

S1 Cadre metalice -0,02 0,467 0,363 0,64 0,86

S2 Structuri metalice cu contravântuiri -0,02 0,467 0,287 0,48 0,7

S3 pereți Cadre metalice cu de umplutură din

zidărie nearmată 0,14 0,33 0,484 0,64 0,86

S4 pereți Cadre metalice cu structurali din beton

armat -0,02 0,047 0,224 0,35 0,54

S5 Structuri compozite oţel-beton -0,02 0,257 0,402 0,72 1,02

W Structuri din lemn 0,14 0,207 0,447 0,64 0,86

Indicele de vulnerabilitate total se calculează cu formula:

AJwxwyz AJ + ∆A{ + ∆A��3.10� în care:

∆A{ este factorul de vulnerabilitate regional, care influențează comportamentul majorităţii structurilor din regiunea respectivă;

∆A� reprezintă factorii agravanți de natură geometrică sau structurală, prezentați în Tabelele 3.12 şi 3.13.

Tabel 3.12. Factori agravanți pentru structurile din zidărie, în proiectul RISK-UE

Factori de vulnerabilitate pentru construcții din zidărie

Parametrii

Stare întreținere

B = bună -0,04

My = medie 0

M = rea +0,04

Nr. etaje

(1 sau 2) -0,02

(3,4 sau 5) +0,02

(≥ 6) +0,06

Sistem structural

Grosimea zidurilor -0,04

Elementele de legătură între ziduri ÷

Elementele de legătură între ziduri şi planșee

+0,04

Transparenţă +0,04

125

Neregularitate în plan +0,04

Neregularitate în elevație +0,02

Etaje construite ulterior +0,04

Iregularitate acoperiș +0,04

Consolidare -0,08 ÷ +0,08

Dispozitive neseismice Balcoane, şeminee

Poziția în interiorul grupului de construcții

A=în unghi +0,04

M= în mijloc -0,04

T= în margine +0,06

Interacțiunea dintre construcții adiacente Diferența de înălţime în comparație cu clădirea adiacentă

+0,04

Fundație +0,04

Morfologia solului Posibilitatea de alunecare +0,04

Panta +0,02

Tabel 3.13. Factori agravanți pentru structurile din beton armat, în proiectul RISK-UE

Factori de vulnerabilitate pentru construcții din beton armat

Proiectate:

Fără cod Cod mediu Cod bun

Nivelul codului seismic +0,16 0 -0,16

Stare de întreținere +0,04 +0,02 0

Nr. etaje: (1,2) -0,04 -0,04 -0,04

(3,4, sau 5) 0 0 0

(6 sau mai multe) +0,08 +0,06 +0,04

Neregularitate în plan +0,04 +0,02 0

Torsiune +0,02 +0,01 0

Neregularitate între elevație +0,04 +0,02 0

Geometrică +0,02 +0,01 0

Structurală +0,04 +0,02 0

Interacțiunea între construcții +0,04 0 0

Fundații: Radier -0,04 0 0

Continue 0 0 0

Izolate +0,04 0 0

Morfologia solului: Posibilitate de alunecare +0,02 +0,02 +0,02

Panta +0,04 +0,04 +0,04

Pentru fiecare intensitate, se calculează gradul mediu de avariere, µD (0< µD <5), în funcție de indicele de vulnerabilitate, coeficientul de ductilitate, β, şi intensitatea seismică cu ecuația:

|} 2.5 ~1 + tanh�1 + 6.25AJ � 13.14 ��3.11�

126

Tabel 3.14. Grade de avariere considerate în proiectul RISK-UE

Grad de avariere Descriere

0 Nul Fără avarii

1 Ușor Avarii nesemnificative până la avarii ușoare

2 Moderat Avarii structurale uşoare, avarii nestructurale moderate

3 Puternic Avarii structurale moderate, avarii nestructurale puternice

4 Foarte puternic

Avarii structurale puternice, avarii nestructurale foarte puternice

5 Colaps Avarii structurale foarte puternice, colaps sau în prag de colaps

Ulterior, pentru fiecare tip de clădire sunt obținute curbele semi-empirice de vulnerabilitate, care exprimă relația dintre agresiunea seismică şi gradul mediu de avariere. În Figura 3.19 sunt reprezentate curbele de vulnerabilitate corespunzătoare celor mai uzuale tipologii structurale.

Figura 3.19. Curbe de vulnerabilitate corespunzătoare celor mai întâlnite tipuri de construcții în proiectul RISK-UE [91]

Etapele aferente Nivelului II sunt următoarele:

• Selectarea tipului de clădire şi determinarea caracteristicilor structurale (materiale de construcție, sistemul structural, înălţimea, nivelul de proiectare şi de performanță al clădirii, etc);

• Definirea modelului de capacitate și conversia într-un spectru de capacitate;

• Determinarea spectrului de frecvențe specifice clădirii;

• Modelarea răspunsului seismic așteptat al clădirii prin intersectarea spectrului de proiectare cu cel de capacitate, precum și determinarea punctului de performanță;

127

• Estimarea probabilităților condiționate din modelul de fragilitate corespunzător, estimarea probabilităților condiționate că pentru un anumit punct de performanță determinat, clădirea sau grupul de clădiri va prezenta anumite stări de avariere.

În cadrul secțiunii WP4: Vulnerabilitatea clădirilor existente. Abordarea UTCB

[113] au fost definite curbele de fragilitate pentru diferite tipologii structurale ale clădirilor din București.

Figurile 3.20 şi 3.21 prezintă curbe de fragilitate ale degradărilor structurale pentru clădiri înalte din beton armat, definite prin pragurile stărilor de avariere: Ușoară (Slight), Moderată (Moderate), Extinsă (Extensive) și Completă (Complete).

a) structuri în cadre de beton armat b) structuri cu pereți de beton armat

Figura 3.20. Funcții de fragilitate pentru structuri proiectate după coduri de nivel inferior [113]

a) structuri în cadre de beton armat b) structuri cu pereți de beton armat

Figura 3.21. Funcții de fragilitate pentru structuri proiectate după coduri de nivel moderat [113]

Figura 3.22 prezintă fluxul de realizare al evaluării vulnerabilității propus în cadrul proiectului RISK-UE [113].

Stare de avarire: Uşoară Moderată Extinsă Completă

Stare de avarire: Uşoară Moderată Extinsă Completă

128

Figura 3. 22. Procesul de evaluare al avarierii propus în proiectul RISK-UE

Deplasare spectrală (cm)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50

P[d

>d

s]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Neavariată Uşoară Moderată Extinsă Completă

129

Cel mai mare dezavantaj al metodelor mixte îl constituie calibrarea rezultatelor empirice cu cele analitice, deoarece ambele prezintă erori şi surse de incertitudini specifice care nu sunt compatibile. Corelarea depinde de scopul pentru care este realizată analiza în vederea evaluării vulnerabilității:

- îmbunătățirea datelor statistice având incertitudini specifice cu rezultate obținute în mod analitic sau;

- completarea modelului analitic, cu incertitudinile sale, realizat pentru calculul capacitații clasei de structuri cu date observaționale.

3.2.4. Metode aplicate şi aplicabile în România

În România, până în acest moment, cele mai multe evaluări ale vulnerabilității clădirilor existente s-au efectuat prin metode observaționale, prin prisma opiniei experților tehnici autorizați, solicitați să furnizeze estimări independente ale nivelului probabil de daune suferit de o anumită construcție la o acțiune seismică specifică. Adeseori, datele statistice privind avariile observate sunt completate şi cu calcule de rezistenţă.

Evaluarea performanţei seismice a structurilor existente din România este reglementată prin P100-3/2008: Cod de evaluare şi proiectare a lucrărilor de consolidare la

clădiri existente, vulnerabile seismic. Volumul 1 - Evaluare [93]. Acest cod urmăreşte să stabilească dacă construcțiile existente satisfac cu un grad adecvat de siguranţă cerinţele fundamentale (nivelurile de performanţă) avute în vedere la proiectarea construcţiilor noi, conform P100-1:2006 [92], neavând aplicabilitate pentru evaluarea seismică a monumentelor şi a clădirilor istorice care solicită abordări şi tipuri de prevederi specifice.

Evaluarea seismică a structurilor de clădiri se compune dintr-un ansamblu de operaţii care trebuie să stabilească vulnerabilitatea acestora în raport cu natura şi modul de manifestare al diferitelor categorii de hazard seismic pe amplasament. Evaluarea este precedată de colectarea informaţiilor referitoare la geometria structurii, calitatea detaliilor constructive şi a calităţii materialelor utilizate în construcţie. Codul urmăreşte evaluarea construcţiilor individuale, pentru a decide necesitatea intervenţiei structurale şi măsurile de consolidare necesare pentru o anumită construcţie [93].

Operaţiile care alcătuiesc procesul de evaluare se pot grupa în două categorii care constituie:

- evaluarea calitativă;

- evaluarea cantitativă (prin calcul).

Evaluarea calitativă presupune colectarea datelor obţinute din surse precum:

• documentaţia tehnică de proiectare şi de execuţie a construcţiei examinate;

• reglementările tehnice în vigoare la data realizării construcţiei;

• investigaţii pe teren;

130

• măsurători şi teste în situ şi/sau în laborator.

Metodologia de evaluare se diferenţiază în funcţie de complexitatea operaţiilor de evaluare, în cod fiind prevăzute trei metodologii diferite de evaluare, caracterizate de grade diferite de precizie şi complexitate privind aspectele evaluării cantitative a siguranţei prin calcul. În evaluarea stării de degradare a elementelor structurale se consideră doar efectele produse de acţiunea seismică. Tabelul 3.15 prezintă tipuri de degradare structurală identificate pentru structuri din beton armat.

Tabel 3.15. Degradări tipice pentru elementele structurale din beton armat produse de acţiunea seismică [93]

Tipul de degradare

Fisuri şi deformaţii remanente în zonele critice (zonele plastice) ale stâlpilor, pereţilor şi grinzilor

Fracturi şi fisuri remanente înclinate produse de forţa tăietoare în grinzi

Fracturi şi fisuri longitudinale deschise în stâlpi şi/sau pereţi produse de eforturi de compresiune

Fracturi sau fisuri înclinate produse de forţa tăietoare în stâlpi şi/sau pereţi

Fisuri de forfecare produse de lunecarea armăturilor în noduri

Ruperea ancorajelor şi înnădirilor barelor de armătură

Ruperea sau fisurarea pronunţată a planşeelor

Metodologia de nivel 1 este cea mai simplă şi se adresează construcţiilor de mai mică importanţă din zone cu seismicitate redusă, fiind utilizată pentru o evaluare preliminară, foarte aproximativă în toate cazurile, în scopul obţinerii unor informaţii ini ţiale care să orienteze desfăşurarea ulterioară a expertizei. În cazurile în care rezultatul cercetării cu metodologia de nivel 1 este nesatisfăcătoare, investigarea poate fi continuată prin utilizarea unei metodologii de nivel superior, care poate dovedi prin mijloace mai performante că structura clădirii respectă condiţiile necesare.

Metoda de calcul aferentă metodologiei de nivel 1 corespunde aproximativ metodei „ factorului q’’ din EN 1998-3 [45], cu verificări în termeni de rezistenţe. Construcţiilor existente nu li se poate stabili un factor de comportare controlat, având în vedere şi faptul că asigurarea diferitelor componente structurale este extrem de diferită. Din acest motiv, valorile q recomandate sunt foarte mici: 1.5 pentru structuri de beton armat şi 2.0 pentru construcţii de oţel, corespunzând structurilor fără ductilitate.

Metodologia de nivel 2 este metodologia de bază utilizată în mod obişnuit, care se aplică la toate clădirile la care nu se poate aplica metodologia de nivel 1. Aceasta implică evaluarea calitativă constând în verificarea listei de alcătuire structurală dată în anexele corespunzătoare structurilor şi o evaluare cantitativă bazată pe un calcul structural elastic şi

131

factori de reducere diferenţiaţi pe tipuri de elemente.

Efectele cutremurului sunt aproximate printr-un set de forţe convenționale (pseudo-forţe) aplicate construcției. Mărimea forţelor laterale este stabilită astfel încât deplasările (deformaţiile) obţinute în urma unui calcul liniar al structurii la aceste forţe să aproximeze deformaţiile impuse structurii de către forţele seismice. Verificarea rezistenţei secţiunilor se stabileşte din compararea eforturilor însumate din încărcările verticale şi cele seismice cu eforturile capabile. Finalizarea expertizei se realizează prin determinarea vulnerabilităţii construcţiei în raport cu acţiunea seismică de proiectare.

Metodologia de nivel 3 reprezintă metodologia de complexitate maximă, folosită la analiza clădirilor importante la care se doreşte o analiză mai precisă a performanţelor seismice. Aceasta implică evaluarea calitativă constând în verificarea listei complete de condiţii de alcătuire structurală dată în anexele corespunzătoare structurilor şi o evaluare prin calcul care să considere în mod explicit comportarea inelastică a structurii sub acţiunea cutremurelor severe. Pentru aplicarea metodologiei de nivel 3 este preferabil să se dispună de proiectul iniţial al clădirii analizate, datorită necesităţii unor detalii de execuţie precise. Metodele de calcul utilizate sunt:

- metoda bazată pe calculul static neliniar;

- metoda bazată pe calculul dinamic neliniar.

Evaluarea seismică propusă de P100-3/2008 [93] se finalizează cu un raport de evaluare ce conţine sinteza procesului de evaluare şi care conduce la încadrarea construcţiei în clase de risc seismic. Această sinteză, reprezentată schematic în Figura 3.23, va cuprinde:

� Date istorice referitoare la epoca construcţiei şi la nivelul codurilor de proiectare;

� Date generale care să descrie condiţiile seismice ale amplasamentului şi sursele potenţiale de hazard;

� Date privitoare la sistemul structural şi la ansamblul elementelor nestructurale, se vor face aprecieri globale, calitative privind abilitatea sistemului structural de a rezista la acţiuni seismice;

� Descrierea stării construcţiei în momentul evaluării. Se vor face referiri la comportarea construcţiei la eventuale cutremure pe care le-a suportat clădirea şi identificarea efectelor acestora asupra clădirii. Se vor evidenţia, dacă este cazul, degradările produse de alte acţiuni, cum sunt cele produse de acţiunile climatice, tehnologice, tasările diferenţiale sau cele rezultate din lipsa de întreţinere a clădirii;

� Rezultatele investigaţiilor de diferite tipuri pentru determinarea rezistenţelor materialelor (a valorilor proiectate, a valorilor realizate şi a valorilor efective);

� Stabilirea valorilor rezistenţelor pe baza cărora se fac verificările, pe baza nivelului de cunoaştere dobândit în urma investigaţiilor;

� Precizarea obiectivelor de performanţă selectate în vederea evaluării construcţiei;

� Alegerea metodologiei de evaluare şi a metodelor de calcul specifice acesteia;

132

� Efectuarea procesului de evaluare: calcul structural seismic şi verificări de siguranţă;

� Formularea concluziilor: încadrarea construcţiei în clase de risc seismic şi propunerea de soluţii de consolidare [93].

Figura 3.23. Reprezentarea schematică a procesului de evaluare din P100-3/2008 [93]

În România, o activitate intensă în analiza vulnerabilității seismice a avut-o colectivul de Siguranța Construcţiilor, din cadrul Universităţii Tehnice de Construcții București, condus de către prof. dr. ing. Dan Lungu, activitate reflectată prin numeroase studii de

133

cercetare şi articole științifice. Cele mai multe cercetări s-au realizat prin aplicarea metodologiei HAZUS la specificul hazardului seismic românesc și pentru calibrarea parametrilor funcțiilor de fragilitate din HAZUS la tipologiile structurale din România şi la codurile de proiectare seismică autohtone.

Procedurile aferente proiectului RISK-UE şi rezultatele obținute pentru clădirile din România au fost detaliate în paragraful anterior.

La inițiativa Națiunilor Unite, în perioada 1990-2000, s-a desfășurat proiectul RADIUS, Risk assessment tools for diagnosis of urban areas against seismic disasters [107], ce urmărea analiza hazardului seismic în mediul urban, cu aplicabilitate pentru 20 de orașe participante, printre care și municipiul București. Rezultatele prezentate in Figura 3.23, plasează capitala noastră peste media celor 20 de orașe participante atât din punct de vedere al expunerii seismice, cât şi al vulnerabilității seismice.

Figura 3.24. Valori relative ale factorilor de expunere şi vulnerabilitate pentru cele 20 de oraşe implicate în proiectul RADIUS [107]

Pentru stabilirea ordinii de prioritate privind lucrările de consolidare din lista clădirilor expertizate şi încadrate în clasa de I de risc seismic, analizate in Capitolul 2.3, s-a preferat o metodă simplificată de evaluare a nivelului de avariere a construcțiilor existente, propusă de prof. Gulkan, în 1994, în Turcia [41].

Nivelul global de avariere, SD, pentru o clădire se calculează pe baza gradului de avariere al elementelor structurale ale celui mai avariat nivel (etaj) al clădirii. Gradul de avariere al elementelor structurale, MD, este definit în Tabelul 3.16.

Ulaanbaatar

Teheran

Sofia

Skopje

Santiago

San Salvador

San Juan

Roma

Quito

Pimpri

Kathmandu

Kampala

Gyumri

Guadalajara

Gilgit

Dhaka

Dehradun

Bucureşti

Bogota

Alger

Media Media

VulnerabilitateExpunere

134

Tabel 3.16. Nivelul de avariere al unui element structural [81]

Nivelul de avariere, MD

Caracterizare

0 Neavariat

1 Avariat ușor

2 Avariat moderat

3 Avariat extrem

Calculul nivelului global de avariere, SD, se face cu relația:

<� �� ∙ ��wâz�J+�� ∙ ��J&�J + �� ∙ ��J�ă�J�N��zNwN�ă4 ∙ ��wâz�J+��J&�J +��J�ă�J�N��zNwN�ă� ∙ 100�3.12� unde ω reprezintă factorul de importanţă pentru elementele structurale conform Tabelului 3.17.

Tabel 3.17. Valorile factorilor de importanţă ale elementelor structurale

Tipul elementului structural

Factor de importanţă, ω

Stâlpi 2

Grinzi 1

Zidărie de umplutură 0.5

Nivelul global de avariere variază între 0 şi 100, așa cum se poate observa în Tabelul 3.18.

Tabel 3.18. Valorile nivelului global de avariere

Nivel de avariere, SD

Caracterizare

0 ÷ 10 Neavariat

11 ÷ 20 Avariere ușoară

21 ÷ 50 Avariere moderată

51 ÷ 100 Avariere extinsă

>100 Colaps

Metodele anterior evidențiate sunt doar câteva exemple din categoria de evaluare a vulnerabilității din care fac parte, fiind îmbunătățite în mod continuu de către specialiști. Orice metodă de evaluare a vulnerabilității seismice a clădirilor existente, pe lângă avantaje, prezintă și o serie de incertitudini și limit ări. Desigur, nu se poate afirma cu certitudine faptul că o metodologie este mai adecvată decât altele.

Cea mai indicată metodă este aceea care permite o evaluare cât mai detaliată a construcției analizate, la momentul realizării evaluării. În prezent, metodele mixte, combinând metodele empirice cu cele analitice, sunt cele mai utilizate metode de determinare a vulnerabilității construcțiilor.

135

4. STUDIU DE VULNERABILITATE SEISMIC Ă PRIVIND UNELE CLĂDIRI EXISTENTE DIN BUCURE ŞTI

În cadrul acestui studiu de caz se va realiza o analiză a vulnerabilității fondului construit existent prin obținerea funcțiilor de fragilitate ale unor clădiri înalte din București. S-au ales 3 clădiri, de înălțimi ridicate, având sistemul structural compus din cadre de beton armat şi zidărie de umplutură. Scopul studiul va consta în compararea deplasărilor spectrale așteptate ale clădirilor şi a probabilităților structurilor de a se afla într-un anumit nivel de degradare sau a depăși această limită de avariere, urmărindu-se astfel evoluția şi îmbunătățirea continuă a codurilor de proiectare antiseismică din România în ultimii zeci de ani.

4.1. Descrierea metodei alese

Metoda de evaluare a vulnerabilității seismice a clădirilor existente utlizată în studiul de caz este metodologia HAZUS MH-MR5 [49], probabil, una dintre cele mai utilizate metode la nivel global.

Procedeul pas-cu-pas folosit pentru determinarea răspunsului seismic așteptat, prin aplicarea metodei spectrului de capacitate [5], este prezentat în continuare:

� Se realizează analiza statică neliniară (push-over) a modelului 3D a structurii respective prin intermediul programului SAP2000 [32];

� Se trasează curba de capacitate: deplasare la ultimul nivel - forță tăietoare de bază (∆roof - Vi);

� Se dezvoltă spectrul de capacitate prin convertirea punct cu punct a curbei de capacitate: orice punct Vi şi ∆roof de pe curba push-over este convertit la punctele corespunzătoare Sai și Sdi din spectrul de capacitate, folosind următoarele ecuații:

<J AJ/F�� 4.1� <TJ ��xx�� ∗ ∅�,�xx� �4.2�

unde:

Vi reprezintă forța tăietoare de bază la nivelul i;

Sai este accelerația spectrală;

Sdi reprezintă deplasarea spectrală;

PF1 este factorul modal participare pentru primul mod natural;

136

∅1,roof reprezintă amplitudinea modului 1 de vibrație la ultimul nivel;

W este greutatea clădirii;

α1 reprezintă coeficientul masei modale pentru primul mod de vibrație.

� Se obține spectrul de răspuns al cerinței în format Sa-Sd: spectrul de răspuns accelerație-deplasare.

Pentru definirea spectrului de cerințe s-a calculat spectrul inelastic de deplasare, pornind de la componenta NS a înregistrării INCERC a cutremurului din 4 martie 1977, considerat a fi similar cu un cutremur așteptat. Figura 4.1 prezintă accelerația pentru componenta NS a înregistrării INCERC.

Figura 4.1. Accelerația pentru componenta NS a înregistrării INCERC 1977

Această abordare a fost selectată în locul folosirii spectrului elastic recomandat de procedurile ATC-40 [5] și HAZUS MH MR5 [49] sau a reducerii spectrelor elastice din codurile de proiectare seismică cu factori ce țin de cererea de ductilitate a sistemului, care nu sunt potrivite pentru mișcări seismice de bandă îngustă de frecvență caracterizate prin perioade predominante lungi (TC = 1.4 ÷ 1.6s), așa cum este cazul Bucureștiului.

Acest aspect a fost clarificat de Lungu et al. [41], care a comparat spectrele inelastice şi cele supra-amortizate, observând că procedura de obținere a spectrelor supra-amortizate conduce în special la o subestimare a valorilor spectrale ale deplasării relative. Un exemplu de subestimare a deplasărilor spectrale este exemplificat în Figura 4.2, pentru o valoare a ductilității laterale, µ =4, pentru componenta NS a înregistrării INCERC 1977.

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Acc

eler

aţie

[cm

/s2]

Timp [s]

Vrancea 1977 INCERC NS

137

Figura 4.2. Spectre de deplasare elastice şi inelastice (µ =4) pentru

componenta NS a înregistrării INCERC 1977 [41]

Pentru a ţine cont de comportarea neliniară a structurii, spectrul inelastic de cerințe s-a obținut prin multiplicarea spectrului elastic cu factori de reducere a rezistenţei, ce depind în general de perioadă, ductilitate, conținutul spectral al mișcării seismice şi modelul histeretic considerat.

1� 1�� ∙ 1�5� �4.3� unde:

�{$� este factorul de suprarezistenţă;

�{� este factorul de reducere a rezistenţei (reducere în cerința de rezistenţă datorată

comportării histertice neliniare), definit ca raportul dintre cerința de rezistenţă elastică şi inelastică: 1�� D�| 1��D�| |J��4.4� în care:

Fy (µ=1) este rezistenţa laterală de curgere cerută în vederea evitării curgerii sistemului supus unei mișcări seismice specificate;

Fy(µ=µi) este rezistenţa laterală de curgere cerută în vederea menținerii cerinței de ductilitate, µ, la un nivel cel mult egal cu ductilitatea țintă predeterminată, µi, atunci când sistemul este supus aceleiași mișcări seismice [41].

138

Factorul �{�, în format Newmark (

�{� �2| � 1� se exprimă ca funcţie de ductilitate,

aşa cum se poate observa în ecuaţia de mai jos:

1�� | � �� |�� 4.5� Tabelul 4.1 arată că valorile

�{� sunt dependente doar de categoria terenului.

Tabel 4.1. Factori de reducere a răspunsului elastic-inelastic [81]

Probabilitate de depășire

București, teren slab (Tg=1.5s)

Teren mediu

c1 c2 c1 c2

0.5 4.58 -0.274 2.794 -0.40

0.1 3.943 -0.229 1.603 -0.349

Figura 4.3. Factorul de reducere a răspunsului elastic, ��

În Tabelul 4.2, pentru fiecare categorie de teren, valorile factorului �{� sunt calculate

în funcție de ductilitatea deplasării, µ, perioada inițială, T şi amortizarea structurii, ζ=0.05.

Pentru benzi de frecvenţe largi şi intermediare, înregistrate în condiții de terenuri

medii, factorul �{� nu depinde de perioada structurii, pentru T>0.5s.

1�� |��~��B� ��¡¢¢£¤��B� ��¥ ¢¢£¤��4.6�

În schimb, pentru benzi de frecvenţe înguste, înregistrate în terenuri slabe,

caracterizate de perioade predominante lungi factorul �{� devine o funcție a raportului dintre

perioada structurii (T) şi perioada amplasamentului. Coeficientul de variație al factorului de reducere atinge maximul pentru situațiile în care perioada structurii şi perioada

139

amplasamentului au valori aproximativ egale. Factorul �{� este direct proporțional cu

ductilitatea laterala a structurii [78].

1�� |��B��¡¢��B��¥¢��4.7� Tabel 4.2. Factori de reducere a răspunsului elastic în răspuns inelastic [81]

Probabilitate de depășire

București, teren slab (Tg=1.5s) Teren mediu

c1 c2 c3 c4 c1 c2 c3 c4

0.5 1.858 -0.010 1.959 0.231 1.151 0.1207 6.216 -0.00089

0.1 2.415 0.0105 1.362 0.409 0.780 0.106 4.967 -0.00161

� Se reprezintă pe același grafic atât spectrul de cerințe cât și spectrul de capacitate. Ramura de cedare a curbei de capacitate intersectează spectrele de cerințe pentru valori diferite ale factorului de ductilitate, µ. Unul dintre aceste puncte de intersecție va constitui punctul performanță, punct unde factorul de ductilitate calculat din curba de capacitate corespunde cu valoarea ductilității asociate cu spectrul de cerințe.

După determinarea punctului de performanță și astfel, a deplasării așteptate, se poate trece la evaluarea efectivă a fragilității structurilor prin estimarea pierderilor produse de acțiunea seismică. În acest sens, se calculează şi se reprezintă grafic funcțiile de fragilitate ale structurilor analizate. Pentru degradări structurale, probabilitatea de a fi într-un anumit nivel de degradare sau a depăși această limită, la o deplasare spectrală specifică, Sd, este definită prin:

��T¦⃓<�� ¨ © 14�� ª� « <�<�̅,��®�4.8� în care: <�̅,�� este valoarea mediană a deplasării spectrale pentru care clădirea atinge pragul

stării de avariere, ds;

4�� reprezintă abaterea standard a logaritmului natural a deplasării spectrale pentru starea de avariere, ds;

Φ este funcția de repartiție normală standardizată.

Valorile mediane ale fragilității elementelor structurale se bazează pe valorile drift-urilor care descriu pragurile stărilor de avariere. Aceștia sunt convertiți în deplasări spectrale folosind ecuația:

<�̅,�� ¯{,8�� ∙ �G ∙ ℎ�4.9� unde: ̄ {,8�� este valoarea drift-ului la pragul stării de avariere, ds;

�G reprezintă fracțiune din înălțimea clădirii la nivelul deplasării din modul pushover;

h este înălțimea clădirii exprimată în cm.

140

4.2. Studiu de caz pentru structuri din cadre de beton armat

În continuare se vor prezenta pentru fiecare tip de clădire analizată: o scurtă descriere a sistemului structural, planurile de nivel curent, curbele de capacitate (push-over), funcțiile de fragilitate obținute şi probabilitățile de a se afla într-o anumită stare discretă de avariere.

Tabel 4.3. Structuri analizate din cadre de beton armat

Clădire Înălțime An de

construire HAZUS

Codificare Cod Nivel cod

Colentina 35.3 m S+P+11S 1976 P13-70 Inferior C1H_LC Calea Moșilor 32.0 m S+P+10S 1981 P100-78 Moderat C1H_MC Băneasa 29.2 m S+P+8S 2008 P100-2006 Avansat C1H_HC

Prima clădire analizată, codificată în continuare, C1H_LC, este o clădire proiectată între anii 1975-1976 de Institutul Proiect București, conform normativului P13-1970 şi construită în zona Colentina. Dimensiunile în plan de 13.15x30.82m sunt dictate de cele 2 travee şi 5 deschideri, toate cu lungimi inter-ax de 6.0m, așa cum se poate observa din planul primului nivel ilustrat în Figura 4.4.

Figura 4.4. Plan nivel curent - clădire C1H_LC

Clădirea este formată dintr-un singur tronson, având subsol, parter şi 11 etaje. Parterul, cu o înălțime de 4.50m, cuprinde spaţii comerciale, iar la celelalte etaje superioare, cu înălțimi libere de 2.55m, se găsesc locuințe. Dimensiunile stâlpilor sunt 60x70cm la

141

parter, 50x60cm până la etajul 7 şi 40x50cm la restul etajelor. Grinzile longitudinale au dimensiuni de 30x55cm, iar cele transversale 30x70cm şi 40x70cm. Planșeul este executat dintr-o predală de 5cm grosime şi o suprabetonare de 8cm. Pereții exteriori, de 25cm grosime, sunt din BCA, iar cei interiori, de compartimentare au o grosime de 7.5cm. Materialele utilizate au fost: beton C16/20 (fcd=10.5 N/mm2) şi oțel PC52 (fyd=300 N/mm2). Din punct de vedere al riscului seismic, clădirea analizată a fost expertizată tehnic şi încadrată în clasa de risc seismic RsIII.

Clădirea de tip C1H_MC a fost construită în anul 1981, pe Calea Moșilor şi proiectată conform normativului P100-1978, considerat un cod de proiectare de nivel moderat. Structura în cadre de beton armat şi închideri perimetrale din BCA are 7 deschideri de câte 3.60m fiecare şi 4 travee de diferite dimensiuni. Planul de nivel pentru etajul curent este prezentat în Figura 4.5. Parterul este ocupat de spații comerciale, iar următoarele zece etaje sunt destinate spațiilor de locuit. Stâlpii au dimensiuni de 50x70cm şi 50x50cm, iar grinzile de 30x55cm. Înălțimile de nivel sunt 4.50m pentru parter şi 2.75m pentru celelalte etaje. Planșeul are 13cm grosime. Ca materiale, s-au utilizat beton C16/20 şi oțel PC52.

Figura 4.5. Plan nivel curent - Clădire C1H_MC

Clădirea C1H_HC este o clădire de birouri, construită în 2008, în zona de nord a Bucureștiului, proiectată după codul P100-2006, ce corespunde nivelului ultimelor coduri europene de proiectare seismică. Sistemul structural este format din cadre de beton armat de clasă C30/37 (fcd=17 N/mm2), cu 5 deschideri, fiecare având câte 6.00m şi 3 travee: 2*4.50m și una intermediară de 4.80m. Stâlpii au secțiuni 60x60cm și 50x50cm, iar secțiunea grinzilor longitudinale este de 25x55cm şi 25x45cm pentru cele pe direcție transversală. Planșeele sunt monolite cu o grosime de 15cm. Înălțimea subsolului și parterului este de 3.60m și de 3.20 m pentru restul celor 8 etaje. Oţelurile utilizate au fost PC52 şi OB37 (fyd=210 N/mm2).

142

Figura 4.6. Plan nivel curent - Clădire C1H_HC

Analiza statică neliniară (push-over) a modelelor 3D ale structurilor analizate, realizată cu programul software SAP 2000 [32], are ca rezultat curba de capacitate: deplasare la ultimul nivel - forță tăietoare de bază, ilustrată în Figura 4.7. Observăm, ca extreme, valoarea mare a forței clădirii de tip C1H_HC (nivel cod avansat) şi valori ridicate ale deplasărilor pentru celelalte două structuri, în special pentru C1H_MC (nivel cod moderat).

Fiecare punct care definește curbele de capacitate este convertit în puncte corespunzătoare Sa-Sd, obținându-se astfel spectrele de capacitate, exemplificate în Figura 4.8. Se evidențiază accelerații spectrale cu aproximativ 60% mai mari pentru clădirea C1H_HC şi o deplasare spectrală maximă pentru C1H_MC de aproape 2.5 ori mai mare decât deplasările structurii C1H_HC.

Fiecare curbă de capacitate a fost biliniarizată, fiind caracterizate de următorii parametrii:

Dy - deplasarea la curgere;

Du - deplasarea ultimă;

Ay - accelerația la curgere;

Au - accelerația ultimă;

µ - factorul de ductilitate lateral .ă

Factorul de ductilitate s-a obținut cu ajutorul formulei:

| �N ∗ =D�D ∗ =N �4.10 � Valorile parametrilor ce descriu curbele de capacitate ale fiecărei clădiri sunt prezentate in Tabelul 4.4.

143

Figura 4.7. Curbe de capacitate pentru clădirile analizate

Figura 4.8. Curbe de capacitate Sa-Sd pentru structurile analizate

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Fo

rţă[k

N]

Deplasare [cm]

C1H_LC

C1H_MC

C1H_HC

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Acc

eler

aţiue

sp

ectr

ală,

Sa

[g]

Deplasare spectrală, Sd [cm]

C1H_LC

C1H_MC

C1H_HC

Formăbiliniară

144

Tabel 4.4. Parametrii curbei de capacitate pentru structurile analizate

Clădire Dy [cm] Du [cm] Ay [g] Au [g] µ Deplasare structurală

aşteptată [cm] C1H_LC 2.3 37.95 0.04 0.11 6.0 24.9

C1H_MC 11.5 50.18 0.07 0.14 2.5 27.2

C1H_HC 4.5 21.5 0.13 0.18 3.5 17.4

Pe același grafic s-au reprezentat atât spectrele de capacitate ale clădirilor cât și spectrele de cerințe, modificate cu factorii de reducere corespunzători. Punctul de performanță al fiecărei clădiri se obține la intersecția curbei biliniare de capacitate cu spectrul de cerințe calculat pentru valoarea factorului de ductilitate al curbei de capacitate.

Figura 4.9. Obținerea punctelor de performanţă pentru clădirile studiate

Deplasările structurale aşteptate ale celor 3 clădiri sunt prezentate în Tabelul 4.5. Se constată o reducere cu peste 30% a valorii deplasării structurale pentru clădirea ce corespunde unui cod de proiectare avansat în comparație cu clădirile proiectate după coduri de nivel inferior şi moderat.

După obținerea punctelor de performanţă şi a deplasărilor așteptate se poate trece la următoarea etapă a studiului de caz, şi anume calcularea şi reprezentarea grafică a funcțiile de fragilitate pentru structurile analizate.

Curbele de fragilitate descriu probabilitatea ca structura să atingă sau să depășească diferite stări de degradare. Curbele de fragilitate a avarierilor structurale pentru clădiri sunt

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Acc

eler

aţie

spec

trală

, S

a [g

]


µ=1

µ=2.5

µ=3.5

µ=4

µ=5

µ=6

C1H_LC

C1H_MC

C1H_HC

Punct de performanţă

145

descrise de valorile mediane ale deplasărilor structurale care definesc pragurile stărilor de avariere: Ușoară (Slight), Moderată (Moderate), Extinsă (Extensive) și Completă (Complete).

Tabel 4.5. Parametrii utilizați pentru calculul funcțiilor de fragilitate [49, 116]

Clădire

Starea de avariere, ds

Metodologie Ușoară Moderată Extinsă Completă

Sd,ds βds Sd,ds βds Sd,ds βds Sd,ds βds

C1H_LC

HAZUS

2.08 0.70 3.34 0.81 8.34 0.89 20.85 0.98

C1H_MC 1.89 0.66 3.25 0.66 8.84 0.76 22.68 0.91

C1H_HC 1.72 0.66 3.45 0.64 6.90 0.67 27.59 0.78

C1H_LC

JICA

0.74 0.65 1.53 0.75 2.31 0.85 5.46 0.95

C1H_MC 3.23 0.65 7.12 0.75 11.02 0.85 26.63 0.95

C1H_HC 3.68 0.65 7.74 0.75 10.74 0.85 28.03 0.95

Valorile parametrilor Sd,ds şi βds, prezentați în Tabelul 4.5 şi utilizați pentru obținerea funcțiilor de fragilitate au fost calculați din două documente diferite: HAZUS [49] şi Văcăreanu et al. [116], document elaborat în cadrul Proiectului JICA de Cooperare Tehnică ,,Reducerea Riscului Seismic pentru Clădiri și Structuri’’, desfășurat de Centrul Național de Reducere a Riscului Seismic, CNRRS. Astfel, s-au obținut câte două serii de funcții de fragilitate pentru fiecare structură. Valorile coeficienților propuși în proiectul JICA [116] au fost dezvoltați pe baza celor din metodologia HAZUS [49] şi, prin intermediul numeroaselor studii de specialitate, calibrați la specificul tipologiilor structurale ale clădirilor autohtone şi la evoluția codurilor românești de proiectare seismică.

Se poate observa că valorile mediane ale deplasărilor spectrale pentru care clădirea Sd,dsatinge pragul stării de avariere, , obținute conform proiectului JICA sunt mai mari decât

cele din HAZUS, pentru clădirile C1H_MC și C1H_HC, care în final conduc la probabilități mai ridicate ca structurile să se găsească într-o stare mai avansată de degradare, și invers pentru clădirea C1H_LC.

βds Valorile propuse în proiectul JICA sunt aceleași pentru toate tipurile de structuri în cadre de beton armat, iar cele propuse de HAZUS diferită în funcție de nivelul codului de proiectare.

Curbele de fragilitate obținute pentru cele 3 clădiri din București sunt ilustrate în Figurile 4.10-4.15.

146

Figura 4.10. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_LC, calculate conform metodologiei HAZUS

Figura 4.11. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_LC, calculate conform proiectului JICA

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă

Deplasareaşteptată

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă


147

Figura 4.12. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_MC, calculate conform metodologiei HAZUS

Figura 4.13. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_MC, calculate conform proiectului JICA

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă


148

Figura 4.14. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_HC, calculate conform metodologiei HAZUS

Figura 4.15. Funcții de fragilitate pentru clădirea de tip C1H_HC, calculate conform proiectului JICA

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pro

bab

ilita

te P

[Ds≥d

s⃓S

d]


Uşoară

Moderată

Extinsă

Completă


149

Ulterior, au fost calculate probabilitățile procentuale ca structurile analizate să se găsească în cele cinci stări discrete de avariere considerate pentru valorile deplasărilor spectrale așteptate, rezultatele fiind prezentate în Tabelul 4.4 şi Figura 4.5.

Tabel 4.6. Probabilităţile clădirilor analizate de a se afla într-o stare discretă de avariere (%)

Clădire Stare discretă de avariere

Parametrii utilizaţi

Neavariată Ușoară Moderată Extinsă Completă

C1H_LC

HAZUS 0.02 0.64 10.30 31.86 57.19

C1H_MC 0 0.06 6.89 35.13 57.91 C1H_HC 0.02 0.55 7.80 63.90 27.73 C1H_LC

JICA 0 0.01 0.25 5.25 94.49

C1H_MC 0.05 3.64 10.69 34.72 50.89 C1H_HC 0.84 13.16 14.51 40.70 30.79

Clădirea corespunzătoare unui cod de nivel inferior, C1H_LC, are probabilitatea cea mai mare de a se găsi în starea Completă de degradare, pentru curbele de fragilitate obținute conform abordării JICA şi în starea Extinsă pentru situația din HAZUS.

Pentru structura C1H_MC, de cod moderat, probabilitatea cea mai mare este de a se afla în starea Completă de avariere, pentru ambele situații: 57.91% pentru varianta HAZUS şi 50.89% pentru abordarea JICA.

Clădirea de cod avansat, C1H_HC, va fi cel mai probabil în starea Extinsă, 63.9% pentru funcții de fragilitate calculate conform HAZUS şi probabilitățile de 40.7% pentru starea de avariere Extinsă și 30.79% pentru Completă, în cazul JICA.

Valorile probabilităților de a se afla într-o anumită stare de degradare trebuie privite ca valori relative care să permită anumite comparații între clădirile studiate. Starea de avariere Completă nu înseamnă neapărat colaps, ci descrie pierderea stabilității cadrului datorită cedării elementelor fragile, și astfel o structură nereparabilă/demolabilă și/sau colaps.

Studiul de caz de mai sus este supus unor incertitudini suplimentare cu privire la stările de avariere în care se vor afla clădirile după un eveniment seismic. Analizele push-over nu au luat în considerare degradarea structurală a clădirilor produsă de cutremurele precedente şi eventualele consolidări ale structurilor. Clădirea de cod inferior, C1H_LC, construită în 1976 a fost analizată în raport cu un eveniment seismic (spectrul de cerințe provenit de la cutremurul din 1977), pe care în mod real l-a şi experimentat.

Metodologia HAZUS este calibrată pentru tipologiile structurale ale clădirilor din Statele Unite ale Americii, dar poate fi utilizată cu unele limitări și în România, fiind un mijloc eficient de evaluare a vulnerabilității seismice a clădirilor existente.

Evaluarea vulnerabilității seismice a clădirilor este în continuare utilă în pregătirea pentru dezastre, evaluarea pierderilor, planificarea consolidării clădirilor fragile și reprezintă un mecanism important în vederea reducerii riscului seismic din România.

150

Figura 4.16. Probabilităţile clădirilor analizate de a fi într-o stare discretă de avariere, calculate conform metodologiei HAZUS

Figura 4.17. Probabilităţile clădirilor analizate de a fi într-o stare discretă de avariere, calculate conform proiectului JICA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pro

bab

ilita

te d

iscr

etă P

[Ds]

%


C1H_LC

C1H_MC

C1H_HC

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pro

bab

ilita

te d

iscr

etă P

[Ds]

%


C1H_LC

C1H_MC

C1H_HC

151

5. CONCLUZII ŞI CONTRIBU ȚII PERSONALE

Subiectul tezei de doctorat este de interes public întrucât evaluarea vulnerabilității seismice a fondului construit reprezintă o prioritate în vederea diminuării eventualelor pagube și a punerii în siguranță a clădirilor potențial vulnerabile.

Concluzii Capitol 1

Hazardul seismic din România este dominat de influența sursei seismice Vrancea, cea mai activă zonă epicentrală, sursă a numeroase cutremure distrugătoare de-a lungul timpului.

Cu o populație de aproape 2 milioane de locuitori și situat la o distanță de numai 170 km de sursa seismică Vrancea, Bucureştiul este considerat a fi orașul cu cel mai mare risc seismic din Europa.

Pentru o evaluare cât mai obiectivă a riscului seismic, este necesar a se cunoaște efectele cutremurelor anterioare, dar și comportarea diferitelor tipologii structurale, mai ales pentru clădirile de locuit.

Concluzii Capitol 2

Publicarea Listei Clădirilor de Locuit Expertizate Tehnic urmărește informarea populației pentru conștientizarea riscului seismic la care este supusă, în scopul realizării priorităţilor de consolidare şi de punere în siguranţă a locatarilor din construcţiile cu probleme grave la structura de rezistenţă.

Încadrarea în aceeași clasă I de risc seismic a clădirilor de înălțimi și tipologii structurale diferite, clase de importanță-expunere și de vulnerabilitate distincte, cu funcțiuni diferite pentru comunitate și, cel mai important aspect, număr al populației expuse total diferit, reprezintă o neconcordanță a politicii naționale de reducere a riscului seismic cu conceptele științifice: hazard, vulnerabilitate, expunere și risc seismic.

Prioritatea de investiții în programe naționale ar trebui să cuprindă mai întâi consolidarea imobilelor considerate vulnerabile şi ulterior reabilitarea termică. Programul de reabilitare termică nu trebuie extins la clădirile de patrimoniu. Acestea trebuie să păstreze vie valoarea arhitecturală și amintirea specificului epocii (proporții, elemente, decorațiuni, ornamente, estetică) în care au fost construite.

Concluzii Capitol 3

Cei mai relevanți factori care influențează vulnerabilitatea seismică sunt harta de micro și macrozonare seismică, perioada de construcție a clădirii, respectiv normele de proiectare şi execuție considerate.

S-au prezentat doar câteva exemple de metode de evaluare a vulnerabilității seismice, orice metodă de evaluare a vulnerabilității clădirilor existente, pe lângă avantaje, prezintă și

152

o serie de incertitudini și limit ări. În prezent, metodele mixte, combinând metodele empirice cu cele analitice, sunt cele mai utilizate metode de determinare a vulnerabilității construcțiilor.

Concluzii Capitol 4

În cadrul studiului de caz s-a realizat o analiză a vulnerabilității fondului construit existent prin obținerea funcțiilor de fragilitate pentru trei clădiri înalte din București, având sistemul structural compus din cadre de beton armat şi zidărie de umplutură, utilizând două abordări diferite: metodologia HAZUS, ce urmărește aplicarea spectrului de capacitate și varianta autohtonă ce calibrează valorile coeficienților din HAZUS. Rezultatele obținute prin metodologia HAZUS au fost comparate cu cele obținute în cadrul Proiectului JICA de Cooperare Tehnică ,,Reducerea Riscului Seismic pentru Clădiri și Structuri’’, desfășurat de Centrul Național de Reducere a Riscului Seismic.

Contribuții personale

Pe parcursul elaborării lucrării de doctorat, autorul a urmărit aprofundarea cunoștințelor în domeniul ingineriei seismice și siguranței construcțiilor, considerând drept contribuții personale următoarele:

� Studiul impactului regional al cutremurelor Vrâncene;

� realizarea curbelor de fragilitate pentru trei structuri înalte proiectate după trei generații distincte de coduri ;

� caracterizarea fondului construit existent prin raportare la numărul clădirilor, locuințelor și populației, perioadele de construire, clasele de importanță-expunere, evoluția codurilor de proiectare seismică, tipologii structurale;

� clasificarea clădirilor expertizate din Bucureşti şi încadrate în clasa I de risc seismic în funcție de regimul de înălţime, anul construirii, sectorul de care aparțin şi analiza situației clădirilor din Centrul Civic;

� clasificarea apartamentelor din clădirile expertizate din Bucureşti şi încadrate în clasa I de risc seismic în funcție de regimul de înălţime, anul construirii, sectorul în care sunt localizate;

� considerarea ca imperfectă a actualei strategii de încadrare în clase de risc seismic și recomandarea realizării cu prioritate în funcție de: clasa de vulnerabilitate, clasa de importanță-expunere la cutremur, tipologia structurală și clasa de risc seismic;

� prezentarea unor aspecte privind reabilitarea seismică în detrimentul celei termice.

153

Direcții viitoare de cercetare

Continuțul și rezultatele tezei de doctorat oferă posibilitatea dezvoltării cunoașterii în

urmatoarele direcții de cercetare:

� dezvoltarea unei noi strategii de reducere a riscului seismic pe termen scurt;

� realizarea unui program național de punere în siguranță a populației expuse, ce locuiește în imobile din fondul construit vulnerabil seismic;

� stabilirea unei direcții de accelerare imediată a lucrărilor de consolidării a tuturor clădirilor cu risc seismic;

� introducerea unei noi metode de clasificare și încadrare în clase de risc seismic a imobilelor vulnerabile seismic;

� dezvoltarea unor noi metode de evaluare a vulnerabilității seismice a clădirilor existente adaptate regimului seismic și fondului construit din România.

154

BIBLIOGRAFIE

[1] Aldea, A. - Hazardul seismic din sursa Vrancea şi influenţa condițiilor locale de teren, teză de doctorat, UTCB, 2002;

[2] Aldea, A., Lungu, D., Văcăreanu, R., Arion, C. - Development of strong ground motion network in Romania and Bucharest instrumentation for site effects assessment, 13th World Conference on Earthquake Engineering, No. 1800, Vancouver, 1-6 august 2004;

[3] American Society of Civil Engineers - ASCE 7-2010: Minimum design loads for buildings and other structures, New-York, 2010;

[4] Applied Technology Council - ATC-13: Earthquake damage evaluation data for California, Applied Technology Council, Redwood City, 1985;

[5] Applied Technology Council - ATC-40: Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings, Redwood City, 1996;

[6] Arion, C. - Zonarea seismica pentru condiții de teren și sursele seismice specifice României, teză de doctorat, UTCB, 2003;

[7] Armaș, I. - Earthquake risk perception in Bucharest, Romania, București, 2006;

[8] Bandash, M.Y.H. - Earthquake Resistant Buildings, Londra, 2011;

[9] Bălan, Ș., Cornea, I., Mărmureanu, Gh., Oncescu, M. - Introducere în mecanica fenomenelor seismice și inginerie seismică, București, 1987;

[10] Bălan, Ș., Cristescu, V., Cornea, I. - Cutremurul de pământ din România de la 4 Martie 1977, Monografie - Editura Academiei R.S. România, București, 1982;

[11] Bărbat A.H., Lagomarsino S., Pujades L.G. - Vulnerability assessment of dwelling buildings. Editori: Sousa C., Roca, A., Goula, X. - Assessing an managing earthquake risk, Dordrecht, pp. 115–134, 2006;

[12] Bărbat, A.H., Yépez Moya, F., Canas, J.A. - Damage scenarios simulation for seismic risk assessment in urban zones, Earthquake Spectra, Vol. 12, No. 3, pp. 371-394, 1996;

[13] Beleş, A. - Cutremurul şi construcțiile, Buletinul Societăţii Politehnice din România, anul LV, nr. 10-11, Bucureşti, 1941;

[14] Benedetti, D., Petrini, V. - Sulla vulnerabilità di edifici in muratura: proposta di un metodo di valutazione, L’industria delle Costruzioni, Vol. 149, No. 1, pp. 66-74, 1984;

[15] Berg, G., Bolt, B., Sozen, M., Rojahn, C. - Earthquake in Romania March 4, 1977, National Research Council and Earthquake Engineering Research Institute, National Academy Press, Washington D.C., 1980;

[16] Bernardini, A. - La vulnerabilità degli edifici: valutazione a scala nazionale della vulnerabilità sismica degli edifici ordinari, Research Report, CNR-Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, Roma, 2000;

[17] Bică, A. - Imobile din București expertizate tehnic și încadrate în clasa I de risc seismic, UTCB, Buletinul Științific, nr. 3, septembrie, 2013;

[18] Bică, A. - Metode de evaluare a vulnerabilităţii seismice pe baza experienţei avariilor suferite de fondul construit, Raport de cercetare nr. 2, UTCB, 2012;

[19] Bică, A. - Posibilităţi de aplicare a metodelor empirice de evaluare a vulnerabilității seismice în cazul cutremurelor Vrâncene, Raport de cercetare nr. 3, UTCB, 2013;

155

[20] Bică, A. - Studiu bibliografic asupra cataloagelor de cutremure şi evidenţa avariilor produse de cutremure pe teritoriul României, Raport de cercetare nr. 1, UTCB, 2012;

[21] Bică, A., Danilă, G. - Comparative study on seismic vulnerability of the Bucharest buildings, 3rd Annual International Conference on Civil Engineering, Atena, 10-13 iunie 2013;

[22] Borzi, B., Pinho, R., Crowley, H. - Simplified pushover-based vulnerability analysis for large-scale assessment of RC buildings, Elsevier, 2007;

[23] Bozorgnia, Y., Bertero, V. - Earthquake Engineering from Engineering Seismology to Performance-Based Engineering, 2004;

[24] Braga, F., Dolce, M., Liberatore, D. - A statistical study on damaged buildings and an ensuing review of the MSK-76 scale, Proceedings of the 7th European Conference on Earthquake Engineering, Atena, 1982;

[25] Calvi, G.M. - A displacement-based approach for vulnerability evaluation of classes of buildings, Journal of Earthquake Engineering, Vol. 3, No. 3, pp. 411-438, 1999;

[26] Calvi, G.M., Pinho, R., Magenes, G., Bommer, J. J., Restrepo, Vélez, L.F., Crowley, H. - The development of seismic vulnerability assessment methodologies over the past 30 years, ISET Journal of Earthquake Technology, Paper No. 472,Vol. 43, No. 3, pp. 75-104, 2006;

[27] Caprili, S., Nardini, L., Salvatore, W. - Evaluation of seismic vulnerability of a complex RC existing building by linear and nonlinear modeling approaches, Springer Science, 2011;

[28] Centrul de Fizica Pământului și Seismologie - Cercetări seismologice asupra cutremurului din 4 martie 1977, Institutul Central de Fizică, Editori: Cornea, I., Radu, C., București, 1979;

[29] Chen, W., Scawthorn, C. - Earthquake Engineering Handbook, CRC Press, 2003;

[30] Coburn, A., Spence, R. - Earthquake Protection, 2nd Edition, Editura John Wiley, Chichester, 2002;

[31] Comptes rendus des Seances de l’Academie des Sciences de Roumanie, Numero consacre aux recherches sur le tremblement de terre du 10 Novembre 1940 en Roumanie, Tome V, Numero 3, pp. 177-288, Ed. Cartea Românească, București, Mai-Juin 1941;

[32] Computers and Structures - SAP2000 v15.0, Structural and earthquake engineering software, 2012;

[33] Constantin, A.P., Pantea, A., Stoica, R. - Vrancea (Romania) subcrustal earthquakes: sources and macroseismic intensity assessment. Romanian Journal of Physics. Vol. 56, No. 5–6, pp. 813–826, 2010;

[34] Constantinescu, L., Mârza V.I - A computer-compiled and computer-oriented catalogue of Romania's earthquakes during a millennium (984-1979), București, 1980;

[35] Cosenza, E., Manfredi, G., Polese, M. Verderame, G.M. - A multi-level approach to the capacity assessment of existing RC buildings, Journal of Earthquake Engineering, Vol. 9, No. 1, pp. 1-22, 2005;

[36] D’Ayala, D., Speranza, E. - An integrated procedure for the assessment of seismic vulnerability of historic buildings, Proceedings of the 12th European Conference on Earthquake Engineering, Londra, 2002;

156

[37] Dănilă, G., Bică, A., Ealangi, I. - Effectiveness of Multiple Tuned Mass Dampers for Response Reduction of a Thirty-Seven Stories Structure Subjected to Seismic Action, Mathematical Modelling in Civil Engineering, Volume 8, No. 4, December 2012;

[38] Dănilă, G., Ealangi, I., Bică, A. - Comparative Study on Provisions Regarding the Base Isolation and the Seismic Energy Dissipation in three Building Codes, Mathematical Modelling in Civil Engineering, Volume 8, No. 4, December 2012;

[39] Dănilă, G., Ealangi, I., Bică, A. - Effectiveness of Tuned Mass Dampers for Response Reduction of a High-Rise Building Subjected to Seismic Actions from Vrancea Source, Proceedings of the First International Conference for PhD Students in Civil Engineering, Cluj-Napoca, 2012;

[40] Drumea, A.V., Shebalin, N.V., Skladnev, N.N., Graphov, S.S., Oizerman, V.I. - Karpatskoye zemletryaseniye 1986, Academia NAUC SSRM, Institut Gheofizichi i Ghialoghii, Chișinău, 1990;

[41] Dubină, D., Lungu, D. - Construcții amplasate în zone cu mişcări seismice puternice, Editura Orizonturi Universitare, Timişoara, 2003;

[42] Elnashai A., Lungu D. - Zonation as a tool for retrofit and design of new facilities, 5th International Conference on Seismic Zonation, Proceedings Vol.3, Ouest Editions, Preses Academiques, pp. 2057-2082, Nice, 16-19 octombrie 1995;

[43] Elnashai, A., Di Sarno, L. - Fundamentals of earthquake engineering, Editura Wiley, Londra, 2008;

[44] EN 1998-1:2004 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings, Bruxelles, 2004;

[45] EN 1998-3:2005 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 3: Assessment and retrofitting of buildings, Bruxelles, 2005;

[46] ENSURE: Enhancing resilience of communities and territories facing natural and na-tech hazards - WP1: State of the art on vulnerability types - Del. 1.1.1. Methodologies to assess vulnerability of structural systems, San Francisco, 2009;

[47] Federal Emergency Management Agency - Fema 450: NEHRP Recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures - Part 1: Provisions, National Institute of Building Sciences, Washington D.C., 2004;

[48] Federal Emergency Management Agency - Fema 454: Designing for Earthquakes: A Manual for Architects, National Institute of Building Sciences, Washington D.C., 2006;

[49] Federal Emergency Management Agency - HAZUS-MH MR5 Technical & User Manual, Washington D.C., 2010;

[50] Freeman, S.A., Nicoletti, J.P., Tyrell, J.V. - Evaluations of existing buildings for seismic risk - A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard, Proceedings of U.S. National Conference on Earthquake Engineering, pp. 113-122, Berkeley, 1975;

[51] Furukawa, A., Spence, R., Ohta, Y., So, E. - Analytical study on vulnerability functions for casualty estimation in the collapse of adobe buildings induced by earthquake, Springer Science, 2009;

[52] Georgescu, E.S., Pomonis, A. - Building damage vs. territorial casualty patterns during the Vrancea (Romania) earthquakes of 1940 and 1977, 15th World Conference in Earthquake Engineering, Lisabona, 2012;

[53] Gioncu, V., Mazzolani, F., Earthquake engineering for structural design, Londra, 2010;

157

[54] Grünthal, G. - Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie: European Macroseismic Scale, Luxembourg, 1998;

[55] Hangan, M. - Consolidări de fundații și construcții de beton armat, Buletinul Societăţii Politehnice din România, anul LIX, nr. 1-4, București, 1945;

[56] Hwang H.H.M., Huo, J.R. - Generation of hazard-consistent fragility curves for seismic loss estimation studies, Technical Report NCEER-94-0015, National Center for Earthquake Engineering Research, State University of New York at Buffalo, 1994;

[57] IBC 2009 - International Building Code, International Code Council, 2009;

[58] Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare în Construcţii, Urbanism și Dezvoltare Teritorială Durabilă “URBAN-INCERC” - http://www.inforisx.incerc2004.ro;

[59] Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului - http://www.infp.ro;

[60] Institutul Central de Statistică - Populația şi clădirile Municipiului București în 1948, Monitorul Oficial şi Imprimeriile Statutului, Imprimeria Națională, București, 1948;

[61] Institutul Naţional de Statistică, http://www.insse.ro;

[62] Institutul Naţional de Statistică, Recensământul populaţiei şi al locuinţelor 2011, http://www.recensamantromania.ro;

[63] Institutul Proiect București - Probleme actuale și de perspectivă în proiectarea și realizarea structurilor de rezistență la clădirile de locuit, Sesiunea Tehnico-Științifică, București, 1978;

[64] Ji, J., Elnashai, A., Kuchma, D. - An analytical framework for seismic fragility analysis of RC high-rise buildings, Elsevier, 2007;

[65] Kamatchi, P., Balaji Rao, K., Arunachalam, S., Nagesh, R. - Methodologies for vulnerability assessment of built-environment subjected to earthquakes, International Journal of Earth Sciences and Engineering,Vol. 04, No. 06 SPL, pp. 183-188, Andhra Pradesh, 2011;

[66] Kanai , K., Engineering Seismology, University of Tokyo Press, Tokyo, 1983;

[67] Kappos, A.J., Stylianidis, K.C., Pitilakis, K. - Development of seismic risk scenarios based on a hybrid method of vulnerability assessment, Natural Hazards, Vol. 17, No. 2, pp. 177-192, 1998;

[68] Lagomarsino, S. - On the vulnerability assessment of monumental buildings, Springer Science, 2009;

[69] Lang, K. - Seismic vulnerability of existing buildings, PhD Thesis, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 2002;

[70] Lungu, D. - History of earthquake engineering, lessons learned and outcome in today practice. Perspective from different countries. Nice, 2008;

[71] Lungu, D. - Riscuri naturale şi antropice pentru patrimoniul construit al Bucureştiului, A 4-a Conferința Naționala de Inginerie Seismica, Vol. I, pp. 111-122, decembrie 2009;

[72] Lungu, D. - Romanian Earthquakes, Research Report for AON Risk Consultants, Londra, 1998;

[73] Lungu, D. - Seismic risk mitigation in the Romania - Synergy from international projects, World Conference on Disaster Reduction, Kobe, 18-22 ianuarie 2005;

158

[74] Lungu, D., Aldea A., Arion C., Văcăreanu, R. - Cutremure istorice majore în România, Revista Monumentelor Istorice, Nr. L XXVI, pp. 96-100, Bucureşti, 2007;

[75] Lungu, D., Aldea, A., Arion, C., Demetriu, S., Cornea, T. - Microzonage sismique de la ville de Bucarest - Roumanie, Cahier Technique de l'Association Francaise du Genie Parasismique, 2000;

[76] Lungu, D., Aldea, A., Demetriu, S., Crăifăleanu, I. - Seismic strengthening of buildings and seismic instrumentation - Two priorities for seismic risk reduction in Romania, Acta Geodactica et Geophysica Hungarica, Vol. 39, No. 2-3, pp. 253-258, mai 2004;

[77] Lungu, D., Arion, C - Seismic Risk and/or Real Estate Risk for the Bucharest Heritage Buildings, 15th World Conference in Earthquake Engineering, Lisabona, 2012;

[78] Lungu, D., Arion, C. - Protection of Historical Buildings, WP4: Intervention Strategies, Prohitech 09, Editor: Mazzolani, F., CRC Press, Londra, 2009;

[79] Lungu, D., Arion, C., Aldea, A., Văcăreanu, R. - Seismic hazard, vulnerability and risk for Vrancea events, International Symposium on Strong Vrancea Earthquakes and Risk Mitigation, București, 4-6 octombrie 2007;

[80] Lungu, D., Cornea, T., Aldea, A., Zaicenco, A. - Reprezentarea de bază a acţiunii seismice. În: Calculul structurilor în zone seismice: Eurocod 8 - Exemple de calcul, Proiect TEMPUS PHARE 01198, Editori: D. Lungu, F. Mazzolani, S. Savidis, Editura Bridgeman, Timişoara, 1997;

[81] Lungu, D., Văcăreanu, R., Aldea, A., Arion, C. - Advanced Structural Analysis, Editura Conspress, București, 2000;

[82] Mârza, V. - Romania’s seismicity file: 1. Pre-instrumental data. Special publications of the Geological Society of Greece, 1995;

[83] MDRAP - CR 0-2012: Cod de proiectare. Bazele proiectării construcțiilor, București, 2012;

[84] MDRAP - P100-1/2012: Cod de proiectare seismică - Partea I - Prevederi de proiectare pentru clădiri, http://www.mdrt.ro/userfiles/constructii_ancheta_publica_P100-1.pdf București, 2012;

[85] Medvedev, S., Sponheuer, W. - MSK Scale of Seismic Intensity, Proceedings of the Fourth World Conference on Earthquake Engineering, Vol. 1, Santiago, Chile, 1969;

[86] Mezhvedomstvennyy Sovet Po Seysmologii i Seysmostoykomu Stroitel'stvu Pri Prezidiume an SSSR - Carpatscoe Zemletresenie Cetviortoe Marta 1977 i Ievi Posledstia, Akademlya Nauk SSSR, Moscova, 1980;

[87] Ministerul Culturii - Lista Monumentelor Istorice, http://www.cultura.abt.ro/Files/ GenericFiles/LMI-2010.pdf

[88] Ministerul Dezvoltării Regionale şi Administrației Publice - http://www.mdrl.ro/ documente /construcții/legislație/oug_18.pdf;

[89] Ministerul Dezvoltării Regionale şi Administrației Publice - http://www.mdrt.ro/ constructii/siguranta-post-seism-a-cladirilor/programe-de-prevenire-a-riscului-seismic;

[90] Ministerul Dezvoltării, Lucrărilor Publice şi Locuinţelor - Cutremurele şi efectele lor, București, 2007;

159

[91] Mouroux, P. et al. - The European RISK-UE project: An advanced approach to earthquake risk scenarios, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, 2004;

[92] MTCT - P100-1/2006: Cod de proiectare seismică - Partea I - Prevederi de proiectare pentru clădiri, București, 2006;

[93] MTCT - P100-3/2008: Cod de evaluare si proiectare a lucrărilor de consolidare la clădiri existente, vulnerabile seismic Vol. 1 - Evaluare, București, 2008;

[94] Musson, R., Grünthal, G., Stucchi, M. - The comparison of macroseismic intensity scales, Springer Science, 2009;

[95] Naeim, F. - The seismic design handbook, 2nd edition, Kluwer Academic Publishers, 2001;

[96] Natsionalen Komitet po Protivozemetrŭsno Inzhenerstvo - Zemetresenieto Vrancha- 1977 G. Posledstviya V Nr Bŭlgariya, Bŭlgarskata Akademiya na Naukite, Sofia, 1983;

[97] Negulescu, C. - Evaluarea vulnerabilității fondului construit înainte de 1977 in București, în funcție de condițiile locale de teren, teză de doctorat, UTCB, București, 2010;

[98] Oliveira, C. - Seismic Vulnerability of Historical Constructions: A Contribution, Bulletin of Earthquake Engineering, Bulletin of Earthquake Engineering, pp. 37–82, 2003;

[99] Olteanu, I. - Evaluarea comportării structurilor în cadre din beton armat supuse la , acţiuni seismice, teză de doctorat, Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi, 2011;

[100] Otani, S. - Seismic Vulnerability Assessment Methods for Buildings in Japan, Earthquake Engineering and Engineering Seismology, Volume 2, No. 2, pp.47-56, 2000;

[101] Otani, S. - Seismic Vulnerability Assessment of Reinforced Concrete Buildings, Journal of Faculty of Engineering, University of Tokyo, pp. 5 - 28, 2000;

[102] Park, J., Towashiraporn, P., Craig, J., Goodnod, B. - Seismic fragility analysis of low-rise unreinforced masonry structures, Kluwer Academic, 2003;

[103] Pitilakis, K. - Fragility functions for common RC building types in Europe, SYNER-G: Systemic Seismic Vulnerability and Risk Analysis for Buildings, Lifeline Networks and Infrastructures Safety Gain, Salonic, 2011;

[104] Plumier, A. - Guidelines for seismic vulnerability reduction in the urban environment, LESSLOSS - Risk mitigation for earthquakes and landslides, Report No. 2007/04, IUSS Press, Pavia, 2007;

[105] Press, E. - The role of science and engineering in mitigating natural hazards, Proceedings of the 8th World Conference on Earthquake Engineering, San Francisco, 1984;

[106] Primăria Municipiului București - Lista clădirilor de locuit expertizate tehnic, http://www.pmb.ro/servicii/alte_informatii/listaimobilelor_exp/docs/Lista_imobilelor_expertizate.pdf, 2013;

[107] RADIUS - Risk assessment tools for diagnosis of urban areas against seismic disasters, United Nations, Geneva, 2000;

[108] Râmniceanu, V. - Sistem integrat de monitorizare a riscului seismic, înștiințare şi decizie pentru protecția civilă din România, teză de doctorat, UTCB, București, 2011;

160

[109] Sandi, H. - Seismic vulnerability and seismic intensity, Proceedings of the 7th European Conference on Earthquake Engineering, Vol. 2, Atena, 1982;

[110] Sarris, A., Loupasakis, C., Soupios, P., Trigkas, V., Vallianatos, F. - Earthquake vulnerability and seismic risk assessment of urban areas in high seismic regions: application to Chania City, Crete Island, Greece, Springer Science, 2009;

[111] Spence, R., Bommer, J., Del Re, D., Bird, J., Aydinoglu, N., Tabuchi, S. - Comparing loss estimation with observed damage: A study of the 1999 Kocaeli Earthquake in Turkey, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 1, No. 1, pp. 83-113, 2003;

[112] United States Geological Survey - http://www.earthquake.usgs.gov;

[113] Văcăreanu, R. et al. - The European RISK-UE project: An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns, WP4: Vulnerability of current buildings, 2003;

[114] Văcăreanu, R., Aldea, A., Lungu, D. - Structural reliability and risk analysis, București, UTCB, 2007;

[115] Văcăreanu, R., Lungu, D., Arion, C. - Capacity curves and fragility functions for representative buildings types in Bucharest, A 4-a Conferința Națională de Inginerie Seismică, Vol. I, pp. 183-192, decembrie 2009;

[116] Văcăreanu, R., Postelnicu, T., Popa, V., Coţofană, D., Cheşca, B. - Study on early earthquake damage evaluation of existing buildings in Bucharest, Romania, The JICA Technical Cooperation Project in Romania, UTCB, București, 2006;

[117] Văcăreanu, R., Postelnicu, T., Popa, V., Coţofană, D., Cheşca, B., Ionescu, R. - Study on seismic performance of existing buildings in Romania, The JICA Technical Cooperation Project in Romania, UTCB, București 2005;

[118] Văcăreanu, R., Rădoi, R., Negulescu, C., Aldea, A. - Seismic Vulnerability of RC Buildings in Bucharest, Romania, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No. 1796, Vancouver, 2004;

[119] Vlad, I., Vlad, M. - Behavior of dwellings during strong earthquakes in Romania, 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, 2008;

[120] Wells D.L., Coppersmith K.J. - New empirical relations among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area and surface displacement, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, No. 4, pp. 974-1002, 1994;

[121] Whitman, R.V., Reed, J.W., Hong, S.T. - Earthquake Damage Probability Matrices, Proceedings of the 5th World Conference on Earthquake Engineering, Vol. 2, pp. 2531-2540, Roma, 1973.

Vulnerabilitatea Seismica a Fondului Construit Cutremur Vrancea - Doctorat

Documents

Transcript of Vulnerabilitatea Seismica a Fondului Construit Cutremur Vrancea - Doctorat