1

ASPECTE PRIVIND CONSOLIDAREA TURNINTRARE - ANSAMBLUL MĂNĂSTIRII

DOBROVĂŢ - IAŞIDr. inginer Adrian Mihalache

1. Date generaleMănăstirea Dobrovăţ din judeţul Iaşi a fost începută de Ştefan cel

Mare şi s-a realizat între anii 1503 -1504. În anul 1651 a fost închinatăSfântului Mormânt.

Turnul de la intrare, situat pe latura de răsărit a curţii, cu funcţia destrajă, paraclis şi clopotniţă, a fost construit în anul 1743. În anul 1980 s-auefectuat unele reparaţii.

2. AmplasamentAmplasamentul este în zona localităţii Dobrovăţ, judeţul Iaşi, în

conformitate cu prevederile Normativului P100 - 1992 este în zonăseismică “C” cu Ks = 0,20 şi perioada de colţ Tc = 1,0 sec. şi arestabilitatea generală şi locală asigurată.

Amplasamentul este în zona “C” încărcare de zăpadă (STAS10101/21-92) şi zona “C” la acţiunea vântului (STAS 10101/20-90).

Caracteristicile geotehnice ale amplasamentului se caracterizeazăprin stratificaţia terenului de:

− umpluturi de pământ cu bucăţi de piatră în grosime de 1,50 -1,70m;

− argilă prăfoasă galben cafenie plastic vârtoasă, până la cca 4,40 mde la suprafaţa terenului;

− argilă stratificată galben cafenie plastic vârtoasă în grosime de cca4,00 m cu intercalaţii şi zone nisipoase;

− argilă marnoasă degradată vânătă cenuşie în grosime de 3,00 - 3,50m;

− argilă marnoasă propriu-zisă până la cca 13,00 m.Apa subterană este prezentă la adâncimea de 6,90 - 7,20 m şi nu

prezintă agresivitate sulfatică sau magneziană.Terenul de fundare este stratul de argilă prăfoasă galben cafenie

plastic vârtoasă.Portanţa terenului de fundare este Plim = 250KPa pentru lăţimi de

fundaţie de 1,0 m la adâncimea de 2,00 m de la cota terenului amenajat

2

(natural) pentru încărcări din gruparea fundamentală şi de 320KPa pentruîncărcări din gruparea de sarcini speciale.

Tasările calculate conform prevederilor STAS 3300 / 2-85considerând o presiune efectivă la cota de fundare de 240 KPa sunt 4,5-4,8cm care se încadrează în valorile admisibile de 10 cm .

3. Descriere clădireTurnul de intrare din ansamblul Mănăstirii Dobrovăţ de pe latura

de răsărit a curţii, cu funcţia de strajă, paraclis şi clopotniţă, are înălţimeade aproximativ 25 m.

La parter construcţia are forma de pătrat cu latura de 8,20 m şicontraforţi la colţuri.

Intrarea are forma unui gang cu bolta semicilindrică cu 3 arce lamargine şi la mijloc (figura 1).

Accesul la nivelele superioare se face printr-un turnuleţ cu scara înspirală, turnuleţ ataşat pe latura din sud.

La etajele 1 şi 2 turnul are forma octogonală şi 3 ferestre cudimensiunile de 40 x 120 cm la exterior şi de 120 x 160 cm la interior, lacota + 9,75 m.

La etajul 3 - încăperea clopotniţelor - se află 7 ferestre de sunet, cuun acoperiş sub formă de cupolă.

După anul 1980 s-au executat unele lucrări de consolidare lanivelul etajului 2, cu stâlpişori şi centuri din beton armat, precum şi planşeudin beton armat la cota +15,87 m.

Pereţii portanţi din piatră brută sau cioplită şi mortar de var sunt îngrosime de 1,50 m între cotele –1,30 şi + 3,50 m, de 0,90 m între cotele+3,50 şi + 8,75 m şi de 0,55 m grosime de la cota de + 8,75 m până laacoperiş.

Fundaţiile sunt continue sub ziduri şi sunt alcătuite din piatră decalcar, cu mortar de var. Construcţia este fundată la adâncimea de 2,00 mde la teren, respectiv la cota de -3,30 m.

4. Observaţii privind clădireaConstrucţia are o structură din pereţi portanţi din zidărie de piatră

cu mortar de var.După direcţia nord - sud la parter sunt 3 arce de formă circulară cu

deschiderea de 4,00 m şi înălţime de 1,50 m, împreună cu suprafaţacilindrică între acestea cu grosime de minim 0,50 m.

3

Construcţia fiind realizată în anul 1743, a suportat acţiunea maimultor cutremure majore, dintre care se remarcă cele din anii 1802 şi 1829care nu au determinări speciale, precum şi cele din :

− 6 octombrie 1908 cu magnitudinea (M) de 6,8 şi intensitate de 8 pescara de 12 grade MKS ;

− 25 mai 1912 cu magnitudine de 6,4 şi intensitate de 7;− 1 noiembrie 1929 cu magnitudine de 6,6 şi intensitate de 7;− 29 martie 1934 cu magnitudine de 6,9 şi intensitate de 8;− 10 noiembrie 1940 cu magnitudine de 7,3 şi intensitate de 9;− 4 martie 1977 cu magnitudine de 7,2 şi intensitate de 9;− 30-31 august 1986 cu magnitudine de 6,8 şi intensitate de 6 - 7;− mai 1990 cu magnitudine între 6,6 - 6,8 şi intensitate de 6 - 7.

Cutremurele menţionate au produs degradări la nivelul zidurilor dindreptul ferestrelor de la cota + 9,75 m, în arcele de la parter ( + 3,50 m)precum şi la nivelul planşeului de la cota + 8,27 m pe linia est - vest.

Alte cauze ale fisurilor şi degradărilor sunt în special datoritădiminuării în timp a caracteristicilor de rezistenţă ale materialelor deconstrucţie.

În structura de rezistenţă au apărut fisuri şi crăpături. Mecanismulde avariere s-a dezvoltat pe direcţia mai sensibilă - direcţia perpendicularăarcelor de la parter .

Formarea mecanismului prezentat a fost favorizată de sistemulconstructiv şi de materialele casante din care este realizată structura.

De asemenea sunt zone cu degradări locale justificate de vechimeaclădirii.

Din exterior s-au constat avarii reprezentate în figura 3.La contraforţii din partea de N - E şi respectiv N - V au fost

desprinse şi dislocate pietre din zona exterioară.În interior s-au dezvoltat fisuri şi crăpături în zonele:

− la cheie pentru arcele de la parter (figura 1);− deasupra ferestrelor de la nivelul + 8,27 m.

Se menţionează că în perioada 1980 s-au executat la interiorstâlpişori din beton de 25 x 25 şi respectiv 20 x 20 cm, între cotele + 3,50 şi+ 14,50 m. Stâlpişorii din beton armat au fost înglobaţi în pereţii de zidărieşi sunt pe înălţimea unui nivel fără continuitate pe verticală.

Bolta de la cota + 13,46 m prezintă unele fisuri (f2) şi degradărilocale.

Bolta de la cota + 18,75 m ÷ + 21,32 m prezintă degradări locale.

4

Evaluarea capacităţii de rezistenţă actuală s-a realizat utilizând uncoeficient de degradare în timp „D” = 0,684. Coeficientul de degradare întimp „D” ia în considerare efectul diminuării capacităţii de rezistenţă şi aperformanţelor antiseismice ale clădirii şi se exprimă cu relaţia:

D = D1 x D2 x D30,5 < D < 1,0unde :D1 - coeficient în funcţie de deteriorările în timp ale elementelor

structurale clasificate în concordanţă cu prevederile STAS 3684-71.

Gradul mediu deavariere

Lipsa oricărordegradări

1 2 3 4 5

D1 1,0 0,95 0,90 0,85 0,70 -

Clasificarea avariilor după STAS 3684 - 71:1. avarii uşoare; 2. avarii moderate; 3. avarii importante; 4.

distrugeri; 5. prăbuşiri.

D2 - coeficientul prin care se ia în considerare influenţa reparaţiilorşi a consolidărilor efectuate asupra clădirilor; D2 = 0,85 -1,00; când nu aufost necesare sau când acestea s-au executat conform proiect avizat D2 =1,00.

D3 - coeficientul care ţine cont de numărul de cutremure cu grad deintensitate seismică mai mare de 6 pe scara MSK care au afectat clădirea.

D3 = 0,75 - 1,00.Pentru corectarea şi aducerea în concordanţă cu situaţia actuală a

capacităţii de rezistenţă, coeficientul „D” s-a evaluat astfel:D1 = 0,90 (grad de avariere 2); D2 = 0,95; D3 = 0,80.D = 0,90 x 0,95 x 0,80 = 0,684Calculul capacităţii de rezistenţă efectuat prin metoda analizei

spectrale considerând structura de tip rigid, din pereţii structurali şi bolţi dezidărie din piatră cu valoarea pentru coeficientul ψ de 0,30 .

Analiza tensiunilor din elementele de rezistenţă ale construcţiei s-aefectuat în mai multe variante utilizând un model de calcul cu elementefinite. Analiza dinamică a permis determinarea:

− perioadelor proprii;− tensiunilor provenite din acţiunile gravitaţionale şi seismice;− deplasarea maximă orizontală.

5

Perioada proprie în modul 1 este de 0,387 sec. la structuranedegradată şi de 0,487 sec. la structura degradată. Tensiunile determinatesunt:

Secţiunea daN/cm2

Întindere Compresiune* Bolţi parter* La marginea ferestrelorde la nivelul +8,75 -+16,20* În jurul ferestrelor de lanivelul clopotniţă

5,34 … 8,671,48 … 2,48

2,14

-5,16-0,84

-0,52

Deplasarea maximă orizontală s-a obţinut de 1,13 cm la modelul destructură nedegradată, şi respectiv 1,63 cm la structura degradată.

Considerarea în calculul seismic spectral a primelor 12 noduri devibraţie a condus la un coeficient de echivalenţă de cca 0,85 pentru fiecaredirecţie orizontală de acţionare.

Greutatea totală a construcţiei este de 1876 tone.Gradul nominal de asigurare la acţiuni seismice al construcţiilor

existente pentru clasa de importanţă II este Rmin = 0,60.În cazul acestei clădiri coeficientul „R” s-a apreciat indirect cu

ajutorul tensiunilor principale de întindere.Astfel se obţine:* bolţile parter:R = 0,562............................... 0,346 < 0,6* la marginea ferestrelor de la nivelul +8,75 - +16,20:R = 2,02..............................… 1,21 > 0,6* în jurul ferestrelor de la nivelul clopotniţă:R = 1,40 > 0,6

5. Lucrări de consolidareLucrările de intervenţie şi consolidare sunt în concordanţă cu

expertiza tehnică şi nu aduc modificări la dimensiunile, formele şiproporţiile actuale, care definesc arhitectura construcţiei.

6

a. Lucrările de consolidare din zona fundaţiei (figura 4) au constatdin:− platformă betonată în grosime de 25 cm sub cota de -1,30 m la

interior;− legături orizontale pe conturul exterior al zidurilor;− legături orizontale pe conturul interior cu înglobare în platforma

betonată;− zone locale de legătură între elementele betonate menţionate.

Legăturile orizontale periferice din beton armat Bc20 şi oţel betonOB37 au dimensiunile de 25 x 60 cm.

Între cota superioară a fundaţiilor (de cca -2,35 m) şi cotainferioară a legăturilor orizontale (-1,80), conform situaţiei concrete -spaţiul respectiv s-a completat de asemenea cu beton Bc20 .

Platforma betonată împreună cu centurile periferice zidurilorportante sau fundaţiilor, constituie o reţea de legătură pe cele două direcţiiprincipale - transversal şi longitudinal. De asemenea se realizează o zonăunitară şi controlată la baza construcţiei, care îmbunătăţeşte stabilitateagenerală a turnului.

b. Lucrările de consolidare pentru contraforţi au constat din:− refacerea zonelor degradate din contraforţii din N-E şi N-V(D, C)

prin desfacere şi rezidire începând de la fundaţii până la cotelesuperioare;

− refacerea locală a zonelor degradate (D) cu restabilirea continuităţiimaterialului vechi prin reţeseri locale, incizii metalice deconexiune;

− introducerea prin injectare în masa peretelui - contrafort de mortar,mortar marca 300.

c. Lucrările de consolidare pentru pereţi au constat din:− repararea locală a zonelor degradate sau zidite necorespunzător

notate cu (D) şi (F) cu restabilirea continuităţii materialului vechiprin reţeseri locale, scoabe în X, incizii metalice de conexiune,injectarea fisurilor(f);

− legături orizontale, centuri (25 x 25) la + 6,50, +11,30 şi respectiv+20,50 (figura 5);

− introducerea prin injectare în masa pereţilor portanţi, mortar marca300;

− finalizarea lucrărilor începute din anul 1980 şi solidarizareastâlpişorilor cu o legătură orizontală.

7

d. Lucrările de consolidare pentru arce (+3,30); bolţi (+3,30; +8,50;+ 13,50), tavan, au constat din:− repararea locală a zonelor degradate;− înlocuirea grinzilor din lemn cu elemente din beton armat;− injectarea fisurilor Fo; f1; f2 şi prevederea de scoabe în X;− introducerea prin injectare în masa elementului de construcţie de

mortar fluid marca 300.Prin realizarea lucrărilor menţionate se va obţine creşterea

capacităţii de rezistenţă pentru gradul nominal de asigurare la acţiunileseismice R, la valori peste valoarea minimă.

De asemenea a fost necesar să se realizeze şi:− recondiţionarea acoperişului;− refacerea sistematizării verticale cu asanarea gropii părăsite din

apropierea construcţiei (rămasă de la cercetările arheologiceexecutate anterior) cu prevederea evacuării şi îndepărtării apelorpluviale din jurul terenului, cu rigole de scurgere spre exterior.Elementele din beton armat sunt din beton fluid Bc 20 şi oţel beton

OB 37.Compoziţia betonului este:ciment Pa 35 .......................................... 370 Kg/m3

apă (orientativ)...................................… 185 l/m3

agregate (0-16 mm în 3 sorturi):-0 ÷ 3mm..................... 630 Kg/m3

-3 ÷ 7mm..................... 480 Kg/m3

-7 ÷ 16 mm ..................730 Kg/m3

Cantitatea de apă de amestecare se stabileşte prin determinări,astfel încât consistenţa betonului proaspăt să corespundă unei tasări de 10 ±2 mm.

Pasta de ciment, mortar fluid marca 300 se prepară la dozajele:− 0,44 ÷ 0,40 l de apă la 1 kg ciment în cazul malaxării mecanice;− 0,50 ÷ 0,44 l de apă la 1 kg ciment în cazul malaxării manuale.

Amestecurile trebuie să aibă fluiditate de 13 ÷ 15 secundedeterminată cu pâlnia etalon, iar sedimentarea sub 15 mm. Fluiditateaamestecului poate să ajungă la 25 secunde în cazul fisurilor cu deschiderede peste 5 mm

Introducerea în masa zidurilor de mortar fluid marca 300 se varealiza aplicând ştuţuri pe o faţă a zidului în grosime de până la 50 cm şi peambele feţe ale zidului pentru grosimi > 50 cm, într-o reţea de (4 ÷ 8buc/m2).

8

9

10

11

12

13