rezumat teza soveja.pdf

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” IAŞI FACULTATEA DE CONSTRUCŢII ŞI INSTALAŢII

EVALUAREA ŞI REABILITAREA STRUCTURILOR ISTORICE

DIN ZIDĂRIE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Doctorand:

Ing. Lucian Soveja

Conducător de doctorat:

Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai Budescu

Iaşi

2015

EVALUAREA ŞI REABILITAREA STRUCTURILOR ISTORICE DIN ZIDĂRIE

CUPRINS

Cuprins i Lista figurilor v Lista tabelelor x

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE ...................................................................................... 1

1.1 NECESITATEA INTERVENŢIEI ASUPRA CLĂDIRILOR DE CULT ...................................... 1

1.2 SCOPUL ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII ......................................................................................... 3

1.3 STRUCTURA LUCRĂRII .................................................................................................................. 3

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE ................................................. 5

2.1 INTRODUCERE .................................................................................................................................. 5

2.2 ZIDĂRIA - MATERIALE ŞI TEHNICI TRADIŢIONALE ........................................................... 5 2.2.1 Generalităţi .................................................................................................................................. 5 2.2.2 Studii de caz ................................................................................................................................. 7

2.2.2.a Biserica „Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana .................................................................... 7 2.2.2.b Biserica Mănăstirii Bârnova ............................................................................................. 8 2.2.2.c Biserica din Părhăuţi ......................................................................................................... 8 2.2.2.d Biserica din Bălineşti ........................................................................................................ 9 2.2.2.e Biserica Aroneanu din Iaşi .............................................................................................. 10

2.3 EVOLUŢIA DOCTRINELOR ŞI REGLEMENTĂRILOR PRIVIND PROTECŢIA PATRIMONIULUI CONSTRUIT ......................................................................................................... 11

2.3.1 Scurt istoric ................................................................................................................................ 11 2.3.2 Principiile contemporane ale conservării şi restaurării monumentelor istorice ................. 12 2.3.3 Cadrul legislativ privind conservarea patrimoniului arhitectural în România .................. 13

2.4 CONCEPTE ŞI NORME TEHNICE PENTRU EVALUAREA RISCULUI ŞI PROPUNERI DE INTERVENŢIE ................................................................................................................................. 13

2.5 METODOLOGII DE EVALUARE A STĂRII UNEI CLĂDIRI DE CULT ............................... 15 2.5.1 Date generale ............................................................................................................................. 15 2.5.2 Stabilirea obiectivelor de performanţă ................................................................................... 15 2.5.3 Etapele evaluării ........................................................................................................................ 15

2.5.3.a Analiza ............................................................................................................................ 15 2.5.3.b Diagnoza ......................................................................................................................... 16 2.5.3.c Intervenţia ....................................................................................................................... 16

CAPITOLUL 3: AVARIEREA CLADIRILOR DE CULT ............................................ 17

3.1 CAUZELE AVARIERII .................................................................................................................... 17 3.1.1 Cauze “congenitale” .................................................................................................................. 17 3.1.2 Degradarea materialului în timp ............................................................................................. 17 3.1.3 Degradarea capacităţii portante a terenului de fundare ....................................................... 17

i


3.1.4 Acţiunea seismică ...................................................................................................................... 18 3.1.5 Alte acţiuni excepţionale ........................................................................................................... 19

3.2 PARTICULARITĂŢI ALE CLĂDIRILOR DE CULT DIN ROMÂNIA .................................... 20 3.2.1 Tipologii structurale şi sensibilităţi datorate conformării de ansamblu .............................. 20

3.2.1.a Biserici pe plan dreptunghiular ....................................................................................... 21 3.2.1.b Biserici pe plan treflat ..................................................................................................... 21 3.2.1.c Biserici în cruce greacă înscrisă ...................................................................................... 22 3.2.1.d Turlele ............................................................................................................................. 22 3.2.1.e Distribuţia încărcărilor verticale ..................................................................................... 24 3.2.1.f Metodologie de descriere şi examinare .......................................................................... 25

3.2.2 Mecanismul de avariere a structurilor de biserici ortodoxe ................................................. 25 3.2.2.a Descrierea mecanismului ................................................................................................ 26 3.2.2.b Studii de caz .................................................................................................................... 27

CAPITOLUL 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT. STUDII DE CAZ ................................. 30

4.1 SISTEME ŞI APARATURĂ PENTRU DIAGNOSTICARE. STUDII DE CAZ ......................... 30 4.1.1 Metoda radar ............................................................................................................................. 30

4.1.1.b Studiu de caz - Aplicarea metodei radar la Crucea lui Ferenţ din Iaşi ............................ 30 4.1.2 Termografiere în roşu ............................................................................................................... 33

4.1.2.b Studiu de caz – Investigaţii prin termografiere în roşu la Biserica „Sf. Gheorghe” din Hârlău ......................................................................................................................................... 33

4.1.3 Metoda bazată pe recul ............................................................................................................. 35 4.1.3.b Studiu de caz – Incercarea cu sclerometrul la Capela “Sf. Trei Ierarhi” din Iaşi ........... 35 4.1.3.c Studiu de caz – Incercarea cu sclerometrul la Curtea Veche din Bucureşti .................... 37

4.1.4 Incercări cu prese plate ............................................................................................................ 38 4.1.4.b Studiu de caz – Incercarea cu prese plate la „Scoala Normală Vasile Lupu” din Iaşi .... 38 4.1.4.c Studiu de caz – Incercarea cu prese plate la Universitatea din Bucureşti ....................... 40

4.1.5 Metode bazate pe propagarea undelor .................................................................................... 44 4.1.5.a Metoda impulsurilor ultrasonice ..................................................................................... 44 4.1.5.b Metoda ecoului de impact ............................................................................................... 44

4.1.6 Endoscopie ................................................................................................................................. 44 4.1.7 Determinarea umidităţii ........................................................................................................... 44

4.1.7.a Descrierea metodei .......................................................................................................... 44 4.1.7.b Studiu de caz – Măsurarea umidităţii la zidurile bisericii „Sf. Gheorghe din Hârlău” ... 44

4.1.8 Măsurători dinamice ................................................................................................................. 46 4.1.8.b Studiu de caz – Măsurători dinamice şi calibrarea modelelor de calcul la Turnul „Sf. Simion” din Suceava ................................................................................................................... 46

4.1.9 Incercări distructive pe carote ................................................................................................. 49 4.1.9.a Descrierea metodei .......................................................................................................... 49 4.1.9.b Studiu de caz - Prelevarea de probe din zidărie de piatră şi emplecton prin carotare din turnul „Sf. Simion” din Suceava ................................................................................................. 49

4.1.10 Analize microscopice şi spectroscopice ................................................................................. 49 4.1.10.a Descrierea metodei ........................................................................................................ 49 4.1.9.b Studiu de caz – Analize microscopice şi spectroscopice la Crucea lui Ferenţ din Iaşi ... 49

ii


4.2 MODELAREA CLĂDIRILOR DE CULT ...................................................................................... 50 4.2.1 Strategii privind modelarea zidăriei ........................................................................................ 50 4.2.2 Metode de modelare a clădirilor de cult ................................................................................. 51

4.2.2.a Metoda elementelor finite ............................................................................................... 52 4.2.2.b Metoda elementelor discrete ........................................................................................... 54 4.2.2.c Metoda mecanismelor de colaps ..................................................................................... 54 4.2.2.d Metode grafice de echilibru ............................................................................................ 54

4.3 SOLUŢII DE REABILITARE STRUCTURALĂ SEISMICĂ A CLĂDIRILOR DE CULT .... 54 4.3.1 Consideraţii generale ................................................................................................................ 54 4.3.2 Lucrări provizorii de consolidare ............................................................................................ 56 4.3.3 Consolidări cu elemente din beton armat (în sistem „carcasă”) ........................................... 56 4.3.4 Consolidări cu elemente metalice ............................................................................................ 56 4.3.5 Consolidări cu armături în galerii forate ................................................................................ 57 4.3.6 Intervenţii cu armături post-tensionate .................................................................................. 58 4.3.7 Consolidări prin izolarea bazei ................................................................................................ 59

CAPITOLUL 5: STUDII DE CAZ ..................................................................................... 61

5.1 ANALIZE NUMERICE .................................................................................................................... 61 5.1.1 Evaluarea soluţiei de consolidare cu centuri din beton armat pe coronamentul zidurilor la clădirile de cult cu acoperis boltit ..................................................................................................... 61

5.1.1.a Modelele de calcul .......................................................................................................... 61 5.1.1.b Concluzii rezultate din analizele modale ........................................................................ 62 5.1.1.c Concluzii rezultate din analizele statice liniare ............................................................... 66

5.1.2 Eficienţa soluţiei de izolare a bazei, aplicată la biserica Sf. Nicolae Aroneanu ................... 68 5.1.2.a Descrierea obiectivului analizat ...................................................................................... 68 5.1.2.b Predimensionarea iterativă a sistemului de izolare a bazei ............................................. 69 5.1.2.c Verificare cu spectre de răspuns ..................................................................................... 70 5.1.2.d Verificare prin calcul dinamic ........................................................................................ 75 5.1.2.e Concluzii privind eficienţa soluţiei de consolidare prin izolarea bazei........................... 76

5.2 SOLUTII DE REABILITARE STRUCTURALA .......................................................................... 77 5.2.1 Proiectarea şi urmărirea lucrărilor de consolidare prin izolarea bazei la Biserica Aroneanu ............................................................................................................................................ 77

5.2.1.a Soluţia de principiu de consolidare ................................................................................. 77 5.2.1.b Etapa de decuplare a suprastructurii de infrastructură .................................................... 77 5.2.1.c Etapa de montaj a aparatelor de reazem .......................................................................... 82 5.2.1.d Etapa de punere în funcţiune a aparatelor de reazem...................................................... 82

5.2.2 Consolidarea Bisericii Mănăstirii Bogdana din Rădăuţi ....................................................... 83 5.2.2.a Date generale................................................................................................................... 83 5.2.2.b Starea actuală .................................................................................................................. 83 5.2.2.c Soluţia de principiu de consolidare ................................................................................. 83 5.2.2.d Macrostructura de la nivelul acoperişului ....................................................................... 84 5.2.2.e Sistemul de consolidare a zidurilor ................................................................................. 85 5.2.2.f Sistemul de consolidare a fundaţiilor .............................................................................. 86

5.2.3 Consolidarea Bisericii Bălineşti ............................................................................................... 87 5.2.3.a Starea actuală .................................................................................................................. 87

iii


5.2.3.a Soluţia de consolidare ..................................................................................................... 87 5.2.4 Consolidarea Bisericii Bârnova ............................................................................................... 89

5.2.4.a Starea actuală .................................................................................................................. 89 5.2.4.b Soluţia de consolidare ..................................................................................................... 89

5.2.5 Consolidarea Bisericii Părhăuţi ............................................................................................... 91 5.2.5.a Starea actuală .................................................................................................................. 91 5.2.5.b Soluţia de consolidare ..................................................................................................... 91

CAPITOLUL 6: CONCLUZII ........................................................................................... 92

6.1 CONCLUZII GENERALE ............................................................................................................... 92

6.2 CONTRIBUŢII PERSONALE ......................................................................................................... 95

6.3 VALORIFICAREA REZULTATELOR OBŢINUTE PE PARCURSUL PROGRAMULUI DE CERCETARE DOCTORALĂ ................................................................................................................ 96

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ .......................................................................................... 98

iv

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE

1.1 NECESITATEA INTERVENŢIEI ASUPRA CLĂDIRILOR DE CULT

Subiectul pe care îl tratează teza de doctorat se bucură de o atenţie sporită pe plan mondial şi constituie esenţa mai multor organizaţii specializate de renume, ca parte integrantă a sistemului UNESCO, dintre care: Consiliul internaţional al monumentelor şi siturilor (ICOMOS), Centrul internaţional pentru studierea, conservarea şi restaurarea bunurilor culturale (ICCROM), Consiliul internaţional al muzeelor (ICOM) şi Institutul internaţional pentru protecţia castelelor (IBI). Existenţa acestora şi continua lor activitate imprimă o tendinţă a societăţii contemporane spre sensibilizarea acesteia vizavi de recunoaşterea perspectivelor istorice şi ale identităţii naţionale prin patrimoniul cultural construit. Astfel, procesul de conştientizare a necesităţii conservării monumentelor istorice devine din ce în ce mai accentuat.

Statistica monumentelor istorice cuprinse în Lista Monumentelor Istorice, Anul 172 (XVI) – Nr. 646 bis., din 16 iulie 2004, Volumele I, II, III indică distribuţia monumentelor istorice pe teritoriul Bucureştiului şi al întregii ţări (Lungu, 2009)(tab. 1.1). Numărul ridicat de monumente istorice de pe teritoriul ţării, multe dintre acestea avand valoare culturală deosebită, atrage inevitabil după sine atenţia asupra responsabilităţii majore de a se depune eforturi dintre cele mai mari spre acţiuni de conservare cât mai ample ale acestora.

Tab. 1.1 – Monumente istorice din Bucureşti şi din România (Lungu, 2009)

La nivel mondial, circa 70% din fondul construit îl reprezintă clădirile cu sistem structural din zidărie, motiv pentru care o direcţie permanentă de cercetare o constituie domeniul metodelor de evaluare şi consolidare al acestora. Dintre clădirile cu sistem structural din zidărie, un procent însemnat îl reprezintă lăcaşele de cult, constant periclitate de avarii sau chiar de riscul colapsului, sub efectul acțiunilor seismice. In sens orientantiv, figura 1.1 prezintă distribuţia lăcaşelor de cult pe teritoriul naţional având în vedere şi nivelul de hazard seismic corespunzător.

Un proiect de cercetare internaţional dezvoltat în 16 centre universitare din 12 ţări, destinat evaluării şi consolidării monumentelor istorice, îl constituie PROHITECH. Scopul principal al acestuia îl reprezintă dezvoltarea metodologiilor pentru utilizarea tehnologiilor mixte reversibile la reabilitarea seismică a clădirilor existente, cu direcţii particulare privind construcţiile istorice sau cu valoare

1

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE artistică ridicată. Se acordă interes deosebit salvării de vieţi omeneşti, reducerii pierderilor culturale, a celor economice datorită acţiunii seismice (Mazzolani, 2012).

Fig. 1.1 – Distribuţia lăcaşelor de cult monumente istorice pe teritoriul naţional suprapusă peste zonarea

în termeni de valori de vârf ale acceleraţiei terenului pentru proiectare pentru cutremure având IMR=100ani (Lungu şi Arion, 2012)

Proiectul de Reabilitare Integrată şi Cercetare a Patrimoniului de Arhitectură şi Arheologic IRPP/SAAH (Integrated Rehabilitation Project Plan/Survey on the Arhitectural an Archeological Heritage) face parte din Programul Regional pentru Patrimoniul Cultural şi Natural din sud-estul Europei, RPSEE, şi intenţionează să construiască modele naţionale pentru restaurarea monumentelor istorice pe baza experienţei europene în protecţia şi reabilitarea patrimoniului cultural. In cadrul acestui proiect au fost seletate în vederea reabilitării prioritare a 186 de monumente de arhitectură şi situri arheologice din cele 9 ţări participante la proiect (Lungu, 2008).

Un alt demers, la nivel naţional de această dată, a fost iniţiat de către Administraţia Prezidenţială a României, prin Comisia prezidenţială pentru patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale odată cu redactarea în 2008 a documentului „Patrimoniul construit şi natural al României în pericol. Măsuri prioritare de protecţie”. In acesta se menţionează că în ceea ce priveşte protejarea patrimoniului cultural şi integrarea sa în marile proiecte de dezvoltare durabilă, ţara noastră nu a pus în aplicare în mod corect şi constant măsuri eficiente în conformitate cu prevederile convenţiilor internaţionale la care a aderat iar rezultatul care se poate observa este o pierdere accelerată şi ireversibilă a patrimoniului construit (Comisia prezidenţială pentru patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale, 2008).

2

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE 1.2 SCOPUL ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII

Scopul cercetării doctorale este de a documenta, aplica şi îmbunătăţi tehnicile de evaluare şi consolidare a clădirilor de cult, conform convenţiilor, documentelor şi prevederilor tehnice în vigoare, având la bază numeroase studii de caz.

Obiectivele lucrării sunt:

- realizarea unor studii de caz prin investigaţii în situ privind materialele şi tehnicile tradiţionale folosite la ridicarea lăcaşelor de cult;

- realizarea unui studiu documentar cu privire la evoluţia teoriilor şi reglementărilor privind protecţia patrimoniului construit;

- întocmirea şi comentarea unor sinteze despre concepte şi norme tehnice pentru evaluarea riscului şi propuneri de intervenţie şi despre metodologii de evaluare a stării unei clădiri de cult;;

- analiza particularităţilor structurale a clădirilor de cult ortodox de pe teritoriul naţional considerând sensibilităţile datorate conformării de ansamblu şi mecanismele de avariere şi realizarea de încercări experimentale în situ pentru evaluarea avariilor, a caracteristicilor mecanice ale materialelor şi a caracteristicilor sistemelor structurale la biserici de cult ortodox;

- prezentarea şi analiza metodelor de modelare specifice clădirilor de cult;

- prezentarea sintetică a unor soluţii de clasice şi moderne de consolidare a lăcaşelor de cult, pe studii de caz, cu comentarea avantajelor şi dezavantajelor fiecărei metode;

- realizarea de analize numerice privind eficienţa soluţiei de consolidare a lăcaşelor de cult cu sisteme structurale din beton armat la nivelul podului;

- realizarea de analize numerice privind eficienţa soluţiei de izolare a bazei la o clădire de cult ortodox;

- sintetizarea unor observaţii şi procedee tehnice rezultate din urmărirea lucrărilor efective de consolidare prin izolarea bazei la o clădire de cult ortodox;

- prezentarea unor soluţii de consolidare proiectate la o serie de lăcaşe de cult din zona Moldovei;

- formularea concluziilor care au rezultat în urma investigaţiilor experimentale şi numerice.

1.3 STRUCTURA LUCRĂRII

Primul capitol are un caracter introductiv şi prezintă contextul specific subiectului tezei, la nivel internaţional şi naţional. Se precizează date atât despre motivaţia tezei cât şi pentru scopul şi obiectivele lucrării.

In capitolul 2, Aspecte şi principii generale, se realizează un studiu privind materialele şi tehnicile tradiţionale specifice monumentelor de cult, cu date preluate din literatura de specialitate şi cu

3

CAPITOLUL 1: INTRODUCERE observaţii rezultate din investigarea unor lăcaşe de cult prezentate ca studii de caz. In continuare, se prezintă un istoric despre evoluţia doctrinelor şi reglementărilor privind protecţia patrimoniului construit, sintetizând şi cadrul legislativ din România în acest domeniu. Se sintetizează informaţiile referitoare la conceptele şi normele tehnice pentru evaluarea riscului şi a propunerilor de intervenţie la lăcaşele de cult şi se expun metodologiile de evaluare a stării unei clădiri de cult.

Capitolul 3, Avarierea clădirilor de cult, prezintă un studiu documentar privind cauzele avarierii lăcaşelor de cult cu exemple din literatura de specialitate şi, în corelare cu acestea, descrierea particularităţilor structurale. După prezentarea organizării funcţionale specifice a unei biserici de cult ortodox se evidenţiază tipologiile structurale şi sensibilităţile datorate conformării de ansamblu, clasificând structurile de biserici în functie de tipul de plan adoptat.

Capitolul 4, Tehnici şi metode privind evaluarea şi consolidarea clădirilor de cult, se bazează pe numeroase studii de caz în care se investighează sistemele şi aparatura pentru diagnosticare, metodele de analiză numerice şi soluţii de consolidare proiectare şi realizate. Se prezintă încercări realizate de către autor pe structuri de monumente istorice cu: metoda radar, termografiere în roşu, metoda bazată pe recul, metod cu una sau două prese plate, metode de determinare a umidităţii din ziduri, măsurători dinamice pe structură, prelevări de probe prin carotare. De asemenea, se prezintă metoda impulsurilor ultrasonice şi metoda ecoului de impact, utilizarea endoscopiei, analize microscopice şi spectroscopice. In continuare se clasifică şi se prezintă strategiile şi metodele de modelare a structurilor istorice din zidărie, cu un studiu de caz privind folosirea elementelor de tip „shell” şi a elementelor de tip „solid”. Ultima parte a acestui capitol se referă la prezentarea soluţiilor de reabilitare structurală seismică existente în literatura de specialitate în cazul clădirilor de cult.

Capitolul 5, Studii de caz, este compus din două părţi distincte care se referă la analize numerice şi soluţii de reabilitare structurală. Astfel, considerând două biserici de tip sală, se evaluează prin analize numerice în diferite variante, particularităţile soluţiei de consolidare cu macro-sisteme din beton armat la nivelul podului. In continuare, pentru biserica Aroneanu din Iaşi, este prezentată prin analize numerice, eficienţa soluţiei de izolare a bazei, cu aparate de reazem de tip izolatori seismici sferici cu coeficient de frecare controlat. Eficienţa soluţiei de consolidare se evaluează prin analiza formelor modurilor de vibraţie, factori de participare modală, deplasări, distribuţia forţelor tăietoare de ansamblu, deplasări la nivelul izolatorilor rezultate din calcule dinamice liniare de tip time-history şi prin analiza gradelor de asigurare pe ansamblul structurii. In partea a doua a capitolului se prezintă soluţiile tehnice proiectate pentru executarea reabilitării structurale prin izolarea bazei la Biserica Aroneanu din Iaşi şi alte studii de caz privind soluţii de consolidare proiectate la structurile de rezistenţă ale unor lăcaşe de cult, la care autorul a participat în mod direct.

In ultimul capitol se prezintă concluziile lucrării precum şi contribuţiile aduse la dezvoltarea metodelor de evaluare şi consolidare a structurilor de rezistenţă din zidărie nearmată ale lăcaşelor de cult, cu accentuarea unor direcţii viitoare de urmat. De asemenea, se prezintă valorificarea rezultatelor cercetării prin publicaţii în domeniu în reviste de specialitate pe parcursul programului de studii doctorale.

4

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE


2.1 INTRODUCERE

Reprezentând o manifestare spontană a unui meşteşug transmis de-a lungul secolelor sau o reiniţiere moderă a tehnicii tradiţionale, arhitectura din zidărie include elemente de continuitate îndelungată pe care inovaţia în materie de cunoştiinţe şi materiale nu le anulează. Zidăria ca material, are o tradiţie îndelungată care a furnizat de cele mai multe ori soluţiile raţionale pentru ridicarea construcţiilor. Pe parcursul istoriei, s-au realizat din zidărie construcţii de mică importanţă dar mai ales mari palate, biserici şi poduri. Meşterii construcţiilor din zidării s-au confruntat continuu cu o serie de dificultăţi specifice acestui mod de a construi, însă soluţiile alese au fost mereu perfecţionate de cunoştiinţele anterioare şi de progresul tehnologic. Problemele specifice zidăriilor s-au referit la asocierea elementelor de bază din prisma asigurării continuităţii zidăriei, realizarea structurilor orizontale de acoperire, realizarea golurilor de uşi şi ferestre, preluarea acţiunii orizontale, necesitatea îndeplinirii cerinţelor estetice prin forme specifice lăcaşelor de cult (Crişan, 2012).

2.2 ZIDĂRIA - MATERIALE ŞI TEHNICI TRADIŢIONALE

2.2.1 Generalităţi In zona Moldovei, în secolele XV-XVIII, în care au fost ridicate majoritatea lăcaşelor de cult cu valoare deosebită, grosimea zidurilor în raport cu dimensiunile bisericii este considerabilă (până la 50% din aria construită), nefiind de multe ori necesare puncte de sprijin ale acoperişului între ziduri. De regulă, zidurile sunt realizate din două paramente şi un miez, denumit şi „emplecton”, realizat dintr-un amestec compact de piatră spartă, cărămidă şi mortar. Sub planul de naştere al bolţilor, de regulă la 2/3 din înălţimea zidurilor, paramentul este executat din piatră şi separat în două sau trei zone de câteva rânduri de cărămidă care leagă masa de zidărie. Sistemul de bolţi şi arce al acoperişului şi partea superioară a zidurilor (zona ocniţelor) sunt executate exclusiv din cărămidă şi au un rol semnificativ în plastica decorativă.

Folosită la zidăriile de piatră sau la cele mixte (zidărie de piatră şi cărămidă, zidărie de piatră brută şi piatră cioplită), piatra curent întâlnită este de origine calcaroasă sau silicoase (gresii, granituri conglomerate). Zidăriile tradiţionale din piatră au de cele mai multe ori paramente netencuite (fig. 2.5) şi sunt alcătuite din pietre de natură şi dimensiuni diferite (până la 80..90cm lungime şi 50cm înălţime) legate cu mortar de var, de obicei hidraulic şi nisip grăunţos. Uneori pietrele sunt relativ omogene ca formă şi provenienţă, alteori zidăriile rezultate sunt eterogene sau devin eterogene în urma intervenţiilor ulterioare (Niculiţă şi Groll, 2007).

5

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE Piatra brută sau de talie din zona considerată are rezistenţe caracteristice la compresiune cuprinse în intervalul 15-30N/mm2, rezistenţa la întindere de 1-2.5N/mm2 şi moduli de elasticitate între 9*103-3*104N/mm2.

Biserică Anul construirii

Piatră Cărămidă Mortar fmed

[N/mm2] γp

[kN/m3] fmed

[N/mm2] γc

[kN/m3] fm

[N/mm2] γm

[kN/m3] Bogdana 1365 20.6 22.7 4.4 15.8 4.35 14.7 Hârlău 1492 20.4 18.2 4.6 15.4 2.5 15.5

Bălineşti 1494 21.3 19.6 3.7 16.8 2.9 14.3 Parhauti 1522 23.4 21.5 3.95 16.3 0.84 16.6

Aroneanu 1592 18.1 17.1 5.3 16.4 4.6 16.4 Barboi 1829 16.3 23.1 6.7 16.7 8.25 19.2

Tab. 2.1 – Rezistenţe şi greutăţi specifice determinate pe probe în laborator pentru materiale folosite la lăcaşe de cult vechi din zona Moldovei

In tabelul 2.1 sunt prezentate valorile rezistenţelor şi greutăţile specifice pe probe de piatră, cărămidă şi mortar determinate în laborator la expertizarea unor lăcaşe de cult din zona Moldovei.

Mortarele folosite la zidăriile tradiţionale sunt în general mortare de var gras şi var hidraulic, a căror durabilitate şî calitate este în funcţie de dozaj şi de corectitudinea preparării liantului din punct de vedere al calităţii nispului şi a apei folosite la prepare. Lianţii utilizaţi la realizarea mortarelor pentru zidăriile vechi au fost: varul (obţinut prin arderea pietrei de calcar), varul aerian (obţinut din calcar compact, cu granule cristaline foarte mici) şi varul hidraulic (obţinut din calcare marnoase) (Petrescu, 2014).

Mortarele vechi numai cu var aveau dozaje de 1:2...1:3 părţi de var/nisip la mortarele considerate bune şi 1:3..1:5 părţi de var/nisip la mortarele considerate slabe. Deseori, au fost întâlnite şi mortare conţinând, în proporţie relativ mică, cărămidă pisată. Se menţionează că mortarul de var nehidraulic nu se întăreşte în prezenţa apei, are porozitate şi permeabilitate ridicate, care face ca acest mortar să fie adecvat în situaţiile în care este nevoie de o bună „respiraţie” şi o eliminare a umidităţii din pereţii de zidărie (Mironescu et al., 2013).

Caracteristici Marca mortar M4 M10 M25 M50 M100

Rc [daN/cm2]

Marca caramida

50 22 28 36 40 - 100 36 40 50 60 70

εc [‰] 2.50 1.75 1.75 1.50 1.50 εr [‰] 3.50 2.50 2.50 2.00 2.00

E0 [daN/cm2] 750 Rc 1200 Rc 1200 Rc 1500 Rc 1500 Rc E=Rc/εc G=0.25E

Tab. 2.2 – Caracteristici determinate experimental la zidării vechi din cărămidă (Mironescu et al., 2013)

Orientativ, se prezintă sub formă tabelară, caracteristicile obţinute pe cale experimentală de către Mironescu şi alţii (2013), la zidării vechi din cărămidă şi mortar de var (tab. 2.2).

6

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE 2.2.2 Studii de caz In continuare se prezintă unele particularităţi ale materialelor şi procedeelor de execuţie folosite la unele structuri de biserici ortodoxe, la analiza cărora autorul a participat în mod direct.

2.2.2.a Biserica „Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana La această biserică, considerată prin tradiţie că ar fi ridicată de Bogdan Vodă (1359…1365), se remarcă priceperea şi experienţa meşterilor în utilizarea materialelor la alcătuirea structurii de rezistenţă. Astfel, zidurile au fost făcute folosind o piatră a cărei rezistenţă la compresiune este între 20 şi 25N/mm2, cu o densitate aparentă de peste 2,2g/cm3 (caracteristici comparabile cu ale betonului de astăzi) în timp ce la bolţi s-a folosit o piatră foarte poroasă (siga), cu o greutate specifică de două ori mai mică (1,12 g/cm3, aproape de densitatea apei) pentru a uşura construcţia (fig. 2.6).

Se reduce astfel greutatea construcţiei la partea superioară, diminuându-se proporţional sarcina seismică. Este exact principiul după care romanii au executat betonul din pereţii Panteonului din Roma, utilizând în compoziţia sa agregate cu densitate din ce în ce mai mică spre partea superioară, reuşind să facă o construcţie care a rezistat până în prezent.

Fig. 2.6 - Biserica „Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana şi piatra poroasă folosită la bolţi

Fig. 2.7 - Sistemul de bolţi La Biserica „Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana

7

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE 2.2.2.b Biserica Mănăstirii Bârnova

Fig. 2.8 - Structura Bisericii Mănăstirii Bârnova

La această biserică se remarcă alcătuirea zidăriilor din piatră şi cărămidă şi dispunerea foarte raţională a contraforturilor. Astfel, cele două contraforturi de la vest sunt aşezate diagonal faţă de ziduri, astfel încât să preia împingerile din cupolele şi bolta pridvorului, pe ambele direcţii.

Contraforturile de la pronaos sunt aşezate pe direcţia arcului transversal dintre cele două cupole, exact acolo unde trebuie întărite zidurile longitudinale pentru a prelua încărcarea colectată şi transmisă de acest arc. La bază, acolo unde eforturile cresc, aceste contraforturi sunt evazate în trepte.

2.2.2.c Biserica din Părhăuţi La biserica din Părhăuţi, rezistența blocurilor de piatră din ziduri se compară cu rezistențele betonului (23,46 N/mm2), însă rezistența la compresiune a mortarului de var cu nisip este mică (0,84 N/mm2), acesta pierzându-și calitatea de liant în zonele cu concentrări de tensiuni. Cupolele, arcele și pandativii sunt realizate din cărămizi pline cu dimensiunile de 6x14x26cm şi rezistența la compresiune de 3,95 N/mm2. Se remarcă modul de alcătuire al acoperişului, unde umplutura de deasupra arcelor și bolților mărește sarcina seismică dar are un rol important în împiedicarea pierderii stabilității și prevenirea deplasărilor la cupole (fig. 2.9).

8


Fig. 2.9 - Structura Bisericii din Părhăuţi

Tot în acest sens au fost adăugați și contraforți la extradosul intersecției arcelor rotite. Mai mult, această umplutură lestează pereții și contribuie la realizarea efectului de șaibă la nivelul acoperișului.

2.2.2.d Biserica din Bălineşti Fundaţiile au fost executate prin turnarea unui „beton”, format din mortar de var cu nisip şi agregat din resturi de piatră, în şanţuri săpate în teren. Aceste şanţuri au avut dimensiuni mari, lăţimea lor variind între 275-295cm iar adâncimea între195-200cm. In unele zone, lăţimea şanţurilor se reduce spre partea inferioară, uneori şi cu până la 35cm.

La baza fundaţiilor au fost înglobate grinzi puternice din lemn, unele având secţiuni de 25x30cm, dispuse câte două, paralele. In şanţuri a fost turnat un mortar de var/nisip în care au fost înglobate bucăţi de piatră, în straturi succesive, obţinându-se astfel un conglomerat omogen şi monolit care a umplut perfect neregularităţile săpăturii.

Mortarul cu o fluiditate mare, în care s-au înglobat bucăţile de piatră, a asigurat umplerea tuturor posibilelor goluri care s-ar fi format între bucăţile de agregat. În consecinţă, se remarcă faptul că nu a fost descoperită nici o fisură cât de mică în fundaţii. Nivelul până la care s-au turnat fundaţiile a fost cel al terenului natural la acea vreme. Incepând de la acest nivel, a fost trasat riguros conturul construcţiei astfel încât, în unele zone, fundaţia a rămas în afara conturului chiar cu 60-90cm iar în altele cu 10cm (fig. 2.10).

9


Fig. 2.10 - Biserica “Sf. Nicolae” din Bălineşti

2.2.2.e Biserica Aroneanu din Iaşi În zidurile fundaţiilor din zona absidelor, s-au descoperit canalele rămase după putrezirea unor tiranţi din lemn introduşi în zidărie. La absida nord, tiranţii erau aşezaţi la circa 65cm de talpa fundaţiei, pe un strat din cărămizi de completare, necesar pentru obţinerea unei suprafeţei orizontale, pentru ca conlucrarea cu zidurile să fie cât mai bună. Pentru a urma forma curbă a fundaţiei din zona absidelor tiranţii au fost realizaţi din bârne suprapuse, orientate după direcţia zidurilor. Tiranţii, cu secţiunea de aproximativ 15x15cm, au fost înglobaţi în mortar de var. Urmele unor astfel de tiranţi au fost descoperite şi la absida sud, în sondajul arheologic. Un fapt remarcabil este acela că în zidărie au fost introduşi tiranţi din lemn pentru a o ductiliza, rol pe care acum îl au centurile şi sâmburii din beton armat care se introduc în zidării.

Fig. 2.11 - Biserica Aroneanu din Iaşi: a) faţada nord; b) tiranţi din lemn; c) construirea curburii zidului pe două rânduri de cărămizi; d) canale în fundaţii rămase după putrezirea tiranţilor din lemn; e) soclul

din zidărie de piatră ţesută între navă şi abside

10

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE 2.3 EVOLUŢIA DOCTRINELOR ŞI REGLEMENTĂRILOR PRIVIND PROTECŢIA PATRIMONIULUI CONSTRUIT

2.3.1 Scurt istoric Noţiunile de “monument” şi “restaurare” au avut o evoluţie istorică (fig. 2.12), în funcţie de dezvoltarea concepţiilor şi principiilor privind istoria şi teoria arhitecturii, privind modalidăţile de păstrare a monumentelor exprimate într-o metodologie specifică. Deşi nu pot fi considerate restaurări pentru că nu constituiau o reflectare conştientă a cerinţelor unei concepţii, toate acţiunile îndreptate spre menţinerea sau reconstrucţia clădirilor monumentale care au avut loc până la începutul secolului al XIX-lea, nu pot fi ignorate, acestea constituind începutul activităţii de protejarea a construcţiilor cu valoarea istorică şi culturală (Curinschi Vorona, 1996).

Fig. 2.12 – Inceputurile conceptelor de monument istoric şi restaurare

Perioada I, sau etapa “empirică”, cuprinde primele patru decenii ale secolului XIX şi, deşi nu s-a bazat pe o doctrină care să fixeze anumite principii şi aplicarea acestora (de aici şi atributul de “empiric”) s-au conturat unele tendinţe fundamentale de a obţine reîntregirea monumentelor istorice prin repunerea în operă a elementelor originale sau prin reeditarea acestora.

Perioada a II-a sau etapa “doctrinară” s-a dezvoltat între anii 1840-1880 şi a fost dominată de conflictul dintre două tendinţe diametral opuse, ambele cu accente romantice.

Perioada a III-a sau etapa restaurării istorice şi ştiinţifice se manifestă între 1880 şi sfârşitul celui de-al doilea război mondial, prin Luca Beltrami, Camillo Boito şi Gustavo Giovannioni, pe baza a

11

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE două principii fundamentale: studiul aprofundat al istoriei monumentului (care să permite reconstituirea elementelor dispărute pe vaza unei documentaţii certe) şi păstrarea tuturor etapelor valoroase ale existenţei sale.

Fig. 2.13 – Evoluţia doctrinelor privind protecţia construcţiilor de patrimoniu

Odată cu elaborarea şi adoptarea Cartei de la Atena din 21-30 oct. 1931, se stabilesc primele norme general valabile la nivel internaţional privind restaurarea şi conservarea monumentelor istorice, cu măsuri legislative şi administrative pentru protejarea monumentelor şi colaborarea la nivel internaţional (Pleşu, 2013).

2.3.2 Principiile contemporane ale conservării şi restaurării monumentelor istorice În cazul monumentelor parţial prăbuşite sau într-o stare avansată de avariere, tendinţa generală era orientată înspre admiterea unor lucrări de reîntregire sau bazate pe un studiu istoric sigur, care să permită refacerea aspectului monumentului conform unei perioade optime din viaţa acestuia.

Organizaţia Naţiunilor Unite pentru Educaţie, Ştiinţă şi Cultură (UNESCO) a fost fondată în cadrul Conferinţei Naţiunilor Unite pentru stabilirea unei organizaţii educaţionale şi culturale (ECO/CONF) din 1-16 noiembrie 1945, din Londra. In anul 1964, a avut loc la Veneţia, Al doilea Congres al Arhitecţilor şi al Specialiştilor în Clădiri Istorice, în cadrul căruia, a fost redactată Carta Internaţională de Restaurare, cunoscută sub numele de Carta de la Veneţia.

12


Fig. 2.17 – Evoluţia legislaţiilor privind conservarea monumentelor istorice

Acest congres a reprezentat un punct de cotitură important ca urmare a iniţiativei UNESCO, care înfiinţează în acelaşi an, 1964, Consiliului Internaţional pentru Monumente şi Situri (ICOMOS), al cărui rol principal se constituie în participarea activă la elaborarea şi dezvoltarea de noi doctrine. Intocmită la cel de-al II-lea Congres Internaţional al Arhitecţilor şi Tehnicienilor de monumente istorice din 25-31 mai 1964, Carta de la Veneţia a determinat modificări semnificative de optică, concepţie şi metodologie în ceea ce priveşte protecţia patrimoniului imobil şi a monumentelor istorice.

2.3.3 Cadrul legislativ privind conservarea patrimoniului arhitectural în România

2.4 CONCEPTE ŞI NORME TEHNICE PENTRU EVALUAREA RISCULUI ŞI PROPUNERI DE INTERVENŢIE

In aria conceptelor privind lucrările de intervenţie asupra lăcaşelor de cult, se înscriu în linii mari următoarele definiţii (Lungu şi Arion 2009, Pleşu, 2013):

- reabilitarea: lucrări de intervenţie prin reconstrucţii sau reînnoiri cu scopul de a aduce structura la nivelul de siguranţă de dinaintea producerii fenomenului de degradare;

- consolidarea: modificarea rezistenţei şi stabilităţii elementelor sau sistemelor structurale pentru a îmbunătăţi performanţele comportării acestora în cazul acţiunilor seismice viitoare;

- restaurare: refacerea cu precizie a formelor, caracteristicilor şi a caracterului unui imobil aşa cum a fost ridicat iniţial prin reconstrucţie şi eliminarea intervenţiilor ulterioare;

13


Fig. 2.18 – Relaţia dintre nivelul de degradare în timp al monumentelor istorice în funcţie de măsurile de

intervenţie adoptate

Normele tehnice şi metodologiile existente la nivel naţional privitoare la evaluarea şi concepţia lucrărilor de intervenţie la monumentele de cult sunt următoarele:

- M.P. 025-04: Metodologie pentru evaluarea riscului şi propunerile de intervenţie necesare la structurile construcţiilor monumente istorice în cadrul lucrărilor de restaurare ale acestora;

- P100-3/2008: Cod de evaluarea şi proiectare a lucrărilor de consolidare la clădirile existente, vulnerabile seismic;

- SR EN 1998-3:2005: Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur. Partea 3: Evaluarea şi consolidarea construcţiilor.

Conform M.P. 025-04, lucrările şi procedeele de intervenţie trebuie să satisfacă următoarele criterii:

- eficacitate: intervenţia trebuie să fie eficientă şi eficacitatea trebuie demonstrată prin verificări calitative şi cantitative;

- compatibilitate: intervenţia trebuie să fie compatibilă cu structura originară şi cu materialele acesteia din punct de vedere chimic, mecanic şi arhitectural;

- durabilitate: intervenţia trebuie realizată folosind materiale şi procedee a căror durabilitate a fost demonstrată a fi comparabilă cu cea a celorlalte materiale ale construcţiei; o intervenţie cu materiale având durabilitate mai redusă este acceptabilă numai dacă înlocuirea perioadică a acestora poate fi avută în vedere;

- reversibilitate: intervenţia trebuie să fie cât mai reversibilă cu putinţă astfel încât să poată fi înlăturată dacă o soluţie diferită este adoptată în viitor.

14

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE 2.5 METODOLOGII DE EVALUARE A STĂRII UNEI CLĂDIRI DE CULT

2.5.1 Date generale O corectă intervenţie de reabilitare a structurii de rezistenţă a monumentelori istorice din zidărie ar trebui sa aibă ca punct de plecare o diagnoză actuală precisă a clădirii cu scopul de a minimaliza interferenţa tipului de intervenţie structurală cu natura istorică a arhitecturii.

Gradul de complexitate al investigaţiilor este stabilit şi asumat de către expert în faza de identificare a degradărilor, însă, poate fi considerată şi o decizie de adâncire a investigaţiilor odată cu desfăşurarea acestora. Complexitatea investigaţiilor poate depinde în principiu de următorii factori (Budescu et al., 2001, Gosav, 1993):

- tipul şi caracteristicile structurii;

- natura degradărilor (degradările de tip fisuri pot fi relevate mai simplu decât modificările sau defectele din interiorul unui perete din zidărie cu emplecton, de exemplu);

- mijloacele tehnice la dispoziţie, existenţa legiferărilor în domeniu şi efortul financiar disponibil pentru realizarea investigaţiilor (cu cât investigaţiile sunt mai complexe cu atât costul lor este mai ridicat dar evaluarea nivelului de asigurare este mai exactă);

- importanţa structurii (monumentele istorice au o importanţă deosebită din punct de vedere social-cultural astfel încât încadrarea acestor construcţii în categoriile de importanţă definite prin HG 766-1997, se face considerându-se un coeficient de unicitate de 1,5 în evaluarea punctajelor pentru criteriile asociate factorilor determinanţi);

2.5.2 Stabilirea obiectivelor de performanţă Reglementările metodologiei M.P. 025-04 definesc termenul de „monument istoric” o construcţie care are o „valoare culturală” importantă care face necesară garantarea conservării sale fără a afecta caracteristicile proprii arhitecturale, tipologice şi de material. In acest sens, se definesc cerinţele generale ce asigură îndeplinirea criteriilor de performanţă necesare procesului de reabilitare structurală (M.P., 2005).

2.5.3 Etapele evaluării

2.5.3.a Analiza Prima etapă de lucru constă din colectarea de informaţii prin trei metode de bază:

- documente relevante disponibile - investigare vizuală a obiectivului, al amplasamentului şi sumar al construcţiilor învecinate - o campanie susţinută de măsurători în situ şi încercări de laborator;

In această etapă se identifică mecanismul specific de avariere şi se pot contura cauzele care au declanşat avariile constate.

15

CAPITOLUL 2: ASPECTE ŞI PRINCIPII GENERALE 2.5.3.b Diagnoza Etapa de diagnoză a lăcaşelor de cult se compune din două faze distincte, cu un egal rol în elaborarea concluziilor finale, astfel: evaluarea calitativă şi evaluarea prin calcul.

Evaluarea calitativă este indicată spre execuţie diferit în reglementările naţionale. In P100-3/2008 evaluarea calitativă este cuantificată prin intermediul a doi indicatori R1 şi R2 reprezentând gradul de alcătuire a condiţiilor de alcătuire seismică respectiv gradul de afectare structurală. Se menţionează însă că prevederile acestui cod, deşi sunt destinate şi monumentelor istorice, în cazul lăcaşelor de cult, aplicarea acestora poate conduce la rezultate departe de adevăr datorită diferenţelor semnificative între condiţiile de alcătuire structurală stipulate spre punctare şi particularităţilor structurilor de acest gen. Cu o abordare diferită, reglementarea M.P. 025-04 defineşte 5 grade de afectare în funcţie de caracteristicile şi extinderea degradărilor şi avariilor, clasificarea afectărilor prin cele 5 grade utilizându-se la realizarea studiilor de vulnerabilitate şi fundamentarea deciziilor de limitare a accesului în clădire.

Reglementarea defineşte clar termenii de „degradare” şi „avarie”.

Degradarea reprezintă efectul acţiunilor din mediul înconjurător care nu reduce în mod semnificativ capacitatea de rigiditate a ansamblului structurii, astfel (M.P. 025-04):

- fisurarea, desprinderea, ruperea finisajelor şi decoraţiilor pereţilor şi faţadelor;

- reţele de fisuri în tencuială, cu deschidere până la 2mm;

- fisuri izolate cu deschidere mică (1-2mm), nestrăpunse în zidăria elementelor structurale;

- fisuri străpunse cu deschidere mare în pereţii nestructurali din intervenţii ulterioare;

Avaria reprezintă pierderea semnificativa sau totală a stabilităţii, capacităţii de rezistenţă şi/sau a rigidităţii elementelor de construcţie, astfel (M.P. 025-04):

- fisuri cu deschidere foarte mare, peste 10mm (crăpături);

- dislocări, lunecări sau prăbuşiri parţiale ale unor elemente de construcţie

- deteriorarea legăturilor între diferitele părţi de construcţie: deformaţii remanente cu valori mai mari decât cele admise.

Evaluarea prin calcul a structurilor de rezistenţă a lăcaşelor de cult ridică dificultăţi reale datorită necesităţii definirii materialelor cu secţiuni şi proprietăţi diferite, gradului mare de nedeterminare statică, geometriei complexe, variaţiilor mari şi bruşte de secţiuni rigidităţi, mase şi amortizări.

2.5.3.c Intervenţia Constituite ca o concluzie finală a etapei de diagnoză, ansamblul lucrărilor de intervenţie trebuie să satisfacă cerinţele de rezistenţă şi stabilitate şi să se încadreze în prevederile specifice aplicabile monumentelor de cult.

16

CAPITOLUL 3: AVARIEREA CLĂDIRILOR DE CULT

CAPITOLUL 3: AVARIEREA CLADIRILOR DE CULT

3.1 CAUZELE AVARIERII

Prima etapă esenţială pentru definirea conţinutului intervenţiei o constituie identificarea cauzelor avariilor existente, care, de cele mai multe ori pot fi: cauze “congenitale”, degradarea materialului în timp, degradarea capacităţii portante a terenului de fundare, acţiunea seismică sau alte acţiuni excepţionale (incendii, bombardamente, alunecări de teren, inundaţii) (Crişan, 2010).

3.1.1 Cauze “congenitale” Sunt relativ numeroase cazurile în care avariile se datorează unor cauze congenitale concretizate prin defecte iniţiale de construcţie sau o insuficientă dimensionare. In acest sens, se poate menţiona cazul Bisericii Cobia, unde prăbuşirea atât a turlei naosului cât şi a celor trei turle ale pronaosului s-a datorat unui defect iniţial de trasare coroborat cu acţiunea seismică. La Biserica din Gherghiţa, prăbuşirea cupolei s-a datorat, probabil, ridicării acesteia pe patru arce prea mult lăsate în consolă, ceea ce a condus încărcările turlei în mod greşit în zidurile de sprijin (Curinschi Vorona, 1996).

3.1.2 Degradarea materialului în timp Procesele de degradare a zidăriile se pot manifesta în mai multe moduri şi se pot datora unor procese de natură fizică, chimică sau biologică. Fenomenelor naturlae de îmbătrânire li se asociază procese de degradare patologică generate de factori de mediu diverşi, care pot avea o acţiune permanentă, periodică sau accidentală (de cele mai multe ori concomitentă), cum ar fi: umiditatea, agenţii agresivi din atmosfera poluată, variaţii de temperatură, incompatibilităţi între materialele originare şi cele introduse de intervenţii ulterioare, acţiuni dinamice, etc..

3.1.3 Degradarea capacităţii portante a terenului de fundare Sunt numeroase cazurile în care avariile la structurile de rezistenţă ale bisericilor se datorează degradării terenului de fundare, care poate suferi cedări prin translaţie verticală, prin translaţie orizontală şi cedări prin rotaţie. Deformaţiile terenului de fundare pot fi provocate de (Niculiţă şi Groll, 2007): - distribuţia neuniformă a presiunilor; - neuniformitatea caracteristicilor terenului; - variaţii ale încărcărilor aplicate; - variaţii ale condiţiilor de umiditate a terenului; - efecte dinamice.

17


3.1.4 Acţiunea seismică Cea mai însemnată cauză de avariere a monumentelor de cult se datorează acţiunii seismice, având în vedere caracteristicile structurale ale acestor clădiri construite cu o concepţie primitivă (la nivelul cunoştiinţelor actuale) dezvoltată în principal în sensul acţiunilor gravitaţionale. Acestea sunt executate din zidării cu proprietăţi fizico-mecanice diferite, predominând elementele curbe şi pereţii masivi cu greutate mare. Rezultă structuri rigide care, în cazul cutremurelor, sunt supuse unor forţe tăietoare şi momente considerabile ce pot conduce cu relativă uşurinţă la pierderea echilibrului static al întregii structuri.

Cutremurul Vrâncean subcrustal cu cea mai mare intensitate a fost cel din anul 1802, cu magnitudinea Richter aproximată la 7.5. Astfel, la Bucureşti s-au prăbuşit turlele şi clopotniţele bisericilor, câteva biserici au fost distruse în totalitate (printre care Biserica Sf. Spiridon, Mănăstirea Cotroceni, Mănăstirea Colţea), jumătatea din turnul Colţea s-a prăbuşit (fig. 3.3). De asemenea, în multe zone din capitală a apărut fenomenul de lichefiere (Lungu et al., 2007).

Cutremurul din 1940, cu o magnitudine de 7,2 grade pe scara Richter, a durat 45 de secunde iar efectele lui devastatoare au fost în principal în centrul şi sudul Moldovei (fig. 3.4). Au fost distruse bisericile din Todireşti, Dragomireşti, Zapodenii de Sus, Mânjeşti, Vutcani, toate din judeţul Vaslui. In judeţul Bacău Mănăstirea Bogdana, fosta Mănăstire Caşin, Rădeana, Răchitoasa au avut fisuri mari şi zidurile de incintă dărâmate.

De asemenea, seismul din 4 martie 1977 (7,2 grade pe scara Richter) a provocat mari degradări la Biserica Sf. Dumitru din comuna Caşin, Biserica din comuna Traian, Bogdana, Răchitoasa, Răducanu etc. (fig. 3.5). Turnurile clopotniţă au fost grav avariate şi ameninţau să cadă. In general, toate monumentele de arhitectură civilă şi bisericească din zona afectată prezintă mari degradări (Georgescu şi Stănescu, 1981).

Fig. 3.4 – Prăbuşirea parţială a Bisericii din Vălenii de Munte la seismul din 1940 (Lungu şi Arion, 2012)

18


3.1.5 Alte acţiuni excepţionale In afara acţiunii seismice, de-a lungul întinsei perioadei de viaţă a unui monument istoric pot interveni şi alte acţiuni excepţionale, cu caracter imprevizibil şi aleatoriu, de cele mai multe ori catastrofale pentru integritatea structurală, cum ar putea fi: incendii, bombardamente, alunecări de teren, inundaţii, uragane, avalanşe, erupţii vulcanice, etc..

Fig. 3.6 – Mănăstirea Chiajna distrusă de bombardamentele turcilor (Bucurescu, 2013)

Fig. 3.8 – Avarii la corpul bisericii Răteşti din Buzău datorate alunecărilor de teren

Fig. 3.9 – a) “Focul cel mare” din Bucureşti, anul 1847 (pictură de Moustakoff, în colecţia Muzeului

Municipiului Bucureşti); b) Turnul Clopotniţă a Bisericii Trei Ierarhi din Iaşi parţial distrus la incendiul din 1827 şi demolat ulterior (litografie executată de P. Muller în “Albumul cu douăsprezece vederi ale

Iaşilor”)

19


3.2 PARTICULARITĂŢI ALE CLĂDIRILOR DE CULT DIN ROMÂNIA

Ca expresie a organizării funcţionale, planul bisericii ortodoxe româneşti aparţine tipologiei bizantine. Structura spaţială obligatorie a bisericii (fig. 3.12) se compune din succesiunea pronaos, naos şi altar, corespunzător modului specific de desfăşurare a ritualului. Orientarea bisericii este, în mod simbolic, cu altarul către răsărit.

Pronaosul era rezervat la origini penitenţilor sau, în unele regiuni, femeilor iar naosul reprezintă spaţiul principal de adunare a credincioşilor şi de desfăşurare a ritualului. Naosului îi urmează absida altarului ce delimitează biserica spre răsărit. Altarul este ridicat faţă de nivelul naosului şi este separat de acesta prin catapeteasmă. În dreapta şi stânga altarului se găsesc cele două anexe ale sale sub forma unor nişe în grosimea zidului: proscomidia (la nord) şi diaconiconul (la sud).

Fig. 3.11 - Organizarea funcţională a unei biserici de cult ortodox

(interior spaţial al Bisericii Aroneanu din Iaşi)

3.2.1 Tipologii structurale şi sensibilităţi datorate conformării de ansamblu In scopul evidenţierii caracteristicilor distincte de răspuns la acţiuni orizontale, o clasificare generală a tipologiei structurale a bisericilor de cult ortodox pe baza tipului de plan, poate fi considerată astfel:

- biserici pe plan dreptunghiular; - biserici pe plan treflat; - biserici în cruce greacă înscrisă.

20


Fig. 3.12 - Clasificarea generală a bisericilor de tip ortodox: a) pe plan dreptunghiular - Biserica Bogdana din Rădăuţi (Balş, 1926); b) pe plan treflat – Biserica Aroneanu din Iaşi (Lepădatu, 1909); c) în cruce greacă înscrisă – Biserica din Târgovişte

3.2.1.a Biserici pe plan dreptunghiular In principiu, conformarea de ansamblu a bisericilor de tip sală (fig. 3.20) este relativ corectă la nivelul cunoştiinţelor meşterilor de la acea vreme, datorită formei dreptunghiulare în plan, fără abside laterale, cu retrageri avantajoase din punct de vedere structural, la altar, cu pereţi simetrici în plan după direcţie longitudinală şi legaţi la distanţe acceptabile de timpanele transversale.

Fig. 3.13 - Biserici pe plan dreptunghiular: a) Biserica Sf. Cruce din Volovăţ; b) Biserica

“Tuturor Sfinţilor” din Părhăuţi

Deşi există o diferenţă semnificativă de rigiditate şi rezistenţă pe direcţiile principale ale structurii, se observă de cele mai multe ori, prezenţa zidului transversal dintre pronaos şi naos prin care se imbunătăţeşte rezistenţa pe direcţie trasnsversală ca şi antele care realizează retragerea altarului de la aliniamentul pereţilor longitudinali.

3.2.1.b Biserici pe plan treflat Se observă o creştere a rigidităţii transversale datorită zidurilor curbe ale absidelor laterale (fig. 3.21). Specifică unor biserici moldoveneşti (Moldoviţa, Bistriţa, Suceviţa) este o nouă încăpere, denumită

21


gropniţă, amplasată între pronaos şi naos şi delimitată de ziduri transversale puternice cu goluri de acces mici care determină o sporire considerabilă a rezistenţei transversale.

Fig. 3.14 - Biserici pe plan treflat: a) Biserica Sf. Gheorghe din Hârlău; b) Mănăstirea Curtea de Argeş (Baboş, 2010)

3.2.1.c Biserici în cruce greacă înscrisă

Fig. 3.16 - Biserici pe plan în cruce greacă înscrisă: a) Biserica Sf. Nicolae Domnesc din Curtea de Argeş

(Agafiţei, 2013); b) interiorul Bisericii Barboi din Iaşi

Sensibilităţile structurale sunt concentrate în zona acoperişului (ex. Biserica Bărboi din Iaşi), unde turlele (de regulă trei sau cinci la număr), sprijină pe un sistem de arce şi bolţi care descarcă concentrat, pe stâlpi zvelţi (fig. 3.23). Deşi s-a dovedit că aceste elemente au rezerve de capacitate portantă (rezistenţă), ele sunt sensibile la pierderea stabilităţii datorită zvelteţii. In această situaţie, forţele laterale puternice ar putea conduce la destabilizarea stâlpilor şi prăbuşirea arcelor care ar atrage după sine prăbuşirea întregului acoperiş.

3.2.1.d Turlele Pentru o imagine completă a vulnerabilităţii unei construcţii bisericeşti, o atenţie deosebită trebuie acordată turlelor, considerând numărul şi sensibilităţile lor structurale.

22


In funcţie de forma secţiunilor şi zvelteţea turlelor, acestea pot fi clasificate în: turle scunde (cu raportul D/H=1/1), turle medii (D/H=1/1..1/2) şi turle zvelte (D/H>1/2) (fig. 3.24).

Fig. 3.17 - Clasificarea generală a turlelor de biserici: a) turle scunde - Biserica Mănăstirii Cozia (Roman,

2011); b) turle medii – Biserica din Pătrăuţi; c) turle zvelte – Biserica Precista din Bacău (Aur, 2013).

Analizând răspunsul structural al turlelor de biserici în cazul oscilaţiilor de răspuns la acţiunea cutremurelor rezultă că aceşti apendici produc distorsiuni ale parametrilor de răspuns datorită amplificării dinamice mari (relevante pentru structură fiind deplasările şi acceleraţiile/forţe de inerţie relative faţă de “planşeul” bisericilor) şi sunt predispuse la avarii grave până la prăbuşiri (Olaru şi Mitroi, 2001).

Fig. 3.18 - Primele patru moduri de vibraţie în calculul cu element finit a Bisericii Sf.

Gheorghe din Hârlău

Aceste aspecte au fost analizate de către autor la calculul structurii de rezistenţă a Bisericii din Hârlău, unde analizele modale ilustrează sumar date despre conlucrarea dintre diversele rigidităţi ale navei bisericii şi ale turlelor.

23


3.2.1.e Distribuţia încărcărilor verticale Distribuţia încărcărilor verticale din turlă, arce şi cupole a fost studiată de către autor pentru cele trei tipuri de structuri. Astfel, în cazul Bisercii Aroneanu din Iaşi (biserică pe plan trilobat) eforturile axiale maximale au rezultat în zidurile longitudinale vecine absidelor laterale, în stâlpii circulari dintre pronaos şi naos şi în cei de la intrarea în biserică. Tensiunile unitare de compresiune în pereţii menţionaţi au fost cu circa 90% mai mari decât în restul zidurilor (fig. 3.19).

Fig. 3.19 - Schema de distribuţie a încărcărilor verticale din turlă, cupole şi arce şi harta tensiuninilor

unitare în gruparea fundamentală la biserică pe plan treflat (Biserica Aroneanu)

In cazul analizei unei structuri de biserică pe plan dreptunghiular (Biserica Părhăuţi din Suceava), s-a evidenţiat o stare uniformă de încărcare verticală a şpaleţilor. Pe harta tensiunilor în secţiunea transversală se observă o concentrare a eforturilor spre faţa interioară a zidurilor şi tensiuni unitare de întindere la intradosul arcelor, în dreptul cheilor, din deformaţiile laterale a zidurilor (fig. 3.20).

Similar, la calculul unei biserici pe plan în cruce greacă înscrisă, tensiunile unitare de compresiune din şpaleţi au rezultat apropiate, însă, minime ca valori datorită descărcării acoperişului (turle, bolţi şi arce) în principal izolat, pe stâlpii centrali ai navei. Astfel, s-a evidenţiat o lestare necorespunzătoare a zidurilor şi o capacitate de rezistenţă redusă.

Fig. 3.20 - Harta tensiuniunilor unitare în gruparea fundamentală la biserică pe plan dreptunghiular

(Biserica Părhăuţi din Suceava)

24


3.2.1.f Metodologie de descriere şi examinare Având în vedere necesitatea unei cunoaşteri avansate a particularităţilor structurilor de biserici ortodoxe, profesorul Alexandru Cişmigiu a propus o metodologie de descriere şi examinare în detaliu a morfologiei acestor monumente de cult, compusă din trei etape, astfel (Cişmigiu, 2002):

- componente structurale simple (fundaţie, perete, stâlp, arc, boltă, cupolă, pandativ);

- componente structurale de ordinul I sau elemente structurale complexe (zid cu gol de uşă sau fereastră, arcatură, perete cu stâlpi angajaţi şi arc, cupolă pe pandativi, absidă, turlă sau clopotniţă);

- componente structurale de ordinul II sau subansambluri structurale (zid cu gol de uşă sau fereastră cu timpan şi fundaţie, arcatură cu fundaţie, turlă sau clopotniţă pe arce rotite şi pandativi).

Fig. 3.21 - Secţiune în vedere izometrică pentru identificarea elementelor structurale componente: a)

simple; b) de ordin I; c) de ordin II (Biserica Aroneanu din Iaşi).

3.2.2 Mecanismul de avariere a structurilor de biserici ortodoxe Pe baza investigaţiei avariilor din acţiuni seismice la peste 100 de biserici ortodoxe, prof. Al. Cişmigiu a constatat un mecanism tipic de avariere, cu caracter tridimensional care afectează în principal suprastructura bisericii. Astfel, s-au evidenţiat următoarele procese principale (Cişmigiu, 1996):

- o fractură longitudinală care în cvasi-totalitatea cazurilor se extinde de la altar la portic şi provoacă împărţirea navei în două jumătăţi relativ simetrice, în lungul axului longitudinal;

- fracturi transversale în axele pridvorului, pronaosului şi a naosului, dispuse sistematic în dreptul zonelor vulnerabile (secţiuni slăbite de goluri de uşi şi ferestre);

25


3.2.2.a Descrierea mecanismului Aceste două tipuri de procese, mai sus exemplificate (fig. 3.29), conduc în final la separarea corpului bisericii în blocuri cvasi-independente rigide, fiecare aflându-se în propriul echilibru static (Olaru şi Mitroi, 2001).

Mecanismul de avariere a structurilor de biserici ortodoxe exte confirmat atât de avariile existente şi relevate la clădirile de cult cât şi de analizele cu element finit.

Fig. 3.24 - Concentrări de eforturi în zonele caracteristice corespunzătoare mecanismului tipic de avariere la Biserica

Aroneanu din Iaşi

In cazul Bisericii Aroneanu au fost evidenţiate în gruparea seismică concentrări de eforturi în secţiunile slăbite de golurile de uşi şi ferestre, la baza turlelor, între pereţii şi baza turlelor, în cheia arcului dintre pronaos şi naos (fig. 3.24).

In acest context, mecanismul spaţial de avariere a fost ilustrat în fig. 3.25, 3.26, pe câteva exemple concrete, reprezentând tipurile generale de plan (Crişan, 2010)(Cosma, 2013).

Fig. 3.26 - Mecanisme de avariere la structuri de biserici ortodoxe (Cosma, 2013)

26


3.2.2.b Studii de caz Mecanismul de avariere a structurilor de biserici de cult ortodox a fost investigat de către autor pentru trei structuri de biserici, urmărind în cazul fiecăreia particularităţile acestui mecanism.

Biserica “Sf. Gheorghe” din Hârlău

O schematizare a mecanismului posibil de avariere a Bisericii “Sf. Gheorghe” din Hârlău a fost realizată în urma analizei avariilor relevate în situ (fig. 3.28). Structura este străbătută în sens longitudinal de o fractură care, în dreptul turlelor, urmăreşte conturul în plan al acestora.

Fig. 3.28 - Schematizarea mecanismul posibil de avariere a Bisericii “Sf. Gheorghe” din Hârlău, pe baza

degradărilor relevate

Aceasta este însoţită de fisuri verticale în zidul transversal masiv dintre pronaos şi naos, în arcele transversale şi în absida altarului, până la nivelul soclului. Pe direcţie transversală, au fost relevate fracturi în toate golurile de ferestre, la parapetul acestora şi din cheia arcului continuând în pandativii cupolelor superioare. Urmărind starea de avariere descrisă, au rezultat un număr de 13 blocuri distincte.

27


Biserica din Vicoveni

In cazul analizei avariilor la Biserica din Vicoveni, s-au constatat fracturi verticale severe în dreptul turlei, la ambele ziduri longitudinale datorita diferenţei mari între regimurile de încărcare verticală dintre zona naosului şi restul construcţiei, suprapusă cu rezistenţa slabă la forfecare a zidăriilor şi cu capacitatea portantă scăzută a terenului de fundare. Aceste fracturi s-au propagat si la interior, urmand conturul arcelor naosului (fig. 3.29).

Fig. 3.29 – Mecanismul de avariere a Bisericii din Vicoveni

Au mai fost relevate fisuri în sens transversal, în dreptul golurilor de ferestre, iar în sens longitudinal în absida altarului şi în toate arcele transversale. După schiţarea mecanismului spaţial de avariere au rezultat un număr de 10 blocuri distincte.

28


Biserica “Sf. Nicolae” Aroneanu

In cadrul investigaţiile la această biserică s-au constatat fisuri şi crăpături corespunzătoare mecanismului tipic de avariere a structurilor de cult ortodox. In plus faţă de avariile relevate la structurile precedente s-a mai observat fenomenul accentuat de separare a pridvorului de pronaos identificat prin fracturi verticale severe în zidurile longitudinale. A rezultat un număr de 14 blocuri distincte care alcătuiesc ansamblul structurii de rezistenţă a bisericii (fig. 3.30).

Fig. 3.30 – Mecanismul de avariere a Bisericii din Aroneanu

.

29

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT

CAPITOLUL 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT. STUDII DE CAZ

4.1 SISTEME ŞI APARATURĂ PENTRU DIAGNOSTICARE. STUDII DE CAZ

In general, diferitele tehnici de investigare a clădirilor din zidărie sunt clasificate în funcţie de gradul de afectare a structurii expertizate. Astfel, în conformitate cu acest criteriu, tehnicile de investigaţii se împart în:

-teste non-distructive: metoda radar, metoda cu ultrasunete, termografia, metoda bazată pe recul, măsurarea caracteristicilor dinamice;

-teste semi-distructive: încercarea cu prese plate, încercarea carotelor; -teste distructive: încercări pe elemente cu scopul de a determina caracteristicile mecanice ale

zidăriei.

4.1.1 Metoda radar Principiul metodei constă în emiterea de scurte impulsuri electromagnetice de 1-60ns (în benzile VHF/UHF între 100MHz şi 2.6GHz la clădirile istorice din zidărie) spre mediul studiat, reflectarea acestora producându-se la interfaţa zonelor cu diferite proprietăţi electromagnetice date de defecte în interiorul zidăriei, umiditate sau materiale diferite. Aceste proprietăţi se referă la conductivitatea electrică şi constanta dielectrică ale materialelor.

4.1.1.b Studiu de caz - Aplicarea metodei radar la Crucea lui Ferenţ din Iaşi Realizat în anul 1717 de către domnitorul Mihai Racoviţă, monumentul (fig. 4.4) este tăiat dintr-un singur bloc de piatră de calcar, cu înălțimea de 3,40 m peste care este așezată o terminație din aceeași piatră cu înălțimea de 60 cm.

Brațele crucii sunt relativ scurte în raport cu înălțimea totală (30 cm) și sunt racordate la componenta verticală cu elemente în formă de sferturi de cerc. Fundaţia pe care este aşezată crucea este constituită dintr-un bloc de piatră în care s-a săpat un căuş unde a fost introdus stâlpul crucii.

30


Fig. 4.4 – Măsurători radar la Crucea lui Ferenţ

Având în vedere că stâlpul crucii este practic secţionat la bază de o fisură orizontală, s-a pus problema existenţei unui dorn metalic de legătură cu evazarea de la baza stâlpului. De asemenea, s-a urmărit identificarea unor degradări în interiorul pietrei de calcar.

Fig. 4.5 – Interpretarea măsurătorilor radar la profilul vertical pe latura de nord

31

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT S-au efectuat măsurători cu radarul de tip Mala CX11 cu o antenă de emisie recepţie cu deplasare pe roţi (fig. 4.4). Au fost considerate citiri orizontale şi verticale în dreptul fisurii pentru viteze de 80m/μs şi 115m/μs (având în vedere că piatra expusă întemperiilor era umedă în momentul realizării încercării).Radargramele măsurătorilor pe verticală (fig. 4.5) au fost realizate cu antena de 2.3 GHz, cu o adâncime de măsurare de 60cm şi viteză de 115m/μs. Axa orizontală reprezintă adâncimea de măsurare iar verticala distanţa măsurată pe cruce.

In principiu, pe radargramă, se delimitează grosimea stâlpului la 45cm prin accentuarea hiperbolelor reprezentate. Zona degradată sub forma unei caverne, interceptată la distanţa de măsurare de 0.9m, se deosebeşte prin schimbări de culoare mai accentuate decât celelalte de la aceiaşi adâncime datorate gravurilor de la suprafaţa pietrei.

Interferenţe ale semnalului apar în dreptul fisurii de la bază, în dreptul exfiltraţiilor de culoare cenuşie-neagră şi la distanţa de măsurare de 0.5m, probabil în dreptul altor exfiltraţii mai puţin accentuate.

Fig. 4.6 – Radargramele măsurătorilor orizontale la baza stâlpului

La măsurătorile pe orizontală (fig. 4.6) la îmbinarea stâlpului cu evazarea de la bază, s-au folosit viteza de 80m/μs, cu adâncimea de măsurare de 40cm utilizând două frecvenţe: 1.6GHz şi 2.3GHz. Nu a fost identificat niciun dorn metalic la îmbinarea celor două părţi ale structurii, singurele interferenţe ale semnalului, descrise sub forma unor mici parabole pe radargrame, se datorează unor schimbări aparent nesemnificative ale caracteristicilor pietrei în profunzimea acesteia.

32

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.2 Termografiere în roşu Termografia în roşu reprezintă o metodă termică nedistructivă de diagnosticare a stării construcţiilor bazându-se pe proprietatea zidăriei de a emite diferenţiat căldura acumulată sub forma radiaţiilor în funcţie de prezenţa degradărilor structurale din masa sa. Energia captată la suprafaţa zidărie depinde de proprietăţile spectrale (emisivitate, reflexie), de proprietăţile termice (conductivitate, căldură specifică, difuzie termică) şi alte proprietăţi fizice ale materialului (porozitate, densitate, conţinut de apă) (Pleşu, et al., 2012, Binda, et al., 2011).

4.1.2.b Studiu de caz – Investigaţii prin termografiere în roşu la Biserica „Sf. Gheorghe” din Hârlău Determinările prin termografiere în infraroşu s-au efectuat cu camera de tip FLIR B250 cu sensitivitatea termală 70mK pentru 30°C, cu raza spectrală 7.5-13µm şi frecvenţa imaginii între 9-30Hz. Acurateţea măsurătorilor este de ±2°C pentru un interval de măsurare între -20°C şi +120°C.

Acestea au fost utile la relevarea sistemului structural prin identificarea zonelor construite în perioade diferite cu materiale diferite, a zonelor reţesute sau înzidite şi la relevarea degradărilor (fisuri, degradări din umezeală, etc.).Schimbarea culorii suprafeţei din hărţile termografice proporţională cu scăderea temperaturii indică prezenţa umidităţii ridicate în pereţii din zidărie; zone în care acest fenomen este vizibil au fost identificate în general la nivelul soclului (fig. 4.11a), cu un caracter mai pronunţat în dreptul nişei diaconicon din altar (fig. 4.10b) şi în dreptul pridvorului (fig. 4.12b). Acest lucru a fost confirmat şi de măsurătorile de umiditate, realizate cu un umidometru portabil, la interiorul bisericii. Ascensiunea capilară a apei pe înălţimea pereţilor până la cota superioară a ferestrelor din pronaos poate fi vizualizată pe harta termografică din figura 4.12b. Variaţia temperaturii suprafeţei exterioare a peretelui longitudinal, plotată în figura 4.9a, indică o posibilă fisură în sens vertical la intersecţia contrafortului cu zidul longitudinal. Degradări ale zidăriei au fost identificate la partea superioară a zidului longitudinal de nord în dreptul absidei (fig. 4.9b), la baza contrafortului nord al altarului (fig. 4.10a) şi la contrafortul sud al naosului (fig. 4.11b);

Fig. 4.9 – Determinări prin termografiere în roşu la zidul de nord în dreptul naosului

33


Fig. 4.10 – Determinări prin termografiere în roşu la baza zidului de nord

Fig. 4.11 – Determinări prin termografiere în roşu la zidul de nord şi la zidul de sud în dreptul

pronaosului

Fig. 4.12 – Determinări prin termografiere în roşu la turlă şi la zidul de nord

34

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.3 Metoda bazată pe recul Folosită în principal la elementele din beton armat, încercarea se bazează pe măsurarea reculului, ca indicator al durităţii zidăriei ca material. Rezistenţa zidăriei se apreciază în funcţie de duritatea acesteia prin legi determinate experimental. In lipsa unor reglementări tehnice privind încercarea cu sclerometrul la elementele din zidărie, se pot adopta ca normative de referinţă standardele referitoare la încercarea pe elemente din beton armat: SR EN 12504-2 şi C26-85 la nivel naţional şi ASTM C-805 în străinătate.

4.1.3.b Studiu de caz – Incercarea cu sclerometrul la Capela “Sf. Trei Ierarhi” din Iaşi In urma examinării probelor de cărămidă ceramica plină din corpul Capelei „Sf. Trei Ierarhi”, format 280x140x75mm, prin încercări la compresiune efectuate în laborator şi prin încercări cu sclerometrul Schmidt de tip L în situ, s-au trasat trei funcţii de corelare între valoarea indicelui de recul şi rezistenţa la compresiune, plotate în graficul din figura 4.16.

Proba Citiri ale indicelui de recul cu sclerometrul Schmidt de tip L Rezistenta pe probe incercate Citiri Nmax Nmin ΔN Nz fb [N/mm2]

1 18.5, 18, 19, 18.5, 18, 19, 18, 18, 19.5 20 18 2 18.94 3.28 2 20, 19.5, 18.5, 20, 21, 22, 19.5, 19 19.5 18 1.5 18.50 3.19 3 18.5, 18.5, 18, 19.5, 19, 18, 20, 19, 20 22 18.5 3.5 19.78 4.05

Medie 19.07 3.51 Tab. 4.1 – Determinarea indicelui de recul şi a rezistenţei la compresiune pe probe prelevate

Fig. 4.16 – Determinarea rezistenţei la compresiune a cărămizilor şi aplicarea diferitelor funcţii de

interpolări între rezistenţa la compresiune a probelor şi citirile indicelui de recul cu sclerometrul Schmidt

Interpolările pot fi definite prin următoarele funcţii, dintre care cea cu coincidenţa cea mai mare între punctele definite pe grafic a rezultat cea exponenţială cu r=0.942:

- interpolare liniară: Fb=0.705*Nz-9.9455, r2=0.936, Nz ϵ {18,20}

- interpolare exponenţială: Fb=0.084e0.1953, r2=0.942, Nz ϵ {18,20}

- interpolare polinomială: Fb=0.5647*Nz2-20.941Nz+197.34, r2=0.931, Nz ϵ {18,20}

In figurile 4.17 şi 4.18 sunt prezentate, pe baza unei legende, valorile indicelui de recul citite pe sclerometru la fiecare faţadă, la înălţimea de 1,20m şi 2,00m.

35


Fig. 4.17 – Profilul încercării cu sclerometrul Schmidt la faţadele sud şi est

Fig. 4.18 – Profilul încercării cu sclerometrul Schmidt la faţadele nord şi vest

Pentru realizarea profilelor încercării cu sclerometrul, s-au efectuat măsurători la exteriorul bisericii, pe fiecare faţadă, în dreptul fiecărui montant. Prin interpolare exponenţială au rezultat rezistenţele cărămizilor din fiecare montant ca medie a rezistenţelor la cota +1.20 şi +2.00, unde au fost executate sclerometrările.

Faţă de valorile rezistenţelor la compresiune obţinute în laborator, pe probe prelevate din structură şi mediate la valoarea de 3,5 N/mm2, se observă abateri semnificative în sens pozitiv în special la faţada est (cu variaţii de +35%) şi în sens negativ la faţada nord (cu variaţii de -25%).

Valorile scăzute ale rezistenţelor măsurate la faţada nord se pot explica prin degradările superficiale ale zidăriilor datorate acţiunii intensificate a intemperiilor pe latura respectivă. Se are în vedere că faţă de încercările din laborator, suprafaţa cărămizilor sclerometrate în situ nu a fost pregătită în prealabil, fapt ce ar putea conduce la erori sau la valori disperse.

36

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.3.c Studiu de caz – Incercarea cu sclerometrul la Curtea Veche din Bucureşti Incercările privind determinarea rezistenţelor materialelor din structura de rezistenţă a vechiului Palat Voievodal din Bucureşti au constat din încercări la compresiune a probelor de cărămidă extrase din situ şi încercări cu sclerometrul Schmidt pe un perete parţial rezidit (fig. 4.19). In figura 4.21 zona rezidită de perete este delimitată printr-o linie punctată. Înaintea efectuării încercării la compresiune a probelor, acestea au fost în prealabil sclerometrate, determinându-se indicele de recul şi curbele de corelare liniară între rezistenţa la compresiune şi duritatea materialului, separat pentru cele două tipuri de cărămidă identificate (fig. 4.20).

Fig. 4.20 – Curbele de corelare liniară între rezistenţa la compresiune şi indicele de recul pentru cele două

tipuri de cărămizi prelevate

Fig. 4.21 – Profilul încercării cu sclerometrul Schmidt (hartă cromatică cu valorile indicelui de recul şi

harta rezistenţelor în câmpul peretelui încercat)

După sclerometrarea unui zid din colţul de sud vest al pivniţelor, urmând un caroiaj conform figurii 4.21, au rezultat valorile indicelui de recul pe toată suprafaţa peretelui. In figura 4.21 sunt prezentate harta cromatică cu valorile indicelui de recul şi variaţia rezistenţelor în câmpul peretelui încercat. Rezistenţele determinate prin interpolare au o variaţie mare: între 0.43-1.18N/mm2 la cărămizile de tip I şi între 1.59-2.83N/mm2 la cărămizile de tip II.

37

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.4 Incercări cu prese plate Metoda de testare cu prese extraplate (fig. 4.24)(engl. flatjacks, ital. martinetti piatti) este o încercare de tip nedistructiv ce se poate realiza în situ pentru determinarea următoarelor caracteristici ale zidăriei existente (Bosiljkov, et al., 2010):

- mărimea eforturilor unitare de compresiune dintr-un zid al construcţiei expertizate; - rezistenţa de rupere la solicitarea de compresiune axială a zidăriei; - proprietăţile de deformabilitate ale zidăriei prin definirea legii constitutive σ-ɛ şi a

modulului de elasticitate; - rezistenţa de rupere prin forfecare în rost orizontal.

4.1.4.b Studiu de caz – Incercarea cu prese plate la „Scoala Normală Vasile Lupu” din Iaşi Incercarea cu o singura presă plată a fost efectuată pentru determinarea efortului unitar de compresiune din zidărie (fig. 4.26). Presele plate folosite au avut formă semicirculară cu raza de 35cm iar distanţele dintre martorii poziţionaţi (cu ajutorul unui dispozitiv de calibrare la distanţă de 30cm) de o parte şi alta a fantei au fost măsurate cu un extensometru cu citire de până la 0.001m.

Au fost înregistrate următoarele măsurători ale martorilor în timpul încercării cu o singură presă plată:

Fig. 4.27 – Deplasările celor trei perechi de martori, medierea acestora şi interceptarea valorii deplasării

ţintă mediate corespunzătoare măsurătorilor iniţiale

Astfel, a fost determinată mărimea eforturilor unitare de compresiune dintr-un zid al construcţiei expertizate, cu valoarea de 0,378N/mm2. Această informaţie este foarte utilă în evaluarea stării existente de solicitare la încărcări gravitaţionale a structurii şi la calibrarea modelului de calcul.

Incercarea cu două prese plate s-a executat în vederea determinării efortului unitar de rupere la compresiune şi a curbei caracteristice a zidăriei utilizând două prese extraplate introduse în rosturile orizontale, la distanţă de patru asize (fig. 4.28).

Presiunea în prese a fost controlată astfel încât să rezulte trei cicluri de încărcare descărcare, măsurându-se deformaţiile verticale pe tot parcursul încercării, la intervale de încărcări.

38


Fig. 4.28 – Măsurarea distanţelor iniţiale dintre martori şi încercarea cu două prese plate

Pe baza valorilor citite în timpul încercării s-au trasat graficele de încărcare deformaţie pentru fiecare martor şi un grafic final, cu valori mediate între cele trei seturi de curbe plotate (fig. 4.29..4.31).

Fig. 4.29 – Curbele încărcare-deformaţie înregistrate de martorii 1 şi 2 la încercarea cu două prese plate

Fig. 4.30 – Curbele încărcare-deformaţie înregistrate de martorul 1 şi curba mediată la încercarea cu două

prese plate

39


Fig. 4.31 – Curba finală încărcare - deformaţie specifică a zidăriei

la încercarea cu două prese plate

Rezistenţei de rupere la compresiune a zidăriei a fost evaluată la valoarea de 2,75 N/mm2, citită pe manometrul presei hidraulice, rezultând valoarea finală de fk=1,925 N/mm2 în urma corectării cu coeficienţii de calibrare ai preselor plate.

Deformaţia specifică corespunzătoare cedării a fost mediată la valoarea de Ɛm=6,43‰. Modulul de elasticitate al zidăriei a rezultat cu valoarea de Ez=1454 N/mm2.

4.1.4.c Studiu de caz – Incercarea cu prese plate la Universitatea din Bucureşti Scopul experimentului constă din determinarea în situ a:

- curbei caracteristice de comportare a zidăriei la solicitarea de compresiune axială - rezistenţei la forfecare a rostului de mortar sub eforturi de compresiune existente

Pentru măsurarea deformaţiilor din proba de zidărie încercată, au fost montaţi trei traductori de deplasare liniară (cu precizia de măsurare până la 0,01mm) pe direcţie verticală şi unul pe direcţie orizontală. Presiunea din presele plate a fost monitorizată printr-un traductor de presiune ataşat pompei manuale. Traductorii de deplasare şi cel de presiune au fost conectaţi la un sistem de achiziţie permiţându-se înregistrarea datelor obţinute şi controlul vitezei de încărcare cu ulei a preselor.

Determinarea experimentală a curbei caracteristice de comportare a zidăriei la solicitarea de compresiune axială a început printr-o încărcare iniţială de 3 bari pentru eliminarea eventualelor erori în măsurători din aşezarea preselor în rosturile de mortar. Testul propriu-zis a început cu presiunea nulă, aceasta crescând constant până la valoarea de 18.8 bari, la care s-a înregistrat cedarea zidăriei.

Aşa cum rezultă şi din graficul plotat în figura 4.33 deplasarea mediată a celor trei traductori se apropie ca formă de măsurătorilor traductorului 2 poziţionat în centrul probei. Cedarea zidăriei s-a produs la presiunea de 18.8 bari şi deformaţia verticală de 4.4mm. Deformaţiile relativ mari la cedare pot fi atribuite grosimii crescute a rosturilor de mortar. Deformaţiile orizontale la cedarea zidăriei au fost măsurate cu valoarea de 1.63mm.

40


Fig. 4.32 – Aparatura utilizată şi pregătirea experimentului cu prese plate

Fig. 4.33 – Diagrama de presiune – deformaţii din încercarea la compresiune a zidăriei

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Pres

iune

[bar

i]

Deformatii [mm]

Diagrama presiune prese - deformatii LVDT

LVDT 1 vertical LVDT 2 vertical LVDT 3 vertical Medie vertical LVDT 4 orizontal

41


Fig. 4.34 – Diagrama de încărcare – deformaţie specifică din încercarea la compresiune a zidăriei

In figura 4.34 sunt prezentate curbele caracteristice de comportare a zidăriei sub efort axial considerând deformaţiile specifice pe direcţia încărcării şi perpendicular pe aceasta.

După corectarea cu coeficienţii de calibrare ai preselor plate, valoarea rezistenţei la compresiune a zidăriei a rezultat cu valoarea de 0.91N/mm2. Modulul de elasticitate al zidăriei a fost calculat pentru palierul elastic de comportare (până la atingerea tensiunii de 0.31N/mm2) obţinându-se valoarea de 1094N/mm2.

Determinarea rezistenţei la forfecare a rostului de mortar sub eforturi de compresiune s-a realizat prin medierea rezultatelor a trei încercări în zone diferite. Presa utilizată a avut dimensiunile de 55x110x8mm aproximativ egală cu dimensiunile feţelor laterale ale cărămizilor încercate. Incercările s-au realizat sub eforturile de compresiune existente în zidărie.

Fig. 4.35 –Determinarea rezistenţei de rupere prin forfecare în rost orizontal

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

-0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020

σ[N

/mm

2 ]

Deformatie specifica

Diagrama incarcare - deformatie specifica

VerticalOrizontalƐoriz. Ɛvert.

42


Fig. 4.36 – Diagrama de presiune – deformaţie din încercarea la

forfecare în rost orizontal sub eforturi de compresiune

S-a observat o cedare bruscă, casantă a rosturilor orizontale prin forfecare la valorile de 6.3, 7.03, 7.93 bari pentru deformaţii de 0.146, 0.225 şi 0.261mm (fig. 4.36). Suprafaţele de cedare s-au produs la toate cele trei încercări la interfaţa mortar cărămidă.

Fig. 4.37 – Diagrama mediată de încărcare – deformaţie specifică din încercarea la forfecare în rost orizontal sub eforturi de compresiune

Afectând valorile încărcărilor cu coeficienţii de calibrare ai presei plate şi mediind valorile celot trei încercări a rezultat diagrama de încărcare-deformaţie specifică din încercarea la forfecare în rost orizontal sub eforturi de compresiune (fig. 4.37). Rezistenţa la forfecare în rost orizontal a zidăriei a rezultat cu valoarea de 0.0268N/mm2.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Pres

iune

[bar

i]

Deplasare [mm]

Diagrama presiune presa - deformatii LVDT

Incercare 1 Incercare 2 Incercare 3

0,00

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

0,0000 0,0003 0,0005 0,0008 0,0010 0,0013

σ[N

/mm

2 ]

Deformatie specifica

Diagrama incarcare - deformatie specifica

Medie

Ɛoriz.

43

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.5 Metode bazate pe propagarea undelor Aceste metode au la bază proprietatea undelor din domeniul acustic sau ultrasonic de a-şi schimba caracteristicile (viteză, frecvenţă, amplitudine, spectru) atunci când sunt propagate printr-un material în funcţie de proprietăţile acestuia (omogenitate, compactitate, rezistenţă, prezenţa defectelor structurale) (Gosav, 1993).

4.1.5.a Metoda impulsurilor ultrasonice Metoda impulsurilor ultrasonice poate fi utilizată pentru evaluarea următoarelor caracteristici ale zidăriilor:

- gradul de neomogenitate; - prezenţa crăpăturilor, cavităţilor sau a altor defecte; - calitatea zidăriei în comparaţie cu reglementările tehnice; - calitatea unui element din construcţie faţă de altul; - valoarea modului de elasticitate dinamic.

4.1.5.b Metoda ecoului de impact Principiul metodei se bazează pe înregistrea şi interpretarea undelor de şoc (generate de un impact mecanic pe suprafaţa materialului) care se reflectă la interfeţele dintre materiale diferite sau la întalnirea defectelor interioare din mediul studiat (Gavriloaia, 2013).

4.1.6 Endoscopie Este o metodă folosită la examinarea vizuală a zonelor inaccesibile ochiului liber din interiorul zidăriilor. Pot fi inspectate cavităţi existente (crăpături, dislocări, goluri din zidărie) sau structura interioară a zidurilor cu emplecton prin găuri cu diametrul de 20mm date în perete pentru a permite introducerea endoscopului.

4.1.7 Determinarea umidităţii

4.1.7.a Descrierea metodei Unul dintre dispozitivele care permit măsurarea nivelului umidităţii din materialele de construcţie „în situ” o constituie umidometrul, aparat al cărui principiu de funcţionare se bazează pe faptul că proprietăţile electrice ale materialelor variază cu conţinutul de umiditate (rezistenţă electrică, constanta dielectrică). Astfel, se permite stabilirea prin încercări a umidităţii în orice zonă, evitându-se procesul clasic dificil de recoltare de probe şi determinarea umidităţii în laborator (Cherecheş şi Putina, 2012).

4.1.7.b Studiu de caz – Măsurarea umidităţii la zidurile bisericii „Sf. Gheorghe din Hârlău” Determinarea umidităţii din pereţi s-a efectuat cu umidometrul portabil de tip LT MS-7003 cu o tehnologie electro-magnetică nedistructivă şi cu posibilitate de măsurare între 0-100%.

44

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT După investigarea vizuală a zonelor afectate de umiditate s-a ales ca zonă de studiu interiorul faţadei nord. Aceasta a fost împărţită cu un caroiaj astfel încât măsurătorile să se realizeze în puncte la distanţe aproximativ egale (1,0m) la patru cote diferite (+0.25, +0.75, +1.25, +1.75m).

Fig. 4.48 – Impărţirea zonei de studiu cu un caroiaj şi efectuarea măsurătorilor propriu zise

Pentru o identificare vizuală facilă a zidurilor cu umiditate crescută, s-a prezentat grafic pe caroiajul ales iniţial o harta cromatică corespunzătoare valorilor umidităţii la zona studiată. De asemenea, variaţia umidităţii odată cu punctele de măsurare, la cele patru cote indicate, au fost plotate într-un grafic al profilelor de umiditate.

Fig. 4.49 – Harta umidităţii la interiorul faţadei nord

Fig. 4.50 – Profilele umidităţii la cele patru cote de măsurare la faţada nord

45

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT Concluzii rezultate în urma interpretării datelor au fost următoarele:

- valorile cele mai ridicate au fost înregistate în zona nişei diaconicon, unde evacuarea apei necesară activităţilor specifice bisericeşti nu a fost corespunzătoare; accentuarea acestor valori se citeşte pe toate cele patru profile; - valori mari au fost relevate la zidurile absidei naosului şi a altarului, acestea crescând odată cu curbura absidei, probabil datorită unei mai mari expuneri la acţiunea intemperiilor; - cele mai scăzute valori ale umidităţii au fost înregistrate în zonele intrânde ale pereţilor longitudinali (10.3% în punctul de măsurare 9); - în zonele curente ale zidurilor longitudinale, media valorilor a fost calculată la 39.5% la cota +0.25m scăzând constant până la 17.5% la cota +1.75m; - valorile maxime ale umidităţii, 76.8%, au fost înregistrate la cota +0.25m, în dreptul rezemării catapetesmei.

4.1.8 Măsurători dinamice Incercările bazate pe măsurătorile dinamice în situ reprezintă o metodă nedistructivă de încredere cu care se poate analiza şi verifica comportarea structurală globală a monumentelor istorice. Măsurătorile dinamice pot fi considerate şi o procedură de urmărire în timp a construcţiilor de acest gen, unde primele încercări pot fi interpretate ca un punct de referinţă pentru investigări periodice utilizând monitorizarea vibraţiilor (Anzani, et al., 2010).

Un indicator al avariilor la clădirile din zidărie îl constituie schimbarea frecvenţei proprii a structurii. Comparând frecvenţa proprie a structurii în stare degradată cu măsurătorile de referinţă prin considerarea unui număr suficient de puncte de măsură, se poate localiza aproximativ poziţia degradării. Prin măsurarea amortizării se poate aprecia mărimea degradării având în vedere că degradările schimbă capacitatea de amortizare a structurii (Gavriloaia, 2013).

Astfel, măsurătorile dinamice se pot utiliza la (Stefan, 2001, Bartoli, et al., 2013):

- elaborarea modelelor dinamice care să exprime structura reală; - verificarea şi calibrarea modelelor de calcul cu elemente finite; - monitorizarea continuă a dinamicii avariilor existente; - prevederea efectelor modificărilor structurale;

4.1.8.b Studiu de caz – Măsurători dinamice şi calibrarea modelelor de calcul la Turnul „Sf. Simion” din Suceava Măsurătorile dinamice au fost efectuate la nivelul eşafodajului din lemn al clopotniţei (în pod), seismometrul fiind poziţionat pe două direcţii ortogonale: direcţia x (N-S) şi direcţia Y (E-V).

Pentru selectarea frecvenţelor semnificative (frecvenţele sub 30 Hz) a fost utilizat un filtru din digital care atenuează puternic semnalele cu frecvenţe mari. Pentru a se obţine o rezoluţie cât mai bună a frecvenţei, analiza FFT (Fast Fourier Transform) a fost efectuată pentru durata totală de timp pe care s-a făcut fiecare înregistrare.

46


Fig. 4.54 – Măsurători dinamice (aparatura utilizată şi poziţionarea punctului de

măsurare)

Măsurarea caracteristicilor dinamice (frecvenţei) a fost realizată sub acţiunea vibraţiilor din mediu, datorate, în special, traficului auto. Înregistrările cu seismometrul a răspunsului în viteze a oscilaţiilor în timp şi diagramele de răspuns în frecvenţă a structurii, obţinute prin analiza FFT a înregistrărilor, sunt prezentate în figurile 4.55..4.58. Pe diagramele de raspuns in frecventa au fost identificate varfuri corespunzatoare frecventelor proprii ale structurii, astfel: 2,41Hz pentru directia y şi 2,60Hz pentru directia x.

Fig. 4.55 - Inregistrarea raspunsului in viteze a oscilatiilor in timp pentru direcţia x (E-V)

Fig. 4.56 - Diagramele de răspuns în frecvenţă (obtinute prin analiza FFT) pentru direcţia x (E-V)

0 50 100 150 200100−

50−

0

50

100

t (s)

v (um

/s)

v

t

0 1 2 3 4 50

2 103×

4 103×

6 103×

8 103×

1 104×

f (Hz)

FFT

f

fi 2.41= Hz

47

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT Pe baza analizei modale cu elemente finite de tip solid (fig. 4.59) si de tip shell (fig. 4.60) au rezultat formele primelor trei moduri de vibratie, asemanatoare la cele două tipuri de analize, astfel: primul mod de translatie in lungul axei y (în direcţia cu rigiditate mai mare la nivelul de bază), modul doi de translaţie în lungul axei x şi modul trei de torsiune.

Fig. 4.59 - Primele patru moduri de vibratie si frecventele corepunzatoare obtinute prin modelare cu

elemente de tip solid

Fig. 4.60- Primele patru moduri de vibratie si frecventele corepunzatoare obtinute prin

modelare cu elemente de tip shell

Calibrarea modelelor de calcul s-a realizat afectând modulul de elasticitate al materialului cu un coefficient calculat ca medie intre rapoartele dintre frecventele modurilor proprii rezultate prin calcul si frecventele determinate experimental. Astfel, a rezultat următoarea coincidenţă între frecvenţele măsurate pe amplasament şi cele din modelele de calcul:

Mod de vibratie

Determinari experimentale

Model cu elem. de tip solid

Model cu elem. de suprafata

f [Hz] f [Hz] C f [Hz] C

Mod 1 2.41 2.36 0.979 2.31 0.958

Mod 2 2.60 2.74 1.053 2.80 1.076

Tab. 4.3 - Frecvenţele primelor două moduri de vibratie si coincidenta cu determinarile experimentale dupa calibrarea modelelor de calcul

48

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.1.9 Incercări distructive pe carote

4.1.9.a Descrierea metodei Studiile pe probele extrase din structura analizată pot fi de natură mecanică (încercări la compresiune, încovoiere, forfecare), chimică sau fizică. De asemenea, analizele pot fi în sensul definirii compoziţiei mineralogice, cu scopul de a data construcţia şi de a alege materiale de consolidare potrivite.

4.1.9.b Studiu de caz - Prelevarea de probe din zidărie de piatră şi emplecton prin carotare din turnul „Sf. Simion” din Suceava

Fig. 4.62 – Prelevarea de probe prin carotare la Turnul „Sf. Simion” din Suceava: a) faţada

principală a turnului; b) carotarea zidului est; c) aspectul probei extrase din zid

Carota extrasă a avut o lungime de 65cm, dintre care primii 20cm erau din piatră naturală, reprezentând faţa exterioară zidită, iar restul carotei reprezintă proba din emplectonul peretelui. In urma determinărilor efectuate asupra probei de piatra naturală, emplecton şi mortar s-au obtinut densitatea aparentă, rezistenţa la compresiune şi absorbţia de apă.

4.1.10 Analize microscopice şi spectroscopice

4.1.10.a Descrierea metodei

4.1.9.b Studiu de caz – Analize microscopice şi spectroscopice la Crucea lui Ferenţ din Iaşi

49

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.2 MODELAREA CLĂDIRILOR DE CULT

4.2.1 Strategii privind modelarea zidăriei Zidăria este un material compozit, cu proprietăţi direcţional diferite, direct dependente de geometria şi proprietăţile mecanice ale constituienţilor săi (cărămida sau piatra şi mortar). Datorită rezistenţelor scăzute ale mortarului, rosturile orizontale şi verticale ale zidăriei formează planuri de cedare.

Fig. 4.69 – Schema strategiilor de modelare a zidariei

In funcţie de gradul de complexitate corespunzător analizei structurale, au fost dezvoltate trei strategii principale de modelare (Lourenco, 1996):

- micro-modelarea detaliată, în care, plecând de la descrierea individuală a fiecărui material, unităţile şi mortarul sunt modelate drept materiale continue legate prin interfeţe de contact discontinue reprezentând planuri posibile de fisurare, lunecare sau strivire.

- micro-modelarea simplificată, prin expansiunea geometrică a unităţilor până la contactul acestora, separat de elemente discontinue care simulează comportarea rosturilor de mortar şi a interfeţei unitate-mortar.

- macro-modelarea sau modelul materialului omogen, care înlatură dificultatea descrierii separate ale elementelor componente, considerând zidăria ca un intreg continuu, omogen şi anizotrop pe baza conceptului de omogenizare a proprietăţilor mecanice.

Procesul de omogenizare poate consta în alegerea unui element de volum reprezentativ şi repetitiv (EVR) din structura zidăriei la nivel microscopic considerând efectele asupra comportării la nivel macroscopic (fig. 4.73).

50


Fig. 4.73 – Celula de baza pentru zidarie si procesul de omogenizare: macroscara

„X” si microscara „y” (Lourenco, 2007)

Fig. 4.74 – Analiza structurala a Universitatii „Alexandru Ioan Cuza” din Iasi, bazata pe

strategia macromodelarii

4.2.2 Metode de modelare a clădirilor de cult O largă varietate de metode de modelare au fost introduse în analiza structurilor istorice din zidărie având capabilitatea de a simula comportarea zidăriei în primele etape ale cedării, însă, limitarea şi domeniul cercetărilor actuale il constituie analiza în aproprierea şi după apariţia colapsului local al elementelor componente. Metodele de modelare numerice pot fi separate în două mari categorii, dezvoltate pe marginea ecuaţiilor materialului omogen (metode „continue”) şi considerând discontinuităţile date de rosturile de mortar ca suprafeţe de apariţie şi propagare a fisurilor (metode „discrete”).

51


Fig. 4.75 – Clasificarea metodelor de modelare a structurilor istorice din zidarie

4.2.2.a Metoda elementelor finite Metoda elementelor finite este o tehnică de modelare bazată pe analize numerice care au ca scop aproximarea soluţiilor utilizate în determinarea variaţiei parametrilor ce caracterizează medii continue (câmpul de deplasări şi tensiuni).

S-a constatat că structurile de rezistenţă ale clădirilor de cult constituie complexe tridimensionale dificile din punct de vedere al analizei mecanice, caracterizate prin:

- grad mare de nedeterminare statică;

- geometrie complexă compusă din suprapuneri şi intersecţii de pereţi, stâlpi, contraforţi, arce, bolţi, cupole, turle, console, pandativi, fundaţii;

- variaţii mari şi bruşte de secţiuni, rigidităţi, mase şi amortizări;

- materiale de construcţii (zidărie din piatră, zidărie din cărămidă, emplecton) cu secţiuni proprietăţi mecanice, secţiuni şi grad de microfisurare diferit.

Fig. 4.76 – Modelarea tasării diferenţiate a pridvorului faţă de navă la Biserica „Sf. Nicolae” a Mănăstirii

Bogdana din Rădăuţi

52

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT In cadrul unor analize numerice realizate de autor la Biserica “Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana s-a urmărit compararea rezultatelor obţinute prin modelări cu elemente de tip “shell” şi cu elemente de tip “solid”. Deformatele structurii, pentru primele trei moduri de vibraţie, au forme similare, conform figurilor 4.77, 4.78, 4.79.

Fig. 4.77 – Modul I de vibraţie – model cu elemente de tip „shell” şi model cu elemente de tip „solid”

Fig. 4.78 – Modul II de vibraţie – model cu elemente de tip „shell” şi model cu elemente de tip „solid”

Fig. 4.79 – Modul III de vibraţie – model cu elemente de tip „shell” şi model cu elemente de tip „solid”

53

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT Un grad mare de similititudine a rezultat între cele două modele de calcul, având în vedere că difereţele dintre perioadele primelor 5 moduri de vibraţie nu depăşesc 3% din valoarea maximă a acestora (fig. 4.80).

De asemenea, diferenţele între masele modale asociate primelor 5 moduri de vibraţie se încadrează în valoarea de 3.5% (fig. 4.81).

Fig. 4.81 – Comparaţie între masele modale pe direcţia x şi pe direcţia y asociate primelor 5 moduri de

vibraţie – model cu elemente de tip „shell” şi model cu elemente de tip „solid”

4.2.2.b Metoda elementelor discrete

4.2.2.c Metoda mecanismelor de colaps

4.2.2.d Metode grafice de echilibru

4.3 SOLUŢII DE REABILITARE STRUCTURALĂ SEISMICĂ A CLĂDIRILOR DE CULT

4.3.1 Consideraţii generale Conform M.P. 025-04 – Metodolofie pentru evaluarea riscului şi propunerile de intervenţie necesare la structurile construcţiilor monumente istorice în cadrul lucrărilor de restaurare ale acestora, lucrările de intervenţie asupra clădirilor monument istoric, în perioada dintre cutremure (soluţii structurale, metodele şi procedeele de intervenţie) vor urmări compatibilitatea cu:

- importanţa monumentului din punct de vedere al valorii culturale;

- tipul şi gradul de afectare şi cauzele afectării monumentului;

- perioada medie de revenire a cutremurului pentru care se face intervenţia;

De asemenea, conform aceleiaşi metodologii, lucrările de intervenţie trebuie să îndeplinească o serie de calităţi:

- eficacitate: intervenţia trebuie să fie eficientă şi eficacitatea trebuie demonstrată prin verificări calitative şi cantitative;

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5

Mas

e m

odal

e di

r-x

Mod de vibratie

Etabs – elemente shellAnsys – elemente solid

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5M

ase

mod

ale

dir-

yMod de vibratie

Etabs – elemente shellAnsys – elemente solid

54

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT - compatibilitate: intervenţia trebuie să fie compatibilă cu structura originară şi cu materialele acesteia din punct de vedere chimic, mecanic şi arhitectural;

- durabilitate: intervenţia trebuie realizată folosind materiale şi procedee a căror durabilitate a fost demonstrată a fi comparabilă cu cea a celorlalte materiale ale construcţiei; o intervenţie cu materiale având durabilitate mai redusă este acceptabilă numai dacă înlocuirea perioadică a acestora poate fi avută în vedere;

- reversibilitate: intervenţia trebuie să fie cât mai reversibilă cu putinţă astfel încât să poată fi înlăturată dacă o soluţie diferită este adoptată în viitor.

Din punct de vedere constructiv, se poate formula o clasificare a tehnicilor de consolidare astfel (Pleşu, 2013):

- consolidarea prin substituire se referă la înlocuirea zonelor avariate structural, folosind materiale şi elemente cu performanţe superioare; - consolidarea pasivă are ca scop principal îmbunătăţirea proprietăţilor materialelor în zonele de structură avariate; - consolidarea activă presupune introducerea unor elemente structurale noi, care să se împotrivească cauzelor avarierii structurii; - reconstruirea presupune demolarea elementelor distruse şi refacerea acestora la condiţiile iniţiale.

In funcţie de scopul lucrărilor de intervenţie la nivelul structurilor, acestea se pot clasifica în următoarele tehnici de consolidare (Pleşu, 2013):

- confinarea este folosită în principal la creşterea rezistenţelor elementelor structurale prin împiedicarea deformaţiilor; - armarea presupune montarea în zidăriile existente a unor materiale noi, cu proprietăţi mecanice superioare determinând o creştere a rezistenţei şi rigidităţii structurale; - extinderea se referă la modificarea unei secţiuni prin suplimentarea acesteia cu materiale noi; - înlocuirea materialelor presupune desfacerea şi refacerea elementelor avariate; - legarea/conectarea diferitelor elemente sau subansambluri structurale cu scopul de a se asigura o compatibilitate a deformaţiilor; - ancorarea constă în fixarea unui element sau a unei părţi dintr-o structură de o altă structură suport; - dezvoltarea structurală presupune îmbunătăţirea generală a caracteristicilor elementelor sau a structurii în ansamblu; - pretensionarea se referă la schimbarea stării de tensiuni dintr-un element prin intermediul unor încărcări exterioare sau prin precomprimare; - izolarea constă în preluarea (disiparea) energiei seismice şi a vibraţiilor prin intermediul unor sisteme externe amplasate de regulă la nivelul fundaţiilor.

55

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT 4.3.2 Lucrări provizorii de consolidare Din aceste lucrări fac parte operaţiunile menite să asigure un nivel minim de siguranţă monumentelor de cult avariate, cu scopul de a împiedica provizoriu prăbuşiri parţiale sau generale în cadrul complexului construit. De regulă, aceste tipuri de lucrări trebuie sa aibă un caracter economic şi să fie concepute şi puse în operă într-un timp foarte scurt.

Fig. 4.88 – Lucrări provizorii de sprijinire a turlelor Bisericii Mănăstirii Golia din Iaşi

4.3.3 Consolidări cu elemente din beton armat (în sistem „carcasă”) Conceptul intervenţiei de consolidare în sistem „carcasă” reprezintă un sistem clasic în experienţa românească de consolidare a clădirilor de cult şi a fost introdus de către prof. ing. A. Cişmigiu la începutul anilor 90. Acesta rezultă din asocierea intimă a structurii din zidărie existentă cu o structură nouă din beton armat prin aderenţă şi încleştare mecanică, astfel încât compozitul obţinut sa se comporte ca o structură unitară la acţiuni seismice şi nu numai (fig. 4.89..4.91).

Fig. 4.89 – Schema de consolidare a Bisericii Sf. Gheorghe din Huşi cu elemente din

beton armat în sistem „carcasă” (Crişan, 2010)

4.3.4 Consolidări cu elemente metalice Datorită formelor variate în care se fabrică şi a gamei ample de caracteristici mecanice ale oţelului, elementele metalice prezintă o flexibilitate operativă deosebită potrivită rezolvării majorităţii

56

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT problemelor de consolidare în cazul monumentelor de cult. Posibilităţile sunt numeroase, de la consolidări individuale ale elementelor avariate până la consolidarea întregului complex structural, cu îmbunătăţirea răspunsului seismic al structurii. In contextul necesităţii consolidării rapide a monumentelor de cult afectate de seisme şi a refacerii socio-urbanistice a zonei afectate, utilizarea elementelor metalice reprezintă o soluţie optimă având în vedere reversibilitatea şi exploatarea la maximum a proprietăţilor acestui material. Avantajele sunt evidente şi se referă la reversibilitate, rezistenţă mecanică ridicată, dimensiuni şi greutate redusă a elementelor ataşate, reciclabilitate, expresivitate figurativă, uşurinţă de pus în operă (Dogariu, et al., 2015).

Intervenţiile la monumentele de cult utilizând elemente metalice pot consta din:

- consolidarea individuală a elementelor avariate; - realizarea de centuri sau şaibe în plan orizontal cu elemente plane sau spaţiale; - consolidarea zidurilor cu cadre asociate din platbenzi; - limitarea deplasărilor şi a împingerilor elementelor cu tiranţi orizontali; - refacerea şarpantelor;

Fig. 4.92 – Intervenţii cu tiranţi metalic orizontali la baza arcelor şi cupolelor

Biserica Domnească din Curtea de Argeş

4.3.5 Consolidări cu armături în galerii forate Soluţia de consolidare a monumentelor de cult cu armături în galerii forate şi injectate este considerată o soluţie minimală însă, aceasta reprezintă, în anumite condiţii, o soluţie reversibilă sau cel mult una cu intervenţii minimale la integritatea arhitecturală a monumentului.

Aceasta constă în introducerea unor armături în galerii forate (cu diametrul ɸ60.. ɸ120mm, injectate cu un mortar adecvat) în structura de zidărie. In România a fost redactată de către ing. Mircea Mironescu o “Metodologie privind investigarea, expertizarea şi proiectarea soluţiilor de consolidare

57

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT a construcţiilor vechi din zidărie aparţinând patrimoniului naţional, utilizând bare din oţel” conform Redactării I/432/2002/MTCT.

Fig. 4.96 – Vedere izometrică a soluţiei de consolidare la Biserica Mănăstirii Golia

In concluzie, utilizarea soluţiei cu armături în galerii forate şi injectate cu mortar nu prezintă dificultăţi reale la punerea în operă şi se pretează construcţiilor vechi cu structura din zidărie de piatră sau cărămidă cu ziduri groase, cu următoarele avantaje (Dascălu, 2004):

- nu afectează paramentul interior şi exterior al zidurilor (problemă întâlnită în cvasitotalitatea cazurilor de consolidare a monumentelor de cult);

- nu afectează decât în mică măsură materia originală a monumentului şi în unele cazuri poate fi reversibilă;

- este o metodă rapidă şi relativ exactă în execuţie, în special la conexiunile reduse în lungime.

4.3.6 Intervenţii cu armături post-tensionate Post-tensionarea modernă a structurilor de rezistenţă a monumentelor de cult a fost introdusă odată cu dezvoltarea betonului precomprimat şi reprezintă în prezent un domeniu foarte activ de cercetare. Procesul constă în aplicarea unei forţe de compresiune în elementele structurale prin post-tensionarea unor tendoane de înaltă rezistenţă.

58

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT Forţa aplicată generează o distribuţie uniformă a tensiunilor de compresiune care compensează rezistenţa slabă la întindere a zidăriei şi asigură stabilitatea structurală în puncte cheie, identificate prin evaluarea vulnerabilităţii la acţiuni seismice.

Fig. 4.101 – Consolidarea Turnului Bisericii San Giorgio din Trignano cu dispozitive NiTi

SMA (Indirli et al., 2001)

4.3.7 Consolidări prin izolarea bazei In cazul clădirilor istorice din zidărie, cu sisteme structurale rigide dar fragile, răspunsul dinamic amplifică mişcarea de înaltă frecvenţă, fapt care le face vulnerabile la mişcări armonice ale terenului. Aceasta metodă de consolidare reduce şocul în clădire cât şi deformabilitatea sistemului structural. Avantajele şi dezavantajele utilizării consolidării prin izolarea bazei la structurile din zidărie, monumente istorice constau din (Purcaru, 2012):

- realizarea intervenţiilor numai la nivelul fundaţiilor, numai lucrările de conservare executându-se la la suprastructură;

- nu sunt alterate picturile interioare, frescele, paramentul exterior, des întalnite la zidăriile monumentelor de cult;

- intervenţia prin încorporarea sistemului de izolare la nivel de fundaţie reprezintă o sarcină uriaşă care modifică conceptul de bază al structurii existente;

- costurile de intervenţie sunt mult mai mari decât în cazul unei reabilitări seismice bazată pe tehnici tradiţionale;

Consolidarea structurilor de rezistenţă a monumentelor de cult prin izolarea bazei se bazează pe faptul că această metodă face ca perioada fundamentală a clădirii la translaţie creşte, scăzând coordonata spectrului acceleraţiilor de răspuns seismic implicit „input-ul” seismic. Mai mult, amortizarea suplimentară contribuie şi ea la scăderea acceleraţiilor de răspuns. O structură din zidărie izolată la bază este compusă din două elemente principale: suprastructura, cu o mişcare sensibil redusă în

59

CAP. 4: TEHNICI ŞI METODE PRIVIND EVALUAREA ŞI CONSOLIDAREA CLĂDIRILOR DE CULT acceleraţii şi sistemul de izolatori care filtrează mişcarea terenului. Reducând forţa seismică preluată de sistemul structural, acesta poate fi calculat practic cvasi-gravitaţional (Iancu, et al., 2013).

Fig. 4.102 – Efectul izolării bazei raportat la spectrul de acceleraţii (Iancu, et al., 2013)

Fig. 4.106 – Izolatori de tip pendul cu frecare (Iancu, et al., 2013)

Dintre metodele de consolidare ale structurilor istorice din zidărie, cea prin izolarea bazei constituie opţiunea cu cele mai multe avantaje, metoda încadrându-se în principiile generale de restaurare structurală prevăzute în convenţiile internaţionale. Mai mult aceste intervenţii rezolvă în totalitate problema hidroizolării verticale sau orizontale a bazei, eliminând o serie de cauze care produc degradări importante întâlnite în cvasi-totalitatea monumentelor de cult.

60

CAP. 6: CONCLUZII

CAPITOLUL 5: STUDII DE CAZ

5.1 ANALIZE NUMERICE

5.1.1 Evaluarea soluţiei de consolidare cu centuri din beton armat pe coronamentul zidurilor la clădirile de cult cu acoperis boltit Pentru a investiga soluţia de consolidare cu centuri din beton armat pe coronamentul zidurilor la bisericile cu acoperiş boltit, au fost rulate analize statice şi dinamice pentru două studii de caz: Biserica Mănăstirii Bogdana şi Biserica din Bălineşti.

Fig. 5.1 - a) Biserica Bogdana din Rădăuţi şi b) Biserica din Bălineşti

5.1.1.a Modelele de calcul Modele de calcul cu elemente finite au fost realizate în programul Etabs. Discretizarea modelelor s-a efectuat cu un număr de aproximativ 13500 respectiv 8400 de elemente de suprafaţă de tip „shell” cu latura de 0.5m.

Fig. 5.2 - Modelele de calcul cu elemente finite

61

CAP. 6: CONCLUZII Modelel au fost realizate în câte trei variante pentru fiecare biserică:

- varianta existentă (starea actuală); - varianta consolidării cu câte o reţea de grinzi din beton armat pe coronomentul zidurilor; - varianta ideală (teoretică), cu un planşeu rigid la partea superioară.

5.1.1.b Concluzii rezultate din analizele modale Analizele modale au fost efectuate pentru primele douăzeci de moduri de vibraţie. Combinarea efectelor răspunsurilor modale s-a realizat prin metoda sumelor pătrate.

Situaţia reală

Fig. 5.3 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia existentă la Biserica Bogdana

Mod de vibraţie Perioada Direcţie longitudinală (axa x) Direcţie transversală (axa y) Mix/Mtx [%] ∑Mix/Mtx [%] Miy/Mty [%] ∑Miy/Mty [%]

1 0,1347 0,03 0,03 50,53 50,53 2 0,0963 46,96 47,00 1,38 51,91 3 0,0937 17,36 64,36 4,54 56,45 4 0,0894 9,38 73,73 2,15 58,60 5 0,0775 0,26 73,99 18,50 77,10

Tabelul 5.1 – Factorii de participare modală pentru situaţia existentă la Biserica Bogdana

Fig. 5.4 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia existentă la Biserica Bălineşti

62

CAP. 6: CONCLUZII


1 0,1680 1,42 1,42 61,32 61,32 2 0,1546 5,25 6,68 1,06 62,39 3 0,1351 9,49 16,17 11,22 73,61 4 0,0972 0,25 16,41 6,04 79,64 5 0,0898 52,66 69,08 0,47 80,11

Tabelul 5.2 – Factorii de participare modală pentru situaţia existentă la Biserica Bălineşti

Considerând primele 20 de moduri de vibraţie în analiza modală a celor două structuri de biserici în starea existentă s-au constatat următoarele:

- un total al factorilor de participare modală de 74% în direcţie longitudinală şi 77% în direcţie transversală a fost obţinut pentru Biserica Bogdana şi 76% respectiv 79% pentru Biserica Bălineşti;

- primul mod de vibraţie al ambelor biserici sunt pe direcţie transversală cu valori relativi mici ale factorilor de participare modală (50.5% şi 61.3%) rezultând că răspunsul dinamic al celor două structuri analizate în starea existentă sunt puternic influenţate de comportarea locală a macro-elementelor componente;

- deformaţiile corespunzătoare efectului de torsiune sunt prezente într-o măsură ridicată sugerând sensibilitate torsională ridicată a acestor tipuri structurale; se observă o incompatibilitate a deformaţiilor zidurilor acestea vibrând proporţional cu masa lor.

Situaţie cu reţea de grinzi din beton armat pe coronamentul zidurilor

Fig. 5.5 – Alcătuirea reţelelor de grinzi din beton armat dispuse pe coronamentul zidurilor

Fig. 5.6 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia cu grinzi din beton armat la

Biserica Bogdana

63

CAP. 6: CONCLUZII


1 0,1311 0,02 0,02 52,68 52,68 2 0,0955 76,75 76,77 0,30 52,98 3 0,0918 0,57 77,34 17,10 70,08 4 0,0752 0,00 77,34 7,65 77,73 5 0,0718 0,41 77,75 0,11 77,85

Tabelul 5.3 – Factorii de participare modală pentru situaţia cu grinzi din beton armat la Biserica Bogdana

Fig. 5.7 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia cu grinzi din beton armat la

Biserica Bălineşti


1 0,1624 0,45 0,45 67,34 67,34 2 0,1424 4,97 5,42 1,56 68,90 3 0,1292 15,07 20,49 8,37 77,27 4 0,0890 24,47 44,97 0,58 77,85 5 0,0869 30,41 75,37 2,89 80,74

Tabelul 5.4 – Factorii de participare modală pentru situaţia cu grinzi din beton armat la Biserica Bălineşti

Rigiditatea structurilor creşte, şi odată cu aceasta şi coeficienţii de participare modală, mai ales în modurile superioare de vibraţie, sugerând că comportarea globală nu este la fel de mult influenţată de răspunsurile structurale particulare ale zidurilor.

Situaţie cu diafragmă rigidă

Fig. 5.8 – Alcătuirea planşeului rigid dispus la partea superioară a pereţilor

64

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.9 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia cu diafragmă orizontală

rigidă la Biserica Bogdana


1 0,1079 0,02 0,02 80,07 80,07 2 0,0901 82,45 82,47 0,07 80,13 3 0,0762 0,59 83,06 1,51 81,64 4 0,0656 0,05 83,11 0,02 81,66 5 0,0577 0,02 83,13 0,06 81,72

Tabelul 5.5 – Factorii de participare modală pentru situaţia cu diafragmă orizontală la Biserica Bogdana

Fig. 5.10 – Forma modurilor de vibraţie şi distribuţia acestora pentru situaţia cu diafragmă orizontală

rigidă la Biserica Bălineşti


1 0,1631 0,71 0,71 76,31 76,31 2 0,1290 26,03 26,74 4,20 80,52 3 0,0993 0,95 27,69 0,32 80,83 4 0,0892 53,52 81,20 0,16 81,00 5 0,0700 0,00 81,21 0,12 81,12

Tabelul 5.6 – Factorii de participare modală pentru situaţia cu diafragmă orizontală la Biserica Bogdana

Diafragmele rigide atribuite structurilor conferă comportării structurale o apropiere de efectul de cutie rigidă care asigură compatibilitatea deformaţiilor zidurilor:

- în cazul Bisericii Bogdana, primele două moduri de vibraţie (translaţie în direcţie transversală si longitudinală) absorb 83% şi 81% din masa modală totală; o masă modală nesemnificativă (aproximativ 1%) este asociată deformaţiilor din torsiunea structurii; perioada

65

CAP. 6: CONCLUZII primului mod de vibraţie descreşte de la 0.13s la 0.10s sugerând o creştere a rigidităţii laterale a structurilor;

- în cazul Bisericii Bălineşti au fost obţinute aceleaşi rezultate cu o excepţie; al doilea mod de vibraţie se datorează deplasării turnului pridvorului în direcţie longitudinală cu 26% din masa modală totală.

5.1.1.c Concluzii rezultate din analizele statice liniare

Fig. 5.11– Harta tensiunilor unitare de compresiune în gruparea fundamentală (N/mm2) şi a tensiunilor

tangenţiale în gruparea specială x (N/mm2) la Biserica Bogdana

Fig. 5.12 – Harta tensiunilor unitare de compresiune în gruparea fundamentală (N/mm2) şi a tensiunilor

tangenţiale în gruparea specială x (N/mm2) la Biserica Bogdana

Analiza distribuţiei eforturilor

Impărţirea structurilor de rezistenţă în macroelemente s-a făcut conform figurii 5.13 pentru compararea distribuţiei eforturilor din acţiunea seismică în cele trei variante de calcul. In cazul Bisericii Bogdana se observă ca forţele tăietoare maxime sunt distribuite la zidurile exterioare (L1x, L2x). In cazul Bisericii Balineşti forţa tăietoare din zidul T2y are valoarea cea mai mare pentru că celelalte macro-elemente transversale au formă poligonală în plan şi deci o rigiditate mai mică. Acesta este cel mai solicitat element din structură.

66

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.13 – Impărţirea în macroelemente a structurilor din zidărie

Fig. 5.14 – Forţele tăietoare în şpaleţi normalizate la greutatea totală a structurilor

Fig. 5.15 – Forţele tăietoare în şpaleţi normalizate la forţa tăietoare de baza pentru ambele direcţii la

Biserica Bogdana

Fig. 5.16 – Forţele tăietoare în şpaleţi normalizate la forţa tăietoare de baza pentru ambele direcţii la

Biserica Bălineşti

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

L1x L2x L3x L4x T1y T2y T3y T4y

Vi/W

tot Bogdana Sx Sy existent

sistem centuridiafragma rig.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

L1x L2x L3x L4x T1y T2y T3y T4y

Vi/W

tot Balinesti Sx Sy existent


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

L1x L2x L3x L4x T1x T2x T3x T4x

Vi/V

totX Bogdana Sx "as is"


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

L1y L2y L3y L4y T1y T2y T3y T4y

Vi/W

totY Bogdana Sy

"as is"sistem centuridiafragma rig.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

L1x L2x L3x L4x T1x T2x T3x T4x

Vi/V

totX Balinesti Sx existent


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

L1y L2y L3y L4y T1y T2y T3y T4y

Vi/W

totY Balinesti Sy

existentsistem centuridiafragma rig.

67

CAP. 6: CONCLUZII Se observă o redistribuire a eforturilor de la situaţia existentă la cea cu grinzi din beton armat şi mai mult, la cea cu diafragmă orizontală rigidă. In primul caz, masa modală totală considerată s-a datorat modurilor de vibraţie locale, deci forţa tăietoare de bază s-a distribuit proporţional cu masa fiecărui zid şi nu cu rigiditatea acestuia. In cea de-a doua şi a treia variantă s-a conturat un răspuns structural mai unitar, iar macro-elementele s-au încărcat proporţional cu rigidatea acestora. Comparând eforturile se observă că acestea se transmit spre elementele mai rigide iar zidurile dispuse în direcţia de acţiune a forţei seismice absorb majoritea eforturilor.

5.1.2 Eficienţa soluţiei de izolare a bazei, aplicată la biserica Sf. Nicolae Aroneanu

5.1.2.a Descrierea obiectivului analizat Biserica cu hramul Sf. Nicolae (fig. 5.17) a fost ridicată în anul 1592, pe locul unei biserici mai vechi, ctitorită de Alexandru Lăpuşneanu. De-a lungul timpului, biserica a suferit avarii şi a fost reparată de mai multe ori.

Structura de rezistenţă a bisericii este alcătuită din ziduri de cărămidă, groase de 1,20m. La bază zidurile sunt aşezate pe un soclu din blocuri din piatră fasonată, legate cu mortar de var, de diferite dimensiuni, având aproximativ aceeaşi grosime cu zidurile. Fundaţiile sunt din piatră nefasonată legată cu mortar de var, piatră mai dură la bază (gresie), pe circa 30cm şi mai slabă în rest (calcaroasă). Fundaţiile au o înălţime de circa 1,60m şi coboară sub nivelul actual al terenului cu 1,90...2,15m.

Fig. 5.18 – Planul de ziduri şi bolţi şi secţiune longitudinală la Biserica Aroneanu

68

CAP. 6: CONCLUZII 5.1.2.b Predimensionarea iterativă a sistemului de izolare a bazei Alegerea tipului aparatelor de reazem pentru biserica Sf. Nicolae Aroneanu s-a realizat comparându-se izolatorii de tip elastomeric cu cei de tip pendul cu frecare din mai multe puncte de vedere, dintre care: preţul acestora, complexitatea şi timpul de instalare, riscul asociat cu necesitatea înlocuirii după acţiuni seismice importante, rigiditate laterală, etc.. Datorită avantajelor rezultate din criteriile mai sus menţionate şi a particularităţilor de comportare a izolatorilor de tip pendul cu frecare (fig. 5.19) (centrul maselor coincide cu centrul de rigiditate), aceştia au fost aleşi ca soluţie optimă.

Fig. 5.19 – Izolatorii seismici sferici cu coeficient de frecare

controlat

Propunerea de poziţionare a acestora s-a realizat conform figurii 5.20 din considerente geometrice, de stabilitate şi de echilibrare a încărcărilor verticale.

Fig. 5.20 – Dispunerea aparatelor de reazem în plan

Din predimensionarea iterativă a sistemului de izolare al bazei au rezultat aparatele de reazem cu următoarele caracteristici:

Criteriu Denumire Valoarea

Fortă verticală maximă max Nd 960 kN max Ns 700 kN

Deplasare orizontală Dx,seism ±250mm Dy,seism ±250mm

Unghi rotaţie max Φ ±0.003 rad Rază de prelucrare R 4000mm

Coeficient dinamic de frecare µ 0.03 Tabelul 5.7 – Caracteristicile aparatelor de reazem alese

69

CAP. 6: CONCLUZII 5.1.2.c Verificare cu spectre de răspuns La studiul comportării structurale spaţiale de ansamblu a bisericii Aroneanu (fig. 5.21 ) s-a utilizat un program de calcul bazat pe metoda elementului finit.

Fig. 5.21 - Modelele de calcul pentru a) varianta existentă şi b) varianta cu baza izolată

Fig. 5.22 - Calibrarea modelului de calcul prin corelarea etapizată a încărcărilor din greutate proprie: a)

harta materialelor definite în modelul cu element finit şi b) releveu spaţial al structurii

70

CAP. 6: CONCLUZII Modelarea în calcul a aparatelor de reazem s-a efectuat considerând caracteristicile acestora din predimensionarea iniţială (raza de prelucrare R=4.0m, coeficientul de frecare de µ=3%, deplasarea maximă dmax=250mm) şi pe baza forţelor verticale rezultate din modelul de calcul.

Fig. 5.23 - Modurile 1 şi 2 de vibraţie ale Bisericii Aroneanu în varianta existentă

Fig. 5.24 - Modurile 3 şi 4 de vibraţie ale Bisericii Aroneanu în varianta existentă

Din analizele modale rezultă că în cazul modelului cu baza fixă (situaţia existentă), primele două moduri de vibraţie, cu perioade de Ty= 0.26s şi Tx=0.22s, sunt dictate de mişcarea predominantă a turlei după cele două direcţii principale ale structurii. Următoarele două moduri de vibraţie se referă la

71

CAP. 6: CONCLUZII mişcări de translaţie pe direcţie transversală şi pe direcţie longitudinală, cu câte un punct de inflexiune la baza turlei şi cu perioade de Ty= 0.16s şi Tx=0.10s.

In primele două moduri de vibraţie în varianta cu bază izolată (fig. 5.25), structura are o mişcare de corp rigid pe cele două direcţii, cu perioade mari, de Ty= 2.82s şi Tx=2.78s.

Fig. 5.25 - Modurile 1 şi 2 de vibraţie ale Bisericii Aroneanu în varianta cu baza izolată

Pentru caracteristicile mai sus menţionate ale aparatelor de reazem se obţine fracţiunea din amortizarea critică de 20.6% iar factorul de corecţie al amortizării scade la valoarea 0.624. Perioada proprie de vibraţie a sistemului creşte prin izolare seismică de la 0.26 la 2.82s. La calculul static liniar al structurii în cele două variante, s-au folosit următoarele spectre de răspuns elastic pentru acceleraţii.

Fig. 5.26 - Spectrele utilizate la analizele statice în varianta existentă şi varianta consolidată

şi efectele izolării bazei

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6Perioada [s]

Se(T)Se(T)ξStructura cu baza fixaStructura cu baza izolata

efectul amortizării suplimentare

efectul creşterii perioadei proprii

72

CAP. 6: CONCLUZII Deplasările maxime ale structurii în varianta cu baza fixă au rezultat la nivelul turlei (fig. 5.27), cu valorile de dx-max=10.2mm în direcţie longitudinală şi dy-max=34.1mm în direcţie transversală.

Fig. 5.27 - Deplasările maxime pe cele două direcţii principale rezultate din analizele statice liniare

pentru varianta existentă

Deplasările maxime ale structurii la nivelul aparatelor de reazem, în varianta cu baza izolată (fig. 5.28), au rezultat cu valorile de dx-max=193.5mm în direcţie longitudinală şi dy-max=197.6mm în direcţie transversală, mai mici decât deplasările maxime admisibile ale izolatorilor (dmax=250mm).

Fig. 5.28 - Deplasările maxime pe cele două direcţii principale rezultate din analizele statice liniare

pentru varianta cu bază izolată

73

CAP. 6: CONCLUZII Distribuţiile forţelor tăietoare de ansamblu pe înălţimea bisericii, pentru cele două situaţii analizate, sunt prezentate în figura 5.29.

Fig. 5.29 - Distribuţia forţelor tăietoare de ansamblu pe înălţimea bisericii, în direcţie

transversală (y) şi în direcţie longitudinală (y), pentru cele două situaţii analizate (structură cu bază fixă şi structură cu bază izolată)

Rezultatele comparative sintetizate obţinute pentru stuctura de rezistenţă a bisericii Aroneanu în urma analizei cu spectre de răspuns sunt prezentate în tabelul următor.

Criteriu de comparaţie Direcţie de comparaţie

Variantă analizată Structură cu bază fixă Structură izolată

Mod de vibraţie / perioadă / factori de participare modală

x 2 / 0.22s / 7% 4 / 0.10s / 41%

2 / 2.78s / 99%

y 1 / 0.26s / 14% 3 / 0.16s / 52%

1 / 2.82s / 99%

Suma participărilor modale pe primele 4 moduri proprii

x 51% 99% y 70% 99%

Forţa tăietoare de bază x 2221.64 kN 1165.39 kN y 2133.12 kN 1158.10 kN

Deplasare relativă (baza-vf. turlă) x 10.2 mm 0 mm y 34.1 mm 0 mm

Deplasare maximă la bază x 0 mm 193.5 mm y 0 mm 197.6 mm

Tabelul 5.8 – Tabel comparativ al rezultatelor analizelor modale şi statice liniare pentru cele două variante considerate

Având în vedere analizele statice liniare pe baza spectrelor de răspuns ale amplasamentului, în figura 5.30 este prezentat un grafic comparativ ale forţelor tăietoare capabile şi ale celor cerinţă pentru pereţii principali longitudinali şi transversali în cele două variante de calcul.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0,05 0,1 0,15 0,2

H -i

nalti

mea

bise

ricii

[m]

Forta taietoare de ansamblu

baza fixa dir.x baza fixa dir.ybaza izolata dir.x baza izolata dir.y

74

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.30 - Mărimea forţelor tăietoare capabile şi a celor efective în varianta

cu bază fixă şi varianta cu bază izoaltă la macro-elementele principale pe direcţie transversală (T1, T2) şi longitudinală (L1, L2)

Urmând indicaţiile normativului P100/3-2008, valorile indicatorului R3 pe ansamblul clădirii au rezultat cu valoarea de R3x=0.39 pe direcţie longitudinală şi R3y=0.27 pe direcţie transversală în varianta existentă a structurii (bază fixă). După montarea aparatelor de reazem rezultă gradele de asigurare de R3x=0.96 pe direcţie longitudinală şi R3y=0.88 pe direcţie transversală.

5.1.2.d Verificare prin calcul dinamic Analiza clădirii izolate a implicat efectuarea unor calcule dinamice liniare de tip time-history cu integrarea directă a ecuaţiilor diferenţiale de mişcare, folosindu-se un set de 2 accelelograme artificiale compatibile cu spectrul de proiectare pe amplasament (fig. 5.31).

Fig. 5.31 - Analize dinamice liniare la structura cu bază izolată (excitaţie seismică E1 pe direcţia X şi E2 pe direcţia Y)

In figura 5.32 este prezentată verificarea deplasărilor şi ale acceleraţiilor la nivelul aparatelor de reazem cu analize dinamice liniare.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

L1 L2 T1 T2

[kN

]

Macroelement

Vcap[kN] Ved baza fixa[kN] Ved baza izol.[kN]

75

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.32 - Deplasări la nivelul izolatorilor corespunzătoare E1 pe direcţia X şi acceleraţii la

nivelul izolatorilor corespunzătoare E2 pe direcţia Y

5.1.2.e Concluzii privind eficienţa soluţiei de consolidare prin izolarea bazei Rezultatele prezentate anterior evidenţiază principalele avantaje ale consolidării structurii de rezistenţa a bisericii Aroneanu prin izolarea bazei cu aparate de reazem de tip penduli cu coeficient de frecare controlat, astfel:

- după implementarea sistemului de izolare a bazei, conform analizelor modale, biserica a căpătat o mişcare evidentă de solid rigid cu translaţie pe cele două direcţii principale; pentru primele două moduri de vibraţie factorii de participare modală au rezultat cu valorile de 99% (fig. 5.9) pentru ambele direcţii faţă de varianta cu bază fixă, unde, în primele patru moduri de vibraţie (fig. 5.7 şi fig. 5.8), suma participărilor modale au fost calculate cu valoarea de 51% (direcţia longitudinală) şi 70% (direcţia transversală);

- creşterea perioadei de vibraţie a sistemului de la 0.26s la 2.82s împreună cu amortizarea suplimentară a izolatorilor prin factorul de corecţie al amortizării de 0.624, conduc la scăderea substanţială a forţei tăietoare de bază;

- indicatorul R3 , determinat conform metodologiei din normativul P100-3/2008, pe ansamblul bisericii creşte de la valorile de R3x=0.39 şi R3y=0.27 la valorile R3x=0.96 şi R3y=0.88, schimbând încadrarea din clasa I de risc seismic în clasa Iv de risc seismic;

- deplasările bisericii în timpul acţiunii seismice se vor produce aproape în totalitate la nivelul aparatelor de reazem, cu valori de aproximativ 200mm pentru ambele direcţii principale; dacă în varianta cu bază fixă driftul între vârful turlei şi baza bisericii sunt de 10,2mm respectiv 34.1mm, în varianta cu bază izolate acestea pot fi considerate nule;

- verificările prin calcul dinamic liniar de tip time history au evidenţiat încadrarea valorilor deplasărilor de la nivelul izolatorilor în valorile maxime admisibile ale acestora.

Având în vedere rezultatele analizelor anterioare, şi schimbarea încadrării structurii din clasa I de risc seismic în clasa IV de risc seismic, soluţia de consolidare a bisericii îşi dovedeşte eficienţa.

76

CAP. 6: CONCLUZII 5.2 SOLUTII DE REABILITARE STRUCTURALA

5.2.1 Proiectarea şi urmărirea lucrărilor de consolidare prin izolarea bazei la Biserica Aroneanu

5.2.1.a Soluţia de principiu de consolidare In primă fază se execută un cadru purtător din beton armat alcătuit din centuri cu secţiunea transversală de 40x70cm situate la circa 30cm sub cota trotuarului. In a doua fază se execută sistemul de fundare alcătuit din grinzi cu secţiunea 70x50cm la exterior, asociate de radierul interior cu barete transversale identice ca formă şi poziţie cu cele superioare. Se dispun cilindrii hidraulici de rezemare a suprastructurii şi se decuplează cele două sisteme. Ulterior, se montează izolatorii între cele două sisteme rigide din beton armat şi se realizează transferul de eforturi de la fundaţiile vechi la aparatele de reazem.

Fig. 5.33 – Soluţia de consolidare prin izolarea bazei la Biserica Aroneanu

5.2.1.b Etapa de decuplare a suprastructurii de infrastructură Această etapă presupune turnarea centurilor superioare şi a radierului, montarea cilindrilor hidraulici de ridicare şi decuplarea propriu-zisă a suprastructurii de infrastructură prin tăierea fundaţiilor existente dintre cadrul purtător şi radier.

Cadrul purtător din beton armat (fig. 5.34 ) a fost executat în patru etape distincte, împărţite la rândul lor în sub-etape (faze) cu scopul de a nu afecta starea de eforturi existentă în structură şi de a nu periclita stabilitatea acesteia în cazul eventualelor acţiuni seismice din timpul lucrărilor de consolidare.

77

CAP. 6: CONCLUZII Acesta este compus din două centuri perimetrale, din beton armat, cu secţiunea transversală de 40x70cm, rigidizate pe direcţie transversală prin centurile care eclisează zidurile fundaţiile transversale şi grinda din dreptul catapetesmei.

Fig. 5.34 – Cadrul purtător din beton armat (plan, izometrie şi secţiune)

Pentru susţinerea corespunzătoare a suprastructurii, între centurile laterale, au fost turnate bretele principale şi secundare din beton armat cu secţiunea de 60x70cm, respectiv 30x30cm. Având în vedere fisurile relevate odată cu decopertarea parţială a fundaţiilor şi necesitatea neintroducerii de vibraţii în structură, spaţiul necesar bretelelor din interiorul fundaţiilor a fost practicat prin tăiere mecanică cu o maşină specială pentru astfel de aplicaţii, cu lanţ diamantat. .

Fig. 5.35 – Trasarea centurilor superioare exterioare şi utilajul de tăiere mecanică cu lanţ diamantat

78

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.36 – Executarea centurilor care alcăturiesc cadrul purtător

Fig. 5.37 – Centurile superioare executate

Sistemul de fundare este alcătuit dintr-un radier din beton armat la interior, cu grosimea de 50cm, solidarizat cu bretele transversale, identice ca formă şi poziţie cu cele superioare, de grinzile de fundare exterioare, dispuse pe perimetrul bisericii, cu secţiunea transversală de 50x70cm.

Sistemul de fundare trebuie să asigure transferul uniform al presiunilor pe teren şi o rigiditate suficientă pentru a permite funcţionarea izolatorilor de tip pendul (săgeţile admise trebuie să fie sub 5mm, de la un capăt la altul al fundaţiei).

79

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.38 – Secţiune transversală la nivelul fundaţiilor

Asemănător cadrului purtător, sistemul de fundare a fost executat în patru etape distincte pentru a se asigura rezemarea corespunzătoare a centurilor superioare şi a suprastructurii.

Fig. 5.39 – Forma în plan a sistemul de fundare

După turnarea fiecărei dintre cele patru etape ale sistemului de fundare, au fost montanţi cilindrii hidraulici şi încărcaţi cu o presiune echivalentă unei forţe de 30kN pentru a se asigura punerea acestora în lucru în vederea rezemării centurii superioare în următoarele faze şi etape de lucru. Odată cu cilindrii hidraulici, se fixează pe cele două sisteme din beton armat şi traductorii de deplasare liniară pentru monitorizarea continuă a deplasărilor şi a presiunilor.

Fig. 5.41 – Montarea cilindrilor hidraulici

80

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.42 – Schema de dispunere a cilindrilor hidraulici şi a traductorilor de deplasare liniară

81

CAP. 6: CONCLUZII După turnarea centurilor superioare şi a radierului şi montarea tuturor celor 48 de cilindri şi a echipamentului de monitorizare a deplasărilor se execută decuplarea propriu-zisă a suprastructurii de infrastructură.

Se execută citirea de “0” a deplasărilor după care se taie fundaţiile vechi la nivelul extradosului radierului respectând o anumită etapizare pentru a se evita apariţia unor eforturi suplimentare în structură datorită transferului de eforturi de la fundaţiile vechi la aparatele de reazem. Se execută ridicarea suprastructurii pe o înălţime de 5mm cu un pas de ridicare de 1mm pentru deblocarea mecanică a cilindrilor şi citirea presiunilor efective.

Se verifică încărcarea fiecărui cilindru cu încărcarea corespunzătoare aparatului de reazem vecin şi se realizează modificări punctuale daca este cazul, după care se blochează mecanic cilindrii hidraulici.

5.2.1.c Etapa de montaj a aparatelor de reazem Această etapă presupune montarea izolatorilor seismici între centurile superioare şi radier. După fixarea pe poziţie a intregului ansamblu al aparatului de reazem, acesta se calează pe orizontală şi se toarnă la partea inferioară un postament dintr-un mortar de înaltă performanţă cu contracţii reduse asigurându-se contactul intim între placa inferioară a izolatorului şi postament pe întreaga suprafaţă comună.

Fig. 5.43 – Pregătirea aparatelor de reazem în vederea fixării

Spaţiul dintre placa superioară a izolatorului şi placa înglobată în centura superioară din beton armat se injectează cu un material specific pentru a se asigura descărcarea suprastructurii perfect centrică în aparatele de reazem.

5.2.1.d Etapa de punere în funcţiune a aparatelor de reazem După atingerea rezistenţelor corespunzătoare în subturnări şi in materialul injectat între placa superioară a izolatorului şi placa înglobata în centurile din beton armat, se desfac şuruburile de montaj

82

CAP. 6: CONCLUZII a aparatelor de reazem şi se detensionează simultan cilindrii hidraulic, încărcându-se aparatele de reazem.

Intregul proces se urmăreşte prin monitorizarea continuă a deplasărilor. Ulterior, se execută tăierile finale ale fundaţiilor vechi (rezultând un şliţ orizontal cu înălţimea egală cu distanţa dintre cele două sisteme din beton armat) şi se verifica poziţionarea finală a izolatorilor (planeitatea acestora şi poziţia în plan) cu instrumente topografice.

5.2.2 Consolidarea Bisericii Mănăstirii Bogdana din Rădăuţi

5.2.2.a Date generale Cercetări arheologice efectuate în anii `80 de către arheologii Lia şi Adrian Bătrâna datează cu certitudine construirea bisericii din piatră în perioada 1387-1391 de către domnitorul Petru I, pe amplasamentul unei biserici din lemn datând, cel târziu de la sfârşitul primului sfert al secolului al XIV-lea.

Fig. 5.44 – Biserica Bogdana din Rădăuţi (vedere izometrică şi vedere dinspre nord-vest)

Biserica are formă de bazilică, cu o navă (pronaosul şi naosul) având două deschideri laterale mai mici, separate de deschiderea centrală, mai mare, de două şiruri de stâlpi. La capătul de est se află absida altarului, mai îngustă decât lăţimea bisericii iar la capătul de est se află pridvorul, adăugat ulterior.

5.2.2.b Starea actuală

5.2.2.c Soluţia de principiu de consolidare Având în vedere analiza stării de degradate a construcţiei şi istoricul acesteia din punct de vedere al avariilor constate în urma acţiunii seismice, soluţia de consolidare propusă constă din:

83

CAP. 6: CONCLUZII - o macrostructură spaţială din beton armat la nivelul acoperişului care să asigure compatibilitatea deformaţiilor pereţilor structurali şi antrenarea unitară a acestora la preluarea eforturilor datorate acţiunii seismice; - un sistem de grinzi vierendeel perimetrale, la nivelul fundaţiilor, care să împiedice apariţia avariilor datorate tasărilor inegale ale terenului de fundare şi care să permită îndepărtarea infiltraţiilor de umiditate din ziduri; - un sistem de tiranţi verticali slab tensionaţi în galerii forate, cu scopul de a confina zidăriile existente la intersecţia pereţilor şi de a realiza legătura pe verticală dintre macrostructura podului şi sistemul de grinzi virendeel alcătuind astfel un sistem spaţial îmbunătăţit.

Soluţia nu afectează integritatea pereţilor deoarece se utilizează tiranţi verticali liberi în canale, soluţia fiind astfel reversibilă. De asemenea, tiranţii în canalele neinjectate pot fi retensionaţi periodic (suferă pierderi de tensiuni în timp).

Fig. 5.46 – Vedere izometrică cu soluţia proiectată de consolidare la Biserica Bogdana

Sistemul structural de la nivelul acoperişului se execută pe elementele structurale (pereţi, bolţi) actuale şi nu se introduce în zidărie. Astfel se asigură reversibilitatea soluţiei (poate fi îndepărtat în viitor) şi integritatea materialului actual (zidăria istorică).

5.2.2.d Macrostructura de la nivelul acoperişului Pe coronamentul zidurilor se dispune un sistem de centuri cu înălţimea de 25cm şi lăţimea egală cu cea a pereţilor. Deformaţiile bolţilor şi ale cupolelor sunt împiedicate prin centuri turnate la extradosul naşterilor urmând conturul curb al acestora şi legate cu stâlpişori cu secţiunea 25x25cm de centurile principale. Aceştia sunt contravântuiţi pe ambele direcţii cu diagonale în plan vertical.

84

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.47 – Macrostructura din beton armat de la nivelul acoperişului

5.2.2.e Sistemul de consolidare a zidurilor Intervenţiile la ziduri constau din execuţia a 14 grupuri de câte 9 tiranţi cu diametrul ɸ28mm din bare zincate din oţel B500s parţial tensionate, introduse în galerii forate vertical în planul median al zidăriilor.

Fig. 5.48 – Sistemul de consolidare a zidurilor: a) dispunerea tiranţilor în plan, b) ancorarea tiranţilor la

bază şi c) dispunerea pe verticală a tiranţilor

85

CAP. 6: CONCLUZII După execuţia centurilor superioare, se forează galeriile verticale în care se montează tiranţii. Aceştia se ancorează de centuri cu piuliţe pe plăcuţe metalice de repartiţie fixate cu ancore chimice pe un mortar epoxidic de poză.

Se interceptează tiranţii în elevaţie la fiecare etapă de execuţie a elevaţiei prin forarea unor găuri orizontale în dreptul forajelor verticale. Aceste găuri se folosesc pentru injectarea mortarului de ancorare a tiranţilor la baza galeriilor forate, pe o înălţime de 1.65m. Inălţimea de ancorare a fost calculată din condiţia de forfecare a suprafeţei circulare a galeriei forate sub eforturile date de tensionarea tiranţilor cu un moment de strângere de 430Nm.

5.2.2.f Sistemul de consolidare a fundaţiilor Pentru a contracara eforturile suplimentare datorate tasărilor diferenţiate ale terenului de fundare şi pentru a ancora corespunzător tiranţii verticali, se asociază fundaţiilor existente o grindă vierendeel perimetrală. Aceasta este alcătuită dintr-o grindă inferioară cu secţiunea transversală de 40x60cm şi una superioară mai mică, de 30x40cm legate vertical cu montanţi.

a) b)

Fig. 5.49 – a) Secţiune transversală caracteristică la nivelul fundaţiilor şi b) vedere izometrică cu macrostructura fundaţiilor

Fig. 5.50 – Secţiune prin macrostructura de consolidare a fundaţiilor şi poziţionarea în plan a tiranţilor

86

CAP. 6: CONCLUZII 5.2.3 Consolidarea Bisericii Bălineşti Ridicată în anul 1499 de către Stefan Voievod, fiul lui Bogdan Voievod, biserica este una dintre ultimele construcţii de tip sală, la care au lucrat meşteri moldovei împreună cu meşteri formaţi în şantiere gotice.

Atât naosul cât şi pronaosul sunt acoperite cu bolţi semicilindrice cu nervuri transversale care le împart în părţi egale, în timp ce altarul, acoperit tot cu o boltă dar de rază mai mică, se termină cu o semicupolă. In plan, biserica se încadrează într-un dreptunghi cu dimensiunile de 22x9m, cu altarul îngustat la 7m iar zidurile exterioare au o grosime uniformă, în medie de 1.3m iar cel interior de 1.1m.

Fundaţiile au fost executate prin turnarea unui „beton” format din mortar de var cu nisip şi agregat format din resturi de piatră în şanţuri săpate în teren. Aceste şanţuri au avut secţiuni de dimensiuni mari, lăţimea lor variind între 2.75 – 2.95m iar adâncimea între 1.95 – 2.0m.

5.2.3.a Starea actuală

Fig. 5.51 – Degradări la Biserica Bălineşti

5.2.3.a Soluţia de consolidare In principiu, soluţia de consolidare constă din:

- realizarea unui sistem structural spaţial care să asigure indeformabilitatea bolţilor şi a arcelor, format din centurile de pe coronamentul zidurilor, centuri la baza bolţilor şi elemente transversale care leagă aceste centuri;

- armarea pereţilor la intersecţii cu bare metalice zincate introduse în canale forate în zidărie, până în fundaţii, canale injectate cu microbeton;

- ancorarea suplimentară a turnului de corpul bisericii cu tiranţi la nivelul acoperişului şi la nivelul fundaţiilor şi consolidarea stâlpilor turnului cu tiranţi verticali.

87

CAP. 6: CONCLUZII

Fig. 5.52 – Vedere izometrică cu soluţia proiectată de consolidare la Biserica Bălineşti

Fig. 5.53 – Vedere izometrică în secţiune longitudinală cu soluţia proiectată de

consolidare la Biserica Bălineşti

88

CAP. 6: CONCLUZII 5.2.4 Consolidarea Bisericii Bârnova Biserica Mănăstirii Bârnova a fost terminată în anul 1665 şi este contruită din zidăria de piatră şi zidărie de cărămidă. Biserica are o lungime de 27,10m şi o lăţime de 11,20m. Zidurile acesteia au grosimi între 1,95 şi 2,05m şi sunt realizate din piatră diferit fasonată, funcţie de gradul de solicitare al elementului de construcţie. Bolta de peste pridvor, cupolele de la pridvor, pronaos, arcatura şi turla de la naos sunt realizate din zidărie de cărămidă.


Fig. 5.55 – Starea actuală a Bisericii Bârnova

5.2.4.b Soluţia de consolidare

Fig. 5.56 – Vedere izometrică cu soluţia proiectată de consolidare la Biserica Bârnova

89

CAP. 6: CONCLUZII Având în vedere situarea în clase diferite de risc seismic a componentelor structurii de rezistenţă a bisericii, s-au propus următoarele măsuri de intervenţie:

- consolidarea turlei naos până la nivelul de bază (baza pătrată) şi asigurarea transferului de eforturi la pereţii navei;

- consolidarea turlei pridvor la nivelul cornişei, a naşterilor bolţii cilindrice şi asigurarea transferului de eforturi la pereţii navei;

- consolidarea pereţilor navei în acoperiş prin realizarea unui sistem de centuri şi grinzi care să preia eforturile transmise de turle şi cupole asigurând transferul acestora la pereţi.

Fig. 5.57 – Vedere izometrică în secţiune longitudinală cu soluţia proiectată de

consolidare la Biserica Bârnova

Fig. 5.58 – Vedere izometrică în secţiuni transversale cu soluţia proiectată de

consolidare la Biserica Bârnova

90

CAP. 6: CONCLUZII 5.2.5 Consolidarea Bisericii Părhăuţi Biserica datează din anul 1522 și a fost ridicată de logofătul Gheorghe Trotuşan. La interior biserica păstrează compartimentarea caracteristică bisericilor vechi ortodoxe, în: pridvor deschis, pronaos, naos şi altar. Biserica are o formă dreptunghiulară în plan, cu o lungime de 25,82m și o lățime de 9,00m, cu absidă semicirculară la altar, având la vest un pridvor deschis, suprapus cu un foișor clopotniță.


5.2.5.b Soluţia de consolidare În urma evaluării calitative şi cantitative (prin calcul) structura a fost încadrată în clasa a III-a de risc seismic, corespunzătoare construcţiilor care, sub efectul cutremurului de proiectare, pot prezenta degradări structurale care nu afectează semnificativ siguranţa structurală, dar la care degradările nestructurale pot fi importante.

Prin expertiză se recomandă următoarele lucrări de consolidare:

- realizarea unui sistem de centuri pe coronamentul zidurilor, în pod, în scopul de a îmbunătăți conlucrarea spațială a șpaleţilor de zidărie și de a prelua eforturile de întindere din structură provocate de eventualele tasările inegale ale terenului de fundare; de aceste centuri se fixează structura şarpantei care trebuie refăcută;

- realizarea unui sistem structural spaţial care să asigure indeformabilitatea bolţilor şi a arcelor, legat de centurile de la partea superioară a zidurilor; sistemul formează o diafragmă orizontală care asigură conlucrarea tuturor pereţilor în preluarea încărcării seismice.

Fig. 5.60 – Vedere izometrică cu soluţia proiectată de consolidare la Biserica Părhăuţi

91

CAP. 6: CONCLUZII

CAPITOLUL 6: CONCLUZII

6.1 CONCLUZII GENERALE

Subiectul pe care îl tratează teza de doctorat se bucură de o atenţie sporită pe plan mondial şi constituie esenţa mai multor arhicunoscute organizaţii specializate, ca parte integrantă a sistemului UNESCO. Existenţa acestora şi continua lor activitate imprimă o tendinţă a societăţii contemporane spre sensibilizarea acesteia vizavi de recunoaşterea perspectivelor istorice şi ale identităţii naţionale prin patrimoniul cultural construit. La nivel naţional, demersuri în acest sens sunt concretizate prin proiecte de cercetare precum PROHITECH, Proiectul de Reabilitare Integrată şi Cercetare a Patrimoniului de Arhitectură şi Arheologic IRPP/SAAH sau redactarea în 2008 de Comisia prezidenţială pentru patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale a documentului „Patrimoniul construi şi natural al României în pericol. Măsuri prioritare de protecţie”.

Un prim pas important în evaluarea şi consolidarea lăcaşelor de cult îl constituie o bună cunoaştere a materialelor şi tehnicilor tradiţionale folosite la ridicarea acestora. Concluziile rezultate în urma studiilor de caz privind investigaţiilor vizuale din etapa de expertizare sau a celor de pe parcursul lucrărilor de consolidare la clădiri de cult reprezentative conduc spre îmbunătăţirea înţelegerii modului de concepere a structurii şi, ulterior, a răspunsului structural al acesteia la acţiuni exterioare.

Cunoaşterea şi întelegerea evoluţiei doctrinelor şi a reglementărilor tehnice privind protecţia patrimoniului construit conduc o mai facilă însuşire a acestora în forma lor actuală şi spre o aplicare în cunoştiinţă de cauză în practica expertizării şi consolidării monumentelor de cult. O bună cunoaştere a procesului de evaluare a stării unei clădiri de cult, pe fondul unor norme tehnice naţionale nu foarte clare în acest sens, stă la baza propunerii şi alegerii unor soluţii de consolidare optime atât din punct de vedere al siguranţei seismice, cât şi din cel al limitării avariilor culturale, de cele mai multe ori ireversibile. Astfel, se dovedeşte imperios necesară însuşirea particularităţilor structurale şi nestructurale ale clădirilor de cult, din punct de vedere al tipologiilor structurale şi sensibilităţii datorate conformării de ansamblu precum şi a mecanismelor de avariere specifice structurilor de biserici ortodoxe.

In general, diferitele tehnici de investigare a clădirilor istorice din zidărie sunt clasificate în funcţie de gradul de afectare a structurii expertizate în teste non-distructive, semi-distructive şi distructive.

In teza de doctorat, au fost aplicate următoarele tehnici de investigare, cu analiza avantajelor si dezavantajelor din punct de vedere al rezultatelor obţinute, interpretării acestora, dificultatea punerii în operă.

92

CAP. 6: CONCLUZII Metoda radar a fost aplicată la Crucea lui Ferentz din Iaşi, unde s-au efectuat măsurători cu radarul de tip Mala CX11 cu o antenă de emisie recepţie cu deplasare pe roţi. Astfel, au fost descoperite caverne în interiorul pietrei, degradări datorită exfiltraţiilor, adâncimea fisurilor de la baza crucii, existenţa unui dorn metalic la îmbinarea interioară a două piese din piatră.

Termografierea în roşu a fost utilizată la investigarea Bisericii Sf. Gheorghe din Hârlau, unde concluziile rezultate s-au referit la prezenţa umidităţii în ziduri şi localizarea acesteia, identificarea unor fisuri ascunse de tencuieli ulterioare de reparaţie, identificarea unor rezidiri şi la relevarea unor degradări.

Metoda bazată pe recul a fost utilă în evaluarea în situ a rezistenţelor la compresiune a zidăriilor, la Capela Sf. Trei Ierarhi din Iaşi. După o calibrarea în prealabil a caracteristicilor mecanice în funcţie de indicele de recul pe probe prelevate din structură şi încercate în laborator, s-au putut determina, prin sclerometrarea unui număr de puncte caracteristice de pe toate faţadele bisericii, profilele rezistenţelor cărămizilor pe suprafeţele faţadelor. Astfel, s-au relevat zonele cu accentuarea degradărilor la zidării şi s-au putut stabili cauzele acestora.

Incercări cu prese plate au fost aplicate la Liceul Pedagogic din Iaşi. Din încercarea cu o singură presă plată a rezultat mărimea eforturilor unitare de compresiune, informaţie extrem de utilă la evaluarea stării existente de solicitare la încărcări gravitaţionale a structurii şi la calibrarea modelului de calcul. Din încercarea cu două prese extraplate au fost determinate curba de încărcare deformaţie specifică a zidăriei, rezistenţa la compresiune a zidăriei şi modulul de elasticitate.

Incercări cu prese plate au fost realizate la Universitatea din Bucureşti, unde încercarea a prezentat un caracter special, din prisma tehnicii de determinare a caracteristicilor zidăriei şi a sistemului utilizat de înregistrare automată a datelor. La încercarea cu două prese plate, pentru măsurarea deformaţiilor din proba de zidărie încercată, au fost montaţi trei traductori de deplasare liniară (cu precizia de măsurare de 0.01mm) pe direcţie verticală şi unul pe direcţie orizontală. Presiunea din presele plate a fost monitorizată printr-un traductor de presiune ataşat pompei manuale. Traductorii de deplasare şi cel de presiune au fost conectaţi la un sistem de achiziţie permiţându-se înregistrarea datelor obţinute şi controlul vitezei de încărcare cu ulei a preselor. Astfel, într-un timp relativ scurt şi o manieră automată, fără procesare ulterioară semnificativă, au rezultat caracteristicile mecanice ale zidăriei.

Cu caracter de noutate, a fost determinată rezistenţa la forfecare a rostului de mortar sub eforturi de compresiune existente, prin utilizarea unei prese extraplate de mici dimensiuni (55x110x8mm), aproximativ egală cu dimensiunile feţelor laterale ale cărămizilor încercate şi a unui traductor de deplasare liniară. Afectând valorile încărcărilor cu coeficienţii de calibrare ai presei plate şi mediind valorile celot trei încercări a rezultat diagrama de încărcare-deformaţie specifică din încercarea la forfecare în rost orizontal sub eforturi de compresiune.

Determinarea nivelului umidităţii din ziduri s-a realizat la peretele de nord al bisericii Sf. Gheorghe din Hârlau, care a fost împărţit cu un caroiaj astfel încât măsurătorile să se realizeze în puncte distanţate în mod egal, la patru cote diferite. Pentru o identificare vizuală facilă a zidurilor cu umiditate crescută, s-a prezentat grafic pe caroiajul ales iniţial o hartă cromatică corespunzătoare

93

CAP. 6: CONCLUZII valorilor umidităţii la zona studiată. De asemenea, variaţia umidităţii odatăcu punctele de măsurare, la cele patru cote indicate, au fost plotate într-un grafic al profilelor de umiditate.

Măsurători dinamice au fost realizate la Turnul Sf. Simion, sub acţiunea vibraţiilor din mediu. Pe diagramele de răspuns în frecvenţă a structurii, obţinute prin analiza FFT a înregistrărilor, au fost identificate vârfuri corespunzătoare frecvenţelor proprii ale structurii. Calibrarea modelelor de calcul s-a realizat afectând modulul de elasticitate al materialului cu un coefficient calculat ca medie intre rapoartele dintre frecventele modurilor proprii rezultate prin calcul si frecventele determinate experimental.

Modelarea numerică a structurilor de rezistenţă a lăcaşelor de cult ridică dificultăţi reale datorită necesităţii definirii materialelor cu secţiuni şi proprietăţi diferite, gradului mare de nedeterminare statică, geometriei complexe, variaţiilor mari şi bruşte de secţiuni rigidităţi, mase şi amortizări. In cadrul unor analize numerice realizate de autor la Biserica “Sf. Nicolae” a Mănăstirii Bogdana s-a urmărit compararea rezultatelor obţinute prin modelări cu elemente de tip “shell” şi cu elemente de tip “solid”. Deformatele structurii, pentru primele trei moduri de vibraţie, au rezultat cu forme similare. Un grad mare de similititudine a rezultat între cele două modele de calcul, având în vedere că difereţele dintre perioadele primelor 5 moduri de vibraţie nu depăşesc 3% din valoarea maximă a acestora. De asemenea, diferenţele între masele modale asociate primelor 5 moduri de vibraţie se încadrează în valoarea de 3.5%.

Prin documentarea cu studii de caz a soluţiilor existente de reabilitare structurală seismică a clădirilor de cult, s-a realizat o bază a cunoştiinţelor privind avantajele şi dezavantajele folosirii acestora. Cea mai potrivită soluţie de consolidare la acest gen de structuri poate fi considerată izolarea bazei având în vedere că intervenţiile se realizează numai la nivelul fundaţiilor şi nu sunt alterate picturile interioare şi paramentul exterior.

Principalele avantaje ale consolidării structurii de rezistenţă a bisericii Aroneanu prin izolarea bazei cu aparate de reazem de tip penduli cu coeficient de frecare controlat, au rezultat din analize numerice cu metoda elementului finit. După implementarea sistemului de izolare a bazei, conform analizelor modale, biserica a căpătat o mişcare evidentă de solid rigid cu translaţie pe cele două direcţii principale. Creşterea perioadei de vibraţie a sistemului care creşte de la 0.26s la 2.82s împreună cu amortizarea suplimentară a izolatorilor prin factorul de corecţie al amortizării de 0.624, conduc la scăderea substanţială a forţei tăietoare de bază. Indicatorul R3, determinat conform metodologiei din normativul P100-3/2008, pe ansamblul bisericii creşte de la valorile de R3x=0.39 şi R3y=0.27 la valorile R3x=0.96 şi R3y=0.88, schimbând încadrarea din clasa I de risc seismic în clasa Iv de risc seismic în ceea ce priveşte evaluarea analitică a acesteia.

Deplasările bisericii în timpul acţiunii seismice se vor produce aproape în totalitate la nivelul aparatelor de reazem, cu valori de aproximativ 200mm (conform analizelor pe baza spectrelor de răspuns) pentru ambele direcţii principale. Verificările prin calcul dinamic liniar de tip time history au evidenţiat încadrarea valorilor deplasărilor de la nivelul izolatorilor în valorile maxime admisibile ale acestora.

94

CAP. 6: CONCLUZII 6.2 CONTRIBUŢII PERSONALE

In domeniul specific subiectului tezei de doctorat, al evaluării şi consolidării clădirilor de cult, mai multe aspecte, atât teoretice cât şi practice, îşi dovedesc contribuţia la dezvoltarea cunoştiinţelor aliniate tendinţelor europene în domeniu. Dintre acestea, se pot considera contribuţii personale în vederea îndeplinirii obiectivelor propuse, următoarele:

studiul bibliografic cuprinzând referinţe reprezentative, cu caracter de mare actualitate pe plan internaţional, în domeniul evaluării şi consolidării clădirilor istorice din zidărie şi în special a lăcaşelor de cult;

realizarea unor studii de caz privind materialele şi tehnicile tradiţionale folosite la ridicarea lăcaşelor de cult ortodox, prin investigaţii vizuale în situ la obiective reprezentative;

întocmirea unui studiu documentare cu privire la evoluţia teoriilor şi reglementărilor privind protecţia patrimoniului construit;

realizarea unor sinteze referitoare la conceptele şi normele tehnice existente pentru evaluarea riscului şi întocmirea propunerilor de intervenţie la clădirile de cult;

prezentarea metodologiilor de evaluare a stării clădirilor de cult conform reglementărilor tehnice în vigoare cu precizarea şi exemplificarea aspectelor pozitive şi negative;

analiza particularităţilor structurale a clădirilor de cult ortodox specifice teritoriului naţional, în special din zona Moldovei, considerând sensibilităţile datorate conformării de ansamblu şi mecanismele de avariere;

aplicarea unor tehnici de încercare experimentală în situ pentru evaluarea avariilor, a caracteristicilor mecanice ale materialelor şi a caracteristicilor sistemelor structurale la structuri istorice din zidărie folosind: metoda radar, termografiere în roşu, metoda bazată pe recul, metod cu una sau două prese plate, metode de determinare a umidităţii din ziduri, măsurători dinamice pe structură, prelevări de probe prin carotare;

studiu documentar privitor la strategiile şi metodele de modelare numerică specifice clădirilor de cult;

prezentarea unor soluţii clasice şi moderne de consolidare a lăcaşelor de cult, pe studii de caz, cu precizarea avantajelor şi dezavantajelor fiecărei metode;

realizarea de analize numerice cu metoda elementului finit privind eficienţa soluţiei de consolidare a bisericilor de cult ortodox de tip sală cu sisteme structurale din beton armat la nivelul podului;

realizarea de analize numerice privind eficienţa soluţiei de izolare a bazei la o clădire de cult ortodox;

sintetizarea observaţiilor şi procedeelor tehnice rezultate din urmărirea lucrărilor efective de consolidare prin izolarea bazei la o clădire de cult ortodox;

prezentarea unor soluţii de consolidare proiectate la o serie de lăcaşe de cult reprezentative din zona Moldovei.

95

CAP. 6: CONCLUZII 6.3 VALORIFICAREA REZULTATELOR OBŢINUTE PE PARCURSUL PROGRAMULUI DE CERCETARE DOCTORALĂ

Rezultatele obţinute pe parcursul programului de cercetare au fost valorificate astfel:

• publicarea a unui număr de 16 articole în reviste de specialitate şi în volumele unor conferinţe naţionale şi internaţionale, dintre care 13 în calitate de prim autor şi 3 în calitate de coautor, după cum urmează:

Lucrări ştiinţifice publicate în reviste B+ incluse în baze de date internaţionale (7)

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor internaţionale din străinătate (4)

Lucrări ştiinţifice publicate în volume ale conferinţelor internaţionale din ţară (4)

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor naţionale (1)

• colaborarea la un număr de peste 25 de expertize la construcţii laice, dintre care reprezentative sunt Universitatea din Bucureşti, Facultatea de Medicină din Bucureşti, Ansamblul Curţii Vechi din Bucureşti, Centrul Militar Alba-Iulia, Universitatea „Al. I. Cuza” din Iaşi, Liceul Pedagogic din Iaşi şi la un număr de 15 expertize la lăcaşe de cult monumente istorice, dintre care reprezentative sunt Biserica Bogdana din Rădăuţi, Biserica Bărboi din Iaşi, Biserica „Sf. Treime” din Siret, Biserica „Sf. Gheorghe” din Hârlău.

• colaborarea la realizarea a peste 20 de proiecte de consolidare la construcţii monumente istorice, dintre care reprezentative sunt: izolarea seismică a Bisericii Aroneanu din Iaşi, Biserica Bârnova din Iaşi, Universitatea din Bucureşti şi Ansamblul Curţii vechi din Bucureşti.

Lucrări publicate

[1] Soveja L., Gosav I., (2013), Behaviour of masonry vaulted structures strengthened using reinforced concrete beams on top. B.I. P. Iasi, Tomul LIX (LXIII), Fasc. 5, pag. 123-132.

[2] Soveja L., Budescu M., Gosav I., (2013), Modelling methods for unreinforced masonry structures. B.I.P. Iasi, Tomul LIX (LXIII), Fasc. 6, pag. 19-31, 2013.

[3] Soveja L., Gosav I., (2014), Analytical evaluation of the seismic vulnerability for masonry churches using the finite element method. B.I.P. Iasi, Tomul LX (LXIV), Fasc. 3, pag. 55-66.

[4] Soveja L., Budescu M., (2014), Failure mechanisms for orthodox churches in romanian seismic areas. B.I.P. Iasi, Tomul LX (LXIV), Fasc. 4, pag. 173-183.

[5] Soveja L., Gavriloaia C., (2015), Structural assessment and proposed intervention works on a historic masonry tower. B.I.P. Iasi, Tomul LXI (LXV), Fasc. 1, pag. 45-55.

[6] Soveja L., Budescu M., (2015), Structural and damage assesment of an historical masonry church. B.I.P. Iasi, Tomul LXI (LXV), Fasc. 1, pag. 93-104.

96

CAP. 6: CONCLUZII [7] Lupăşteanu R., Soveja L., Lupăşteanu V., (2015), Structural rehabilitation of old masonry churches. a cost-oriented case study. B.I.P. Iasi, Tomul LXI (LXVI), Fasc. 2, (manuscris acceptat, in curs de publicare)

[8] Gavriloaia C., Gosav I.,Țaranu N., Soveja L., (2012), The seismic vulnerability analysis of a masonry tower structure. International Conference INDIS 2012, ISBN 978-86-7892-453-8, p. 77-84.

[9] Soveja L., Gosav I., (2014), Non-destructive techniques in mechanical characterization of masonry historical buildings. 14th International Scientific Conference VSU’2014, ISSN: 1314-071X, vol. I, p.259-264.

[10] Soveja L., Gosav I., (2014), Behaviour of masonry vaulted churches. The rigid diaphragm effect. 14th International Scientific Conference VSU’2014, ISSN: 1314-071X, vol. II.

[11] Soveja L., Budescu M., (2015), Aspects regarding modeling of old masonry churches using shell and solid elements. 15th International Scientific Conference VSU’2015, pag. 284-289.

[12] Soveja L., Gosav I., (2013), Lateral stiffness evaluation of masonry vaulted churches. C60 International conference. „Tradition and Innovation – 60 Years of Constructions in Transilvania”, Acta Technica Napocensis: Civil Engineering and Architecture.

[13] Soveja L., Budescu M., Lupăşteanu V., (2015), Modeling methods for large masonry structures. Computational Civil Engineering 2015, International Symposium, May 22, Iasi, Romania, pag. 23-35.

[14] Soveja L., Budescu M., (2015), Analysis and design of a base isolation system for an old church with masonry structure. Computational Civil Engineering 2015, International Symposium, May 22, Iasi, Romania, pag. 45-53.

[15] Lupăşteanu V., Soveja L., Hudişteanu I., (2015), Analytical evaluation of the flexural capacity of steel beams strengthened with bonded cfrp composite strips. Computational Civil Engineering 2015, International Symposium, May 22, Iasi, Romania, pag. 203-211.

[16] Soveja L., (2013), Influenta rigiditatii in plan orizontal a planseelor la turnurile clopotnita din zidarie. “Creatii universitare 2013” Al VI-lea simpozion National, Iasi, Romania.

97

CAP. 6: CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

Acary V., Jean M. (1998), “Numerical simulation of monuments by the contact dynamics method”, Monument 98, Workshop on Seismic Performance of Monuments, LNEC, Lisboa, Portugal. Aur L. (2013), Biserica Precista din Bacău, Wikipedia, valabil la: http://ro.wikipedia.org/wiki/Biserica Precista din Bacău. Aydin A., Basu A. (2005), The Schmidt hammer in rock material characterization, EngGeol 81:1–14. Azevedo J., Sincraian G. (2001), “Modelling the Seismic Behaviour of Monumental Masonry Structures”, Proceedings of the International Congress Archi2000, UNESCO,Bethlehem,Palestine. Bagavathiappan S., Lahiri B. (2013), Infrared Thermography for condition monitoring – A review, Infrared Physics & Technology 60, 35-55. Bala, S. (2007), Tie-Break Contacts in LS-DYNA, Livemore Software, USA. Baboş A. (2010), Mănăstirea Curtea de Argeş, Wikipedia, valabil la: http://ro.wikipedia.org/wiki/Manastirea Curtea de Arges. Balş G. (1926), Bisericile lui Ştefan cel Mare, Comisiunea Monumentelor Istorice, 1926, aprilie-mai, 1926. Barbu D., Solomon A. (2014), Determinări de umiditate şi microclimate, cauze şi remedii, Conferinţa Naţională “Unitate dogmatică şi specific national în picture bisericească”. Betti M., Vignoli A. (2011), Numerical Assesment of the static and seismic behaviour of the basilica of Santa Maria all’Impruneta, Construction and Building Materials 25, 4308-4324. Binda L., Zanzi L., Lualdi M., Condoleo P. (2005), The use of georadar to assess damage to a masonry Bell Tower in Cremona, Italy, NDT&E Int;38(3):171–9. Borri A., Cangi G., Caraboni M., Giancarlo A., Menghini F., Procaci L. (2010), Sisma del 6 Aprilie 2009 in Abruzzo e BBCC: il casco della Chiesa di S. Silvestro a L’Aquilla, Bollettino ingegneri, 4. Brozovsky J. (2012), Implementation of Non-Destructive Impact Hammer Testing Methods in Determination of Brick Strength, Applied Mechanics and Materials Vols.174-177. Bucurescu A. (2013), Un monument în restrişte: Mănăstirea Chiajna, The Epoch Times. Budescu M., Ciongradi I.P., Tăranu N., Gavrilaş I., Ciupala M.A., Lungu I. (2001), Reabilitarea Construcţiilor, Editura Vesper. Comisia prezidenţială pentru patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale (2008), Patrimoniul construit şi natural al României în pericol. Măsuri prioritare de protecţie. O ilustrare a stării de fapt, Palatul Cotroceni, 16 sept. 2008. Cosma O. (2013), Risk evaluation of orthodox churches, using collapse plastic mechanism, Proceedings of the International Conference on RISK MANAGEMENT, ASSESSMENT and MITIGATION, 2013. Crişan M. (2010), Restaurarea structurală a clădirilor de cult ortodox din Tara Românească şi Moldova, Ediţia a 2-a revizuită, Editura Universitară „Ion Mincu”, Bucureşti. Crişan R. (2012), Construcţii din zidărie şi beton armat, Editura Universitară „Ion Mincu”, Bucureşti, 2012. Curinschi Vorona, G. (1996), Arhitectură, Urbanism, Restaurare – Discurs asupra istoriei, teoriei şi practicii restaurării monumentelor şi siturilor istorice, Editura Tehnică Bucureşti. Desroches, R. and Smith, B. [2003]. “Shape memory alloys in seismic resistant design and retrofit: A critical review of the state of the art, potential and limitations.” School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA. Dimitrie Dan, Cronica Episcopiei de Rădăuţi, Viena, 1912. Dogariu A., Florea D., Dubină D. (2015), Soluţii inovative pentru reabilitarea, cu elemente din oţel, a structurilor din zidărie şi beton armat, Revista Construcţiilor, ianuarie-februarie 2015. Fugazza, D. [2003]. “Shape-memory alloy devices in earthquake engineering: Mechanical properties, constitutive modeling and numerical simulations.” Master thesis, University of Pavia, Italy. Gavriloaia C., Gosav I., Tăranu N., Soveja L., (2012), The seismic vulnerability analysis of a masonry tower structure, INDIS 2012. Gavriloaia C. (2013), Diagnosticarea stării structurilor pentru construcţii prin identificare dinamică, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică „Gh. Asachi ”, Iaşi. Gosav I. (1993), Evaluarea nivelului de siguranţa a construcţiilor din punct de vedere al durabilităţii, Teza de doctorat, Editura Tehnica, Iaşi. Ichim A. (2008), Restaurarea şi conservarea monumentelor istorice – Rolul şi importanţa conservatorului, Revista Monumentul – Tradiţie şi viitor, 2008. Jackson M., L. (2004), The principles of preservation: The influences of Viollet, Ruskin and Morris on historic preservation, Master Thesis, Oklahoma State Univ., 2004. Janssens K. (2004), X-ray based methods of analysis, în Janssens, K., Van Grieken, R. (eds.), Non-destructive Microanalysis of Cultural Heritage Materials, Comprehensive Analytical Chemistry, vol. XLII, Elsevier, Amsterdam, 800 p.

98

http://ro.wikipedia.org/wiki/Biserica

http://ro.wikipedia.org/wiki/Manastirea

CAP. 6: CONCLUZII Labropoulos K., Moropoulou A. (2013), Ground penetreting radar investigation of the bell tower of the church of the Holy Sepulchre, Construction and Building Materials 47, 689-700. Lapedatu A. (1909), Mănăstirea lui Aron–Vodă din Tarina Iaşilor, Buletinul Comisiunii Monumentelor Istorice, ian.- mart. 1909. Luca R., P (2007), Reglementări internaţionale privind protecţia patrimoniului cultural şi natural, Revista Monumentul – Tradiţie şi viitor, 2007. Lungu D., Aldea A., Arion C., Văcăreanu R. (2007), Cutremure istorice majore în România, Revista Monumentelor Istorice nr.XXVI. Lungu, D. (2008), Proiectul IRPP/SAAH de reabilitare integrată a patrimoniului de arhitectură şi arheologic din Programul regional pentru patrimoniul cultural şi natural din Sud-estul Europei, RPSEE, Revista Monumentul Tradiţie şi viitor, 2008. Lungu D., Arion C. (2009), Riscul seismic pentru clădirile monument din Transilvania, Conferinţa internaţională Restaurarea de clădiri-monument din Transilvania sub aspectul influenţelor de mediu şi climatice, Mediaş, 3-4 iunie, 2009. Lungu, D., Arion C. (2012),Clase şi nivele de protecţie seismică pentru monumente istorice şi construcţii noi, Conferinţa Internaţională Structuri Portante Istorice, Cluj 20 sept, 2012. Mariani M. (2006), Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura, Tom II Interventi sulle strutture in elevazione. Mazzotti A., Sassoni E., Pagliai G., (2014), Determination of shear strength of historic masonries by moderately destructive testing of masonry cores, Construction and Building Materials 54, 421-431. Mironescu, M. (2002), Metodologie privind investigarea, expertizarea şi proiectarea soluţiilor de consolidare a construcţiilor vechi din zidărie aparţinând patrimoniului naţional, utilizând bare din oţel, Redactarea I/432/2002/MTCT) Mironescu M., Stănescu A. M., Brotea T., Comănescu R., Purdea D., Stănescu M. V. (2013), Necesitatea şi oportunitatea unui cod (reglementare) pentru intervenţii structurale la monumentele istorice şî cele aparţinând patrimoniului arhitectural şi o propunere pentru realizarea sa, AICPS nr.1-2, 2013. Mironescu M. (2011), Intervenţii structurale de reparaţii şi consolidare restaurare structurală, împreună cu evaluarea prin calcul pentru realizarea acestora, AICPS nr.1-2, 2014. Niculiţă M., Groll L. (2007), Consolidarea clădirilor din patrimoniu, Iaşi 2007. Olaru D., Mitroi C. (2001), Particularităţi ale reabilitărilor structurale la bisericile ortodoxe din regiuni seismice, Simpozionul Internaţional Monumentul – Traditie si viitor ediţia a III-a, 2001. Olaru D. (2002), Evoluţia structurală a bisericilor de zidărie din România. Avarii la elementele specifice şi procedeele de consolidare adecvate, Simpozionul Internaţional Monumentul – Tradiţie şi viitor, ediţia a IV-a, 2002. Opriş I. (1986), Ocrotirea Patrimoniului Cultural¸Editura Meridiane. Panait L. (2014), 3 August 1941 – A fost bombardată Catedrala „Sf. Apostoli Petru şi Pavel”, Ziarul Ziua de Constanţa. Paoletti D., Ambrosini D., Sfarra S., Bisegna F. (2013), Preventive Thermographic diagnosis of historical buildings for consolidation, Journal of Cultural Heritage 14, 116-121. Parivallal S., Kesavan K., Ravisankar K. (2011), Evaluation of in situ stress in masonry structures by flat jack technique, Proceedings of the National Seminar and Exhibition of Non-Destructive Evaluation. Pleşu R. (2013), Contribuţii privind metodele de reabilitare a structurilor din zidărie, Teză de doctorat, Facultatea de Constructii Iaşi, 2013. Purcariu M., Ealangi, I. (2012), Procesul de avariere seismică a bisericilor ortodoxe din România, Buletinul Stiinţific U.T.C.B. nr. 2/2012. Purcaru M. (2012), Contribuţii ,privind reabilitarea structurală a clădirilor de cult şi monumentelor istorice în zone seismice, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, 2012. Ramos F., Marques L., Lourenco B., Roeck G., Roque J. (2010), Monitoring historical masonry strucutres with operational modal analysis: Two case studies, Mechanical Systems and Signal Processing 24, 1291-1305. Salazar A., Safont G., Vergara L. (2011), Application of independent component analysis for evaluation of ashlar masonry walls, Adv Comp Int Lect Notes Comput Science 6692:469–76. Simoes A., Gago A., Bento R., Lopes M. (2012), Flat-jack tests on old masonry Buildings, 15th International Conference on Experimental Mechanics. Soveja L., Budescu M., Gosav I. (2013a), Modelling methods for unreinforced masonry structures. Bul. Inst. Politehnic, Iaşi, LIX (LXIII), Fasc. 6, Constr. Archit., 55-66 (2013). . Stefan D. (2001), Elemenete de dinamicǎ şi identificarea dinamicǎ a structurilor de construcţii, Editura Vesper, ISBN 973-96589-8-9 Theodorakeas P., Ibarra-Castanedo C., Sfarra S., Avdelidis N.P. (2012), NDT inspection of plastered mosaics by means of transient thermography and holographic interferometry, NDT&E Int. 47, 150–156. Wordpress (2014), Parohia „Sfantul Ioan Botezătorul” Alexe- Călăraşi, 2014. Wilde, K., Gardoni, P. and Fujino, Y. [2000]. “Base isolation system with shape memory alloy device for elevated highway bridges.” Journal of Engineering Structures 22: 222-229.

99

rezumat teza soveja.pdf

Documents