Studiul Teoretic Si Experimental Privind Comportarea Planselor Caracteristice Constructiilor de Patrimoniu

Teză de Doctorat

Studiul teoretic și experimental privind comportarea planșeelor caracteristice construcțiilor de patrimoniu Soluții de restaurare

Estudo teorico e experimental do comportamento de pisos caracteristicos de edificios patrimoniais. Solucoes de restauro.

(Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Construção)

Cuprins

1. Introducere

1.1. Considerații privind importanța conservarii si restaurarii, construcțiilor de patrimoniu la nivel internațional și național

1.2. Importanta si actualitatea lucrarii de cercetare stintifica

1.3. Justificarea lucrarii de cercetare stintifica

1.4. Obiectivele lucrarii de cercetare stiintifica

1.5. Structura lucrarii de cercetare stintifica

2. Planseul, element structural caracteristic constructiilor de patrimoniu

2.1. Unicitatea constructiilor de patrimoniu, cadru legislativ

2.1.1. Protejarea construcțiilor de patrimoniu, convenții și carte

2.1.2. Evolutia istorica a solutiilor constructive caracteristice planseelor

2.1.3. Sisteme constructive ale planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu

2.2. Planseele boltite, subansambluri de structura caracteristice constructiilor de patrimoniu

2.2.1. Elemente privind clasificarea planseelor boltite

2.2.2. Prezentarea subansamblurilor de plansee boltite

2.3. Tehnici de realizare a planseelor boltite

3.3 Tehnici si solutii de investigare si restaurare a planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu

3.1. Investigarea constructiilor de patrimoniu

3.2. Tehnici, metode si aparate pentru investigare si diagnosticare

3.2.1. Tehnici de testare nedistructive

3.2.2. Tehnici de testare semi-distructive

3.3. Tehnici de restaurare nestructurala a planseelor

3.4. Tehnici de restaurare structurala a planseelor

3.4.1. Tehnici de restaurare cu elemente metalice

3.4.2. Tehnici de restaurare cu elemente din beton armat

3.4.3. Tehnici de restaurare cu lianti de legatura

3.4.4. Tehnici de restaurare cu materiale compozite

3.5. Tehnici si solutii de investigare si restaurare adoptate – studii de caz

3.5.1. Investigare si restaurare “Tribunalul din Braila”

3.5.2. Investigare si restaurare “Castelul de Apa din Braila”

3.5.3. Investigare si restaurare “Grup Scolar Sportiv nr.2”

3.5.4. Investigare si restaurare “Spitalul Sf. Pantelimon”

4. Studii si cercetari experimentale privind restaurarea planseelor constructiilor de patrimoniu

4.1. Cercetari priviind reabilitarea planseelor si a zidariilor portante la structuri de tip”Pombalina”

4.1.1. Studii priviind imbunatatirea capacitatii portante a planseelor si a zidariilor prin utilizarea armaturilor din plase STNB

4.1.2. Studii priviind imbunatatirea capacitatii portante a planseelor si a zidariilor prin utilizarea armaturilor din plase galvanizate.

4.2. Cercetari priviind investigarea zidariei specifice planseelor boltite, la compresiune pe diagonala si uniaxiala

4.2.1. Obiectivele testului

4.2.2. Tehnologia si echipamentul necesar

4.2.3. Prezentarea testului

4.2.4. Rezultate

4.2.5. Concluzi

4.3. Cercetari priviind caracteristicile mecanice a zidariei specifice planseelor boltite

4.3.1. Obiectivele testului

4.3.2. Tehnologia si echipamentul necesar

4.3.3. Prezentarea testului

4.3.4. Rezultate

4.3.5. Concluzii

4.4. Cercetari priviind comportarea si evaluarea capacitatii de tractiune a tirantilor metalici folositi la consolidarea planseelor boltite

4.4.1. Obiectivele testului

4.4.2. Tehnologia si echipamentul necesar

4.4.3. Realizarea peretilor

4.4.4. Prezentarea testului

4.4.5. Rezultate

4.4.6. Concluzii

4.5. Cercetari priviind imbunatatirea comportarii in timp prin cresterea capacitatii portante a planseelor boltite restaurate cu armaturi din fibre de carbon.

4.5.1. Obiectivele testului

4.5.2. Tehnologia si echipamentul necesar

4.5.3. Prezentarea testului

4.5.4. Rezultate

4.5.5. Concluzii

4.6. Modelarea matematica si analiza comportarii in timp a planseelor boltite

4.6.1. Cuantificarea parametrilor matematici in analiza performantelor structurale 219

4.6.2. Alegerea modelului de calcul si comportarea in timp a planseelor boltite

4.6.3. Principiu general in calculul matematic al boltilor

4.6.4. Studii de caz

5. Studiu de caz – Biserica “Sf. Mare Mucenic Gheorghe”

5.1. Descrierea lacasului de cult, evenimente si fapte

5.1.1. Prezentarea generala

5.1.2. Prezentarea starii tehnice

5.1.3. Pictura murala – factor decisiv in consolidare

5.2. Investigarea si diagnosticarea constructiei

5.2.1. Investigarea tehnologica si a conceptiei structurale de ansamblu

5.2.2. Investigarea factorilor patologici si a degradarilor

5.2.3. Investigarea amplasamentului

5.2.4. Diagnosticarea starii tehnice

5.3. Analiza caracteristicilor fizice, mecanice si cromatice ale materialelor structurale

5.3.1. Analiza caracteristicilor fizice

5.3.2. Analiza caracteristicilor mecanice

5.3.3. Analiza caracteristicilor cromatice

5.4. Monitorizarea structurii si masurile de interventie propuse

5.4.1. Monitorizarea structurii si dinamica degradarilor.

5.4.2. Masuri de interventie propuse

5.4.3. Concluzii.

6. Concluzii și directii viitoare de cercetare

6.1. Contribuții la dezvoltarea cunoasterii in domeniul protejarii si restaurarii constructiilor de patrimoniu

6.2. Rezultatele cercetarii experimentale si validarea stintifica a acestora

6.3. Concluziile activitatii de cercetare efectuata la Institutul Tehnic Superior Lisabona –Portugalia

6.4. Valorificarea rezultatelor obținute pe parcursul elaborării lucrării

6.5. Direcții viitoare de cercetare

7. Bibliografie generala

7.1. Carti si lucrari

7.2. Reviste si articole.

7.3. Legislatie.

7.4. Pagini web.

Introducere

Considerații privind importanța conservarii si restaurarii, construcțiilor de patrimoniu la nivel internațional și național

Conservarea și restaurarea construcțiilor de patrimoniu reprezintă o activitate complexă atât din punct de vedere al mentinerii componentelor originale, a pastrarii substantei istorice necesare transmiterii in timp a elementelor de autenticitate cat si a masurilor de interventie care trebuiesc considerate in vederea asigurarii sigurantei structurale si functionale. In multe situatii necesitatea conservarii componentelor autentice impune refunctionalizarea spatiilor. In ansamblul constructiilor identificate ca facand parte din patrimoniu local, national sau international, planseul reprezinta o componenta importanta care in decursul timpului a fost personalizata in fiecare etapa cu componente artistice valoroase, cu solutii constructive originale, cu tehnologii autentice, care au atribuit o expresivitate tehnica si artistica constructiei in ansamblu. In acest context, restauratorul / inginerul structurist trebuie sa aiba o atitudine in sprijinul salvarii autenticitatii solutiei, astfel ca masurile de interventie propuse in sprijinul asigurarii rezistentei si stabilitatii sa fie la granita dintre tehnic si artistic.

Pentru constructiile monument istoric, definitia clasica a planseului, de component structural capabil de a prelua actiunile induse de o miscare seismica si de a le transmite in mod echilibrat la componentele de rezistenta verticale precum si de compartimentare pe verticala a functiunilor devine insuficienta deoarece acestor exigente li se adauga cele legate de necesitatea conservarii, a restaurarii elementelor originale si totodata de a imbunatati rezistenta si stabilitatea constructiei in ansamblu.

Importanta si actualitatea lucrarii de cercetare stintifica

Analizand istoricul conceptului de restaurare structurala constatam ca in decursul anilor au existat mai multe perioade caracteristice. O prima perioada poate fi considerata prima jumatate a secolului XIX unde restaurarea se bazeaza pe principii, metode empirice. Totusi perioada a avut un merit pentru faptul ca prin metodele de interventie adoptate nu a facut imposibila o restaurare ulterioara adecvata. A doua perioda poate fi considerata ca fiind a doua jumatate a secolului XIX, care s-a caracterizat prin urmatoarele intentii: eliberarea monumentului de constructii parazitare, promotorul acestei doctrine fiind arhitectul francez Eugen Emmanuel Viollet LeDuc. Principiul acestei perioade este ca restaurarea structurala trebuie sa se rezume la restabilirea intr-o stare completa a elementului structural. O a doua tendinta a acestei perioade este de o atitudine de eliminare a oricarei interventii care ar putea aduce un prejudiciu monumentului. Autorul acestei teorii este John Ruskin. Perioada a treia se bazeaza pe un principiu nou de restaurare a monumentului pastrandu-le starea la care a ajuns pana in prezent, dar inlaturand componentele care nu sunt de valoare. In aceasta perioada se structureaza compozitia valorii monumentului ca valoare istorica, valoare artistica si valoare de utilizare.

Dupa aceste teorii, aprofundarea factorilor de risc la care sunt supuse monumentele, a cauzalitatii degradarilor, dezvoltarea cunoasterii cat si al probatiunii fenomenelor prin studii de laborator sau studii in situ au creeat premisele unor noi concepte de restaurare stiintifica care prezinta faza contemporana prin care cercetatori de pe plan international si national cauta sa-si dezvolte baza de cunoastere, sa cuantifice cat mai corect elementele de comportament, sa estimeze cat mai aproape de realitate atat riscul, vulnerabilitatea structurala cat si compatibilitatea masurilor de interventie. In acest context, cercetarea efectuata in cadrul lucrarii de doctorat prin structura planului de cercetare urmarit contribuie in mod efectiv la crearea bazelor de analiza stiintifica de conservare si restaurare bazata pe fundamente teoretice si practice in concordanta cu nivelul tehnic existent prezent.

Pe plan national sunt preocupari sustinute privind protejarea si conservarea patrimoniului imobiliar, precum si recunoasterea valorilor patrimoniale. In acest context institutiile statului au promovat si sunt in curs de promovare in continuare a unui cadru legislativ specific. Activitatile promovate au in vedere introducerea in circuitul turistic national si international a unor obiective de referinta pentru cultura romaneasca. In acest sens Ministerul Culturii si Patrimoniului National sustine si promoveaza cercetarea stiintifica in domeniul conservarii si reabilitarii constructiilor de patrimoniu, desfasoara o serie de activitati in cadrul comunitatilor de dezvoltarea cunoasterii valorilor culturale prin reabilitarea unor obiective cu valoare spirituala pentru comunitate, obiective monument istoric, prin reabilitarea unor case memoriale, prin reabilitarea siturilor urbane. Aceasta strategie adoptata de Ministerul Culturii si Patrimoniului National se regaseste cu prisosinta in zona Dobrogei, in zona de SE a Romaniei. Intreaga baza legislativa elaborata in acest sens realizeaza cadrul propice de identificare, clasare, inventariere a monumentelor in prima faza, dupa care avand ca obiectiv reabilitarea, conservarea si punerea in valoare. In acest context, este absolut necesara in viitoarea perioada armonizarea cadrului legislativ in problema restaurarii si conservarii monumentelor istorice cu cel european, elaborarea unor prescriptii tehnice si acte normative in acest domeniu in baza carora sa se poata constitui un ghid de actiune pentru masurile de interventie la componentele structurale ale constructiilor de patrimoniu. Pana in prezent s-au derulat programe deosebit de importante pe plan national cum ar fi:

Programul National de restaurare a monumentelor istorice (in exclusivitate component de restaurare a bisericilor din lemn si component dedicate interventiilor de urgenta);

Programul eGISPAD care reprezinta un sistem informational geografic cu scop de centralizare si inventariere a datelor;

Program National de Cercetare Arheologica;

Program Regional de Valorificare a Siturilor Arheologice;

Program de Reabilitare a Monumentelor Istorice care este un program fi constructive originale, cu tehnologii autentice, care au atribuit o expresivitate tehnica si artistica constructiei in ansamblu. In acest context, restauratorul / inginerul structurist trebuie sa aiba o atitudine in sprijinul salvarii autenticitatii solutiei, astfel ca masurile de interventie propuse in sprijinul asigurarii rezistentei si stabilitatii sa fie la granita dintre tehnic si artistic.

Pentru constructiile monument istoric, definitia clasica a planseului, de component structural capabil de a prelua actiunile induse de o miscare seismica si de a le transmite in mod echilibrat la componentele de rezistenta verticale precum si de compartimentare pe verticala a functiunilor devine insuficienta deoarece acestor exigente li se adauga cele legate de necesitatea conservarii, a restaurarii elementelor originale si totodata de a imbunatati rezistenta si stabilitatea constructiei in ansamblu.

Importanta si actualitatea lucrarii de cercetare stintifica

Analizand istoricul conceptului de restaurare structurala constatam ca in decursul anilor au existat mai multe perioade caracteristice. O prima perioada poate fi considerata prima jumatate a secolului XIX unde restaurarea se bazeaza pe principii, metode empirice. Totusi perioada a avut un merit pentru faptul ca prin metodele de interventie adoptate nu a facut imposibila o restaurare ulterioara adecvata. A doua perioda poate fi considerata ca fiind a doua jumatate a secolului XIX, care s-a caracterizat prin urmatoarele intentii: eliberarea monumentului de constructii parazitare, promotorul acestei doctrine fiind arhitectul francez Eugen Emmanuel Viollet LeDuc. Principiul acestei perioade este ca restaurarea structurala trebuie sa se rezume la restabilirea intr-o stare completa a elementului structural. O a doua tendinta a acestei perioade este de o atitudine de eliminare a oricarei interventii care ar putea aduce un prejudiciu monumentului. Autorul acestei teorii este John Ruskin. Perioada a treia se bazeaza pe un principiu nou de restaurare a monumentului pastrandu-le starea la care a ajuns pana in prezent, dar inlaturand componentele care nu sunt de valoare. In aceasta perioada se structureaza compozitia valorii monumentului ca valoare istorica, valoare artistica si valoare de utilizare.

Dupa aceste teorii, aprofundarea factorilor de risc la care sunt supuse monumentele, a cauzalitatii degradarilor, dezvoltarea cunoasterii cat si al probatiunii fenomenelor prin studii de laborator sau studii in situ au creeat premisele unor noi concepte de restaurare stiintifica care prezinta faza contemporana prin care cercetatori de pe plan international si national cauta sa-si dezvolte baza de cunoastere, sa cuantifice cat mai corect elementele de comportament, sa estimeze cat mai aproape de realitate atat riscul, vulnerabilitatea structurala cat si compatibilitatea masurilor de interventie. In acest context, cercetarea efectuata in cadrul lucrarii de doctorat prin structura planului de cercetare urmarit contribuie in mod efectiv la crearea bazelor de analiza stiintifica de conservare si restaurare bazata pe fundamente teoretice si practice in concordanta cu nivelul tehnic existent prezent.

Pe plan national sunt preocupari sustinute privind protejarea si conservarea patrimoniului imobiliar, precum si recunoasterea valorilor patrimoniale. In acest context institutiile statului au promovat si sunt in curs de promovare in continuare a unui cadru legislativ specific. Activitatile promovate au in vedere introducerea in circuitul turistic national si international a unor obiective de referinta pentru cultura romaneasca. In acest sens Ministerul Culturii si Patrimoniului National sustine si promoveaza cercetarea stiintifica in domeniul conservarii si reabilitarii constructiilor de patrimoniu, desfasoara o serie de activitati in cadrul comunitatilor de dezvoltarea cunoasterii valorilor culturale prin reabilitarea unor obiective cu valoare spirituala pentru comunitate, obiective monument istoric, prin reabilitarea unor case memoriale, prin reabilitarea siturilor urbane. Aceasta strategie adoptata de Ministerul Culturii si Patrimoniului National se regaseste cu prisosinta in zona Dobrogei, in zona de SE a Romaniei. Intreaga baza legislativa elaborata in acest sens realizeaza cadrul propice de identificare, clasare, inventariere a monumentelor in prima faza, dupa care avand ca obiectiv reabilitarea, conservarea si punerea in valoare. In acest context, este absolut necesara in viitoarea perioada armonizarea cadrului legislativ in problema restaurarii si conservarii monumentelor istorice cu cel european, elaborarea unor prescriptii tehnice si acte normative in acest domeniu in baza carora sa se poata constitui un ghid de actiune pentru masurile de interventie la componentele structurale ale constructiilor de patrimoniu. Pana in prezent s-au derulat programe deosebit de importante pe plan national cum ar fi:

Programul National de restaurare a monumentelor istorice (in exclusivitate component de restaurare a bisericilor din lemn si component dedicate interventiilor de urgenta);

Programul eGISPAD care reprezinta un sistem informational geografic cu scop de centralizare si inventariere a datelor;

Program National de Cercetare Arheologica;

Program Regional de Valorificare a Siturilor Arheologice;

Program de Reabilitare a Monumentelor Istorice care este un program finantat de BDCE – Banca de Dezvoltare a Consiliului Europei prin care un numar important de monumente istorice si cladiri culturale de interes public au fost reabilitate (ex: cladirea Operei Nationale din Bucuresti, Muzeul National de Arta al Romaniei, Teatrul National Vasile Alecsandri din Iasi, etc).

O preocupare sustinuta in acest domeniu exista si la nivel european, Romania participand alaturi de 8 state din zona de SE a Romaniei la un program de restaurare – conservare – reabilitare a cladirilor de patrimoniu, obiectivul principal constituindu-l realizarea unei baze stiintifice privind lucrarile de interventie efectuate, compatibile fiecarui tip de monument in parte. Programul se deruleaza impreuna cu Albania, Bosnia si Hertegovina, Bulgaria, Croatia, Macedonia, Muntenegru, Serbia si Kosovo.

Un alt proiect derulat din fonduri europene in domeniul reabilitarii monumentelor istorice este proiectul Enescu Tescani realizat in vederea introducerii obiectivului in circuitul cultural turistic. Proiectul cultural derulat de Romania cu statele de la Marea Neagra in perioada 2007 – 2013 a creat un impact deosebit asupra accesului la informatie, cat si asupra dezvoltarii unei atitudini compatibile implementarii proiectelor de reabilitare.

In cadrul acestor preocupari existente la nivel national si european, un rol important il constituie realizarea unei baze de date pe fiecare domeniu in parte in vederea fundamentarii masurilor de interventie, a crearii unui cadru stiintific bazat pe cunoastere.

In acest context exista preocupari ale programelor de cercetare stiintifica la nivel international derulate in cadrul ICOMOS, UNESCO, dar si izolat in cadrul comunitar. Subiectul tezei de doctorat, compzitia planului de cercetare urmarit in cadrul lucrarii contribuie la crearea unei baze documentare deosebit de valoroase pentru etapa actuala si viitoare, inscriindu-se in directia preocuparilor nationale si internationale ale institutiilor in drept cu atributii in conservarea si protejarea monumentelor istorice. Studiile si cercetarile efectuate au contribuit la largirea bazei de cunoastere si la crearea si fundamentarea unor solutii de interventie ce se pot constitui intr-un ghid tehnic deosebit de important pentru crearea unui cadru de normative si prescriptii aferente reabilitarii constructiilor cu valoare de patrimoniu.

Justificarea lucrarii de cercetare stintifica

Aderarea Romaniei la UE implica considerarea unor masuri si a unei atitudini fata de patrimoniul cultural national coerente cu patrimoniul european. In acest context masurile de conservare si protejare a cladirilor ce apartin patrimoniului national trebuie sa fie coroborate cu masurile europene deoarece patrimoniul national trebuie privit ca fiind parte componenta a patrimoniului european. Strategia de conservare, protejare a constructiilor de patrimoniu are un rol important atat din punct de vedere al pastrarii valorilor culturale, dar si din punct de vedere economic, social, politic. Contextul national al strategiei patrimoniului cultural a fost consemnat in anul 2005 cand a trebuit efectuata o evaluare a starii de conservare si protejare, a trebuit sa fie identificate disfunctiunile importante si vulnerabilitati ale patrimoniului din Romania. Strategia adoptata in Romania privind patrimoniul cultural national se bazeaza pe ideea ca patrimoniul este unul din factorii importanti pentru pastrarea identitatii nationale, a valorilor culturale, a dezvoltarii durabile.

In ultimii ani, Guvernul Romaniei, Ministerul Culturii si Patrimoniului National, au elaborat programe prioritare de reabilitare, modernizare, restaurare a monumentelor istorice, precum si a promovat un sistem informational geografic (MIS) pentru protejarea patrimoniului cultural imobil.

Politica promovata de Romania in acest domeniu este structurata pe activitati cum sunt evaluarea si asigurarea bunurilor de patrimoniu, elaborarea unui cod al patrimoniului, realizarea unui sistem informational operativ si eficient in domeniul protejarii patrimoniului, realizarea unui program de reabilitare si punere in valoare a obiectivelor de patrimoniu apartinand patrimoniului international, european sau national. In acest context, o componenta importanta a patrimoniului o constituie patrimoniul imobil compus din constructii monument istoric, constructii amplasate in situri istorice, constructii amplasate in zona de protectie istorica in vederea considerarii unei atitudini constructive fata de valorile de patrimoniu imobil apreciem ca este necesara pe langa existenta unui cadru complet juridic, a unor programe nationale si regionale si existenta unei baze materiale adecvate, a unui personal de specialitate cu o pregatire deosebita, cu un domeniu de cunoastere largit in directia conservarii si restaurarii.

In etapa actuala constructiile de patrimoniu se confrunta cu riscuri de natura naturala sau antropica iar cunoasterea efectelor acestor factori distructivi coroborat cu o cunoastere aprofundata de detaliu a constructiei monumentelor reprezinta un element esential capabil a selecta metode si tehnici adecvate restaurarii structurilor cu protejarea componentelor valoroase, a substantei istorice, a valorii culturale.

In prezent in Romania nu exista un ghid de proceduri, prescriptii tehnice referitoare la actiuni de conservare – restaurare, referitoare la asigurarea rezistentei si stabilitatii constructiilor monument. Inexistenta a acestor proceduri, normative este direct legata de faptul ca in Romania ca un important leagan al civilizatiei se intalnesc monumente istorice de valoare incontestabila, cladiri de patrimoniu apartinand unui numar de secole apreciabil (dupa secolul al XIII).

O identificare a patrimoniului construit existent ar presupune o activitate complexa de inventariere a tuturor componentelor artistice, structurale, istorice, aspect care este deosebit de complex, amplu si presupune o analiza interdisciplinara. Totodata o endoscopie a monumentelor istorice presupune efectuarea unor cercetari ample pe fiecare obiectiv in parte de identificare a substantei istorice, a componentei artistice, a materialelor constitutive, a tehnologiilor precum si o estimare a parametrilor geometrici, mecanici, fizici, chimici care caracterizeaza fiecare material si care contribuie la estimarea rezistentei si stabilitatii cladirilor sau a elementelor, a duratei de serviciu, a vechimii, a estimarii aptitudinilor necesare mentinerii in folosinta, a conservarii sau a postutilizarii. Toti acesti factori reprezinta caracteristica constructiei monument istoric, factori care pot fi apreciati in baza cercetarilor efectuate in situ sau in laborator, precum si este conditionata de o larga / profunda baza cunoastere.

In acest context, prin proiectul de cercetare se propune ca pentru constructiile de patrimoniu studiate sa fie efectuate cercetari teoretice si experimentale, realizarea unei baze de date si fundamentarea unor masuri de interventie care sa fundamenteze activitatea de conservare si restaurare, sa contribuie la elaborarea unei metodologii de evaluare a sigurantei structurale, la elaborarea unor modele matematice precum si la constituirea unui suport valoros de rezultate ce se vor constitui in viitor in prescriptii tehnice in domeniul conservarii si reabilitarii constructiilor.

Analiza efectuata asupra cladirilor de patrimoniu, asupra comportarii acestora cat si asupra masurilor de interventie necesare a fi considerate au evidentiat faptul ca planseul ca element structural ridica probleme deosebite, motivat de faptul ca in decursul timpului acest element a suferit o evolutie prograsiva atat din punct de vedere al materialelor, tehnologiilor dar si din punct de vedere al solutiilor constructive (utilizarea componentelor plane, a boltilor, a arcelor cat si a altor forme de curbura).

Obiectivele lucrarii de cercetare stiintifica

Acest cadru complex este detaliat in proiectului de cercetare, obiectivele principale ale lucrarii de doctorat fiind urmatoarele:

Identificarea compozitiei structurale a planseelor constructiilor de patrimoniu, a valorilor proprii de patrimoniu ale acestora, in cadrul careia s-a urmarit studierea si intelegerea comportamentului planseelor supuse la actiuni orizontale ciclice alternante care simuleaza actiunea seismica, dar totodata considerand-o cu forte verticale menite sa simuleze greutatea structurii, contributia zidariei si modul in care materialele componente lucreaza. In cadrul acestui obiectiv am urmarit elementele care contribuie la modificarea caracteristicilor materialelor constitutive, si anume geometrie, deformatii, rezistente.

Prin cercetarile efectuate am dorit a se identifica compozitia structurala a planșeelor construcțiilor de patrimoniu și a valorilor proprii de patrimoniu ale acestora (concepție geometrico-mecanică, tehnologii tradiționale, materiale istorice), analiza comportării în timp a acestor planșee. Identificarea parametrilor care influențează conformarea structurală și a factorilor care definesc vulnerabilitatea în exploatare, metode și tehnici de îmbunătățire a comportării mecanice a planșeelor, necesar a fi considerate în cadrul acțiunii de restaurare și conservare a clădirilor de patrimoniu.

In cadrul activitatilor desfasurate conform planului de cercetare au fost studiate un numar apreciabil de constructii de patrimoniu la care s-au investigat materialele utilizate, atat cele in structura omogema cat si cele in structura compozita, tehnologiile folosite astfel incat solutiile de restaurare nou propuse sa poata fi fundamentate pe elementele autentice ale monumentului.

Pe o perioada de aproximativ 6 ani am urmarit modalitatea de comportare in timp a acestor plansee efectuand constatari privind factorii care au condus la aparitia degradarilor, la accentuarea acestora. In cadrul activitatii de cercetare am considerat deosebit de utila cuantificarea cat mai exacta a parametrilor de comportament pentru zidarie, pentru lemn, pentru orice alta varianta de compozitie structurala a planseelor necesara in vederea cuantificarii realiste a capacitatii portante existente cat si a modalitatii de estimare a parametrilor de calcul in calculele efectuate.

În cadrul lucrarii de cercetare mi-am propus a realiza activități legate de :

identificarea compoziției structurale a planșeelor utilizate la construcțiile de patrimoniu în decursul timpului din punct de vedere al tehnologiilor tradiționale, al materialelor istorice, al conformării structurale;

identificarea factorilor care conduc la deprecierea acestor componente structurale și modul lor de cuantificare în stabilirea rezistențelor mecanice cât și a stării de eforturi și tensiuni;

identificarea modelelor de calcul pentru fiecare compoziție structurală în parte funcție de rezultatele cercetărilor privind parametrii de comportament;

modalități (tehnici/metode) de identificare a condițiilor de rezemare;

metode și tehnici privind îmbunătățirea comportării mecanice a planșeelor clădirilor de patrimoniu – studiu de caz planșee din bolți de cărămidă;

In acest scop am analizat efectuand fise de comportament, inspectii, detalieri pe studii de caz, incercari nedistructive, incercari distructive, studii in laborator pentru urmatoarele constructii:

– constructia Tribunalului Vechi municipiul Braila, constructie realizata la mijlocul secolului al XIX-lea, monument istoric clasa B – planseu din boltisoare de caramida care descarca pe profile metalice si planseu pe bolti cilindrice;

– constructie Sectie Spital Psihiatrie, amenajare ambulatoriu, monument istoric clasa B, constructie realizata la inceputul secolului XIX – planseu din lemn;

– casa Turceasca, constructie monument istoric clasa B, municipiul Braila, cladire realizata la sfarsitul secolului XVIII – planseu din lemn;

– constructie Locuinta amplasata in situl istoric municipiul Braila, strada Zidari, nr 20 – planseul peste subsol din bolti vela si bolti cilindrice;

– imobil strada Pensionatului nr. 2, sediu administrativ primaria Braila, constructie de la mijlocul secolului XIX – cu plansee din bolti cilindrice, bolti a vela si planseu tip cupola peste demisol;

– biserica din comuna Nicolae Balcescu, judetul Constanta, constructie realizata de sasii stabiliti in Dobrogea dupa 1877 – bolta cilindrica;

– biserica din comuna Stancuta, judetul Braila, constructie realizata in secolul XVIII – cu planseu tip bolta cilindrica si cupola pe abside;

– biserica manastirii Ratesti, judetul Buzau, realizata la inceputul secolului XIX, monument istoric clasa A – bolta din lemn;

– casa Ecumeneasca, Staretia manastirii Ratesti, judetul Buzau, realizata la inceputul secolului XIX – planseul peste subsol realizat din bolti cilindrice;

– catedrala Sfantul Petru si Pavel din Constanta, monument istoric clasa A, realizata la sfarsitul secolului XIX – bolti cilindrice, cupole pe abside;

– biserica Sfantul Gheorghe Constanta, monument istoric clasa A – bolta cilindrica realizata la inceputul secolului XX;

– Manastirea Jeronimo, Palatul Ajuda, Banca Portugaliei, Palatul Parlamentului, Muzeul Calestilor, Regaleira, Monserattte.

Pentru toate aceste constructii am efectuat identificarea compozitiei structurale efectuand expertize de parament pentru punerea in evidenta a conceptiei geometrico-mecanica, a tehnologiilor traditionale si a amaterialelor istorice.

Un obiectiv important al activitatii de cercetare l-a constituit analiza efectuata de catre mine asupra comportarii in timp a planseelor constructiilor mai sus enumerate, am identificat parametrii care au influentat comportarea in timp precum si elementele care asigura conformarea structurala, rezistenta si stabilitatea si totodata am identificat factorii care influenteaza defavorabil capacitatea portanta cuantificata intr-un grad de vulnerabilitate. Toate aceste constatari au fost sintetizate in fise, planuri, detalii, contribuind la aprofundarea si largirea bazei de cunoastere in acest domeniu, pe un esantion complex de structuri de planseu specifice unei game variate de constructii de patrimoniu identificate fie ca monument istoric clasa A sau B, fie ca edificii valoroase amplasate in zone istorice urbane sau in zone de protectie istorica.

Un alt obiectiv deosebit de important al lucrarii de doctorat l-a constituit modelarea matematica si realizarea unui program de calcul pentru planseele din bolti cilindrice, studiu de caz fiind efectuat pe biserica Sfantul Gheorghe.

S-a urmarit a se obtine informatii despre dificultatile in estimarea proprietatilor chimice, fizice, mineralogice si mecanice ale materialelor originare si anume :

dificultati in gasirea procedeelor convenabile pentru testare, standardele moderne fiind aproape imposibil de utilizat fara o radicala modificare;

exista mult mai putina omogenitate si uniformitate fata de o structura moderna, astfel incat eforturile medii pe ansamblu vor fi mai greu de estimat pe baza eforturilor unitare ale materialelor constituente;

exista variatii considerabile chiar in ceea ce priveste proprietatile materialelor constituente;

determinarea proprietatilor mecanice ale zidariei originare.

S-a urmarit a se obtine informatii despre integrarea solutiilor de consolidare adoptate in ansamblul structurii si modalitatea acestora de conlucrare cu materialele constitutive. In acest sens au fost analizate mai multe solutii de consolidare a planseelor, autorul dorind sa identifice parametrii de comportament in exploatare, astfel:

In vederea consolidari planseelor boltite, cu tiranti metalici, s-a dorit studierea și înțelegerea comportamentului tirantilor utilizati la consolidarea lor, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale, menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente conlucrează împreună.

In varianta consolidarii cu fibre polimerice am analizat cea mai frecventa aplicatie care implică lipirea la exterior a fibrelor polimerice de carbon folosind rășini epoxidice.

Studiile si investigatiile efectuate in cadrul cercetarii au avut drept scop final elaborarea unor metode si tehnici de interventie adecvate diferitelor compozitii structurale de planseu in vederea imbunatatirii comportarii mecanice a acestuia; aceasta ultima preocupare s-a dorit a veni in sprijinul preocuparilor generale ale specialistilor de restaurare si conservare a monumentelor istorice si in general a cladirilor de patrimoniu. Asa dupa cum se cunoaste, lucrarile de interventie asupra planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu sunt lucrari de inalta complexitate care trebuiesc tratate in contextul exigentelor prevazute de legea 422/2001.

Tehnica de interventie atat asupra materialului constitutiv cat si asupra materialului structural este dependenta de parametrii de comportament al fiecarui material, de calitatea acestuia, de conditiile de exploatare, de conditiile de rezemare si de conlucrare cu ansamblul structural.

Structura lucrarii de cercetare stintifica

In capitolul 1 – Introducere – sunt prezentate importanta temei in contextul actual al conservarii si protejarii valorilor de patrimoniu, a obiectivelor propuse in vederea diagnosticarii reale a constructiilor existente, cat si a stabilirii solutiei de interventie optime compatibile cu solutia tehnica si materialul constitutiv.

In capitolul 2 – planseul characteristic constructiilor de patrimoniu, evolutia solutiilor constructive in contextul stiintei si tehnicii epocii de edificare – se prezinta unicitatea si valoarea unei cladiri de patrimoniu, data de componenta artistică, de materialul și tehnologia constitutivă, de compoziția structurală – conformare spațială, de evenimentele care s-au derulat la un moment dat in aceste construcții. Se stabilesc masurile necesare privind protejarea monumentelor istorice in contextul cadrului legal, al normelor si conditiilor de conservare si reabilitare. Tot in acest capitol se stabilesc exigentele referitoare la planseele cladirilor, descrierea, clasificarea, evolutia istorica a solutiilor constructive si materialelor componente. Se realizeaza si o clasificare a planseelor boltite, caracteristicile geometrice si tehnicile de realizare.

In capitolul 3 – studiul deformatiilor plastice, degradari si mecanisme de cedare caracteristice constructiilor de patrimoniu – am prezentat culegerea de informatii, privind caracteristicele geometrice ale constructiei, istoricul constructiei, solicitarile si starea de avariere. Am prezentat tehnici, metode si aparate pentru investigare si diagnosticare, precum si degradari și mecanisme de cedare la bolțile din zidărie. Tot aici am descris si cauzele principale ale degradarilor elementelor componente si analiza structurala a planseelor, in situatii patologice. La sfarsit am realizat studii si cercetari privind investigarea si diagnosticarea unor studii de caz.

In capitolul 4 – metode si tehnici de restaurare a planseelor constructiilor de patrimoniu – am dezvoltat istoria conservarii si restaurarii constructiilor de patrimoniu, tehnici traditionale si contemporare in restaurari, atat in perspectiva secolului XXI cat si cele din Roamnia.

Am prezentat obiectivul lucrarilor de interventie, clasificarea acestora, alegerea strategiilor de intervenție, interventii si solutii asupra constructiilor de patrimoniu precum: solutii pentru asigurarea continuității traseului forțelor gravitaționale / seismice, solutii pentru remedierea neregularităților pe verticală, solutii pentru eliminarea efectelor împingerilor, solutii pentru sporirea redundanței, solutii pentru eliminarea / limitarea efectelor de răsucire de ansamblu, solutii pentru sporirea rigidității în plan orizontal a planșeelor, soluții de sporire a rezistenței la forță tăietoare, soluții de sporire a rezistenței la încovoiere, solutii de sporire a capacității de transmitere a forțelor de lunecare între placă și elementele structurii verticale si soluții de sporire a rezistenței în jurul golurilor.

Tot in acest capitol am prezentat si tehnicile de restaurare, atat cele nestructurale cat si cele structurale. Tehnici de restaurare cu elemente metalice, tehnici de restaurare cu elemente din beton armat, tehnici de restaurare cu lianti de legatura, tehnici de restaurare cu materiale compozite. Ca si in capitolele anterioare am facut si o analiza structurala asupra planseelor, dar in situatia restaurata. La sfarsit, o parte din tehnicile de restaurare au fost adoptate si prezentate in studii si cercetari efectuate in situ, in studii de caz.

In capitolul 5 – studii si cercetari experimentale privind reabilitarea constructiilor de patrimoniu – pentru a mentine si conserva integritatea structurala a cladirilor am incercat implementarea unor solutii de consolidare corecte adaptate fiecarei situatii in parte.

Patologiile care afectează clădirile vechi reflectă desigur, relația dintre construcția lor, mediul care le înconjoară, precum și condițiile de utilizare în raport cu vârsta lor. In acest capitol, am realizat diferite teste experimentale priviind reabilitarea unor clădiri care au nevoie de lucrări de reabilitare, din cauza degradării lor, intervențiilor inadecvate la care au fost supuse și la noile coduri si norme mai exigente pentru rezistența la cutremur. Experimental am realizat tehnici si metode de consolidare a zidariilor, prin camasuiala cu plase de polimeri si plase galvanizate.

Activitatea experimentală pe zidarii a cuprins două părți. Prima parte a constat intr-un test experimental pentru a evalua comportamentul în timpul unei forte seismice și pentru a evalua efectul produs asupra componentelor sale. A doua parte a vizat evaluarea caracterului adecvat și a eficienței unei metode propuse, de reabilitare cu tencuiala armata. Obiectivul testului de compresiune pe diagonala a fost acela de a determina rezistenta la rupere, tensiunea de forfecare, mecanismul de rupere si diagramele forta-deplasare iar testul de compresiune uniaxiala a fost realizat pentru a se determina caracteristicile mecanice ale zidariei, fara a se lua in considerare influenta parametrilor structurali precum zveltetea si excentricitatea.

In cazul investigarii zidariei specifice planseelor boltite, obiectivul principal al testului experimental a fost de a determina caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor din care este realizata structura de rezistenta a planseelor boltite, caracteristice constructiilor de patrimoniu. Pentru realizarea acestui obiectiv am determinat caracteristicle fizice si mecanice ale zidariilor din caramida prin metode nedistructive pentru diverse constructii de patrimoniu iar pentru verificarea si validarea rezultatelor obtinute prin metode nedistructive, acestea au fost comparate cu rezultatele obtinute prin metode distructive.

Activitatea experimentală realizata pentru consolidarea cu tiranti a planseelor boltite, a constat in evaluarea capacitatii de rezistenta si comportamentul în timpul unei forte de tractiune a ancorajelor pentru tirantii folositi la consolidara lor și in a evalua efectul produs asupra componentelor din zidarie. Obiectivele campaniilor experimentale au fost, studierea și înțelegerea comportamentului tirantilor utilizati la consolidarea boltilor, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente conlucrează împreună.

În testul pentru consolidarea boltilor cu fasii CFRP, sunt descrise rezultatele programului experimental pentru a evalua aderenta si comportamentul dintre zidaria de caramida si fasiile de polimeri CFRP cu care se va realiza reabilitarea, fără montarea de ancore sau de conectori de legatura. Armaturile din fibre de carbon sunt folosite tot mai mult în aplicațiile de inginerie civilă, datorită avantajelor lor fata de materialele tradiționale, cum ar fi înalta rezistență, greutatea redusă și rezistență la coroziune. Cea mai frecventata aplicatie, implică lipirea la exterior a fibrelor polimerice de carbon folosind rășini epoxidice. Sistemul de consolidare cu CFRP este intalnit mai ales la consolidarea podurilor dar in urma unor cercetari s-a aratat faptul ca sistemul prezinta un mare potential privind si consolidarea structurilor civile.

In capitolul 6 – Studiu de caz –Catedrala Sf. Apostoli Petru si Pavel -, este analizat nivelul de asigurare seismica si siguranta structurala a cladirii, atat in situatia existenta cat si in situatia propusa. Lucrarile de reabilitare propuse au in vedere prevederile normativului P100-3/2008, cat si ale normativului P100-1/2006, avand la baza un studiu complex asupra: conformarii geometrice a constructiei, studiul istoric, identificarea zonelor structurale vulnerabile, analiza tehnologica a componentelor cladirii (materiale si tehnologii specifice, vicii de alcatuire), identificarea tuturor degradarilor, investigatii efectuate prin cercetari nedistructive cu interpretarea acestora in situ. In cadrul studiului de cercetare am efectuat investigatii asupra degradarilor structurale de ansamblu cat si ale unor componente specifice, acestea fiind evidentiate prin inventarierea degradarilor prin relevee si materiale ilustrative.

Am analizat tehnologiile utilizate la realizarea bisericii, viciile structurale, meterialele utilizate cat si dimensiunile componentelor structurale. Toate investigatiile si cercetarile fiind necesare pentru a determina cauzele ce au dus la avarierea obictivului, caracteristicile materialelor si au contribuit la precizarea masurilor de restaurare si consolidare in vederea evaluarii gradului de siguranta al constructiei.

Tehnicile si aparatele de investigare disponibile actual, au condus la identificarea si diagnosticarea rapida a degradarilor care, au permis colectarea de date si informatii necesare pentru a evalua capacitatea de performanta a cladirii si gradul de degradare existent. Informatii obtinute prin analiza caracteristicilor fizice, mecanice si cromatice ale materialelor structurale, dupa prezentarea degradarilor, defectelor si a deficientelor, au permis determinarea cauzelor, masurile care trebuiesc adoptate si a planului de interventie si restaurare.

In capitolul 7 – concluzii si directii viitoare de cercetare- finalizez lucrarea de cercetare stintifica fiind prezentate toate rezultatele obtinute in urma analizelor documentare si a celor experimentale.

Cercetarea efectuata pe parcursul celor 5 ani de studiu a evidentiat faptul ca un diagnostic bun atribuit unei constructii de catre un specialist, conduce la alegerea unei strategii de interventie obiective si eficiente. Masurile de reabilitare si conservare adoptate asupra planseelor constructiilor de patrimoniu reprezinta o activitate sinergica a unor factori decisivi cum sunt: alcatuirea structurala initiala, stadiul de degradare al materialelor, actiunile de exploatare, actiunile extraordinare cu care s-a confruntat constructia, lucrari de inetrventie executate in timp si altele.

Planseul, element structural caracteristic constructiilor de patrimoniu

Unicitatea constructiilor de patrimoniu, cadru legislativ

Construcțiile de patrimoniu reprezintă expresia unor trăsături ale societăți (crestere economică, nivelul dezvoltat al creației, stabilitate pe plan politic) cuantificate in dimensiunea timpului. Valoarea unei cladiri de patrimoniu are o structura compozita, este armonia dintre componenta artistică, structura de material și tehnologia constitutivă, intre compoziția structurală – conformare spațială, coroborat cu evenimentele care s-au derulat la un moment dat in aceste construcții.

Clădirile de patrimoniu sunt recunoscute in Europa ca având o valoare pozitiva, nu numai culturala dar si economica – in termeni de turism, statut social si eficienta comerciala. Multe clădiri sunt monitorizate in vederea protejarii calităților unice si a caracteristicilor ce le dau valoarea lor arhitecturala, culturala si/sau istorica. In tara sunt definite ca fiind bunuri imobile, construcții si structuri situate pe teritoriul României sau în afara granițelor, proprietăți ale statului român, semnificative pentru istoria, cultura și civilizația națională și universală.

Notiunea de constructie de patrimoniu cuprinde atat creația arhitecturala izolata cat si asezarea urbana sau rurala care aduce marturia unei civilizatii anumite, a unei evolutii semnificative sau a unui eveniment istoric.

Clasificarea lor este prevazuta de Legea nr. 422/2001 care vizeaza elementele de ansamblu, cu toate ca, deosebit de interesant ar fi identificarea componentelor valorice ale elementelor structurale care sa contribuie la clasificarea in cele doua grupe A si B, in special acolo unde componentele artistice au o pondere mai mica.

în grupa A – in functie de valoare lor națională și universală;

în grupa B – in functie de importanta lor pentru patrimoniul cultural local.

Constructiile de patrimoniu apartin societatii si au o valoare arhitecturala, istorica, stintifica sau artistica, valoare ce poate fi utilizata in scopuri stintifice si educationale.

Protejarea construcțiilor de patrimoniu, convenții și carte

In contextul legii 422/2001 protejarea si conservarea unei constructii de patrimoniu este o activitate cu caracter stiintific, juridic, administrativ, financiar, fiscal si tehnic cu rol de a asigura cercetarea, conservarea, intretinerea, restaurarea, punerea in valoare si integrarea in viata culturala a comunitatii.

Fig. 2.1 – Cetatea Enisala a) – inainte de reabilitare-(www.univeur.org), b)- dupa reabilitare – (www.directbooking.ro)

Pentru interpretarea normelor si conditiilor de reabilitare si conservare a cladirilor si elementelor componente atat structurale cat si nestructurale au fost realizate conventiile si cartele care sunt alcatuite din documente, ce scot in evidenta criterii clare si limite riguroase. Conventiile, care au in vedere de multe ori principiile fundamentate de carte, reprezinta acte juridice ce angajeaza statele semnatare la obligativitatea respectarii masurilor fixate, care vor trebui adaptate la legislatiile nationale in domeniul acestora. Datorita principiilor adoptate in cadrul unor reuniuni, cartele au o importanta deosebita, cu toate ca nu implica obligatii de ordin juridic:

Declaratia Congresului de la Amsterdam 1975;

Carta europeana a patrimoniului architectural;

Conferinta de la Helsinki 1996;

Carta conservarii integrate realizata din doua parti separate;

Carta europeana a planificarii teritoriale 1983 sau Carta de la Torremolinos;

Conventia pentru salvardarea patrimoniului arhitectural european 1985 sau Conventia de la Granada;

Carta internationala pentru salvarea oraselor istorice 1987.

La nivel national exista legi si norme metodologice care reglementeaza situatia cladirilor de patrimoniu :

Legea 157 / 1997, Legea 5 / 2000, Legea 564 / 2001, Legea 451 / 2002, Legea 422 / 2001;

HGR 1258 / 2001, HGR 262 / 2002, HGR 1309 / 2002, HGR610 / 2003, HGR 1430 / 2003, HGR 493 / 2004;

OMC 2032 / 1999, OMCC 2039 / 2002, OMCC 2043 / 2002, OMCC 2086 / 2002, OMCC 2112 / 2002, OMCC 2535 / 2003, OMCC 2435 / 2006, OMCC 2260 / 2008, OMCC 2237 / 27.04.2004.

Privind expertizarea cladirilor din zidarie la nivel national exista cateva normative tehnice :

P 100 – 3 / 2008 : Cod de evaluare si proiectare a lucrarilor de consolidare la cladiri existente;

SR EN 1998:3:2005 Eurocod 8 : Proiectarea structurilor pentru rezistenta la cutremur. Partea 3 : Evaluarea si consolidarea constructiilor.

Evolutia istorica a solutiilor constructive caracteristice planseelor

Structurile portante istorice din Romania in cea mai mare parte, sunt realizate din zidarie plina masiva, cu putine niveluri si care au plansee realizate cu structuri portante din lemn sau arce si bolti din zidarie, care descarca pe zidarii. Principiile de restaurare structurala si functionala a acestor componente sunt fundamentale in sistemul de conservare integrata a constructiilor de patrimoniu, aspect care rezulta din rolul structural important pe care il are planseul in ansamblul cladirii, dar si de pastrarea componentelor valoroase, de pastrarea substantei istorice transmisa de secole.

Planseul reprezinta o componenta structurala deosebit de importanta in ansamblul unei cladiri, care cuantifica in cea mai mare parte totalitatea trasaturilor unei societati. El exprima nivelul tehnic, dezvoltarea economica si in aceeasi masura si elementul artistic al epocii.

Fig. 2.2 Utilizarea caramizii in Egiptul antic – 3000 î.Hr – (Fernando Branco)

Analiza solutiilor tehnice de realizare a planseelor pune in evidenta o adevarata evolutie a stiintei si tehnicii in acest domeniu iar componentele structurale ale acestora, materialele utilizate si tehnologiile de executie exprima clar si cuprinzator creatia stiintifica, tehnica si artistica a timpului.

Fig. 2.3-Caramizi ceramice din antichitate

Din acest punct de vedere suntem deseori motivati sa consideram planseul ca parte de constructie monument, cu toate ca el se incadreaza intr-o armonie totala cu celelalte componente structurale si functionale.

Geometria planseelor este in stricta legatura cu configuratia in plan a cladirii acoperite (forme dreptunghiulare, patrate, circulare sau forme compuse) fiind influentata de pozitia geografica a edificiului, de exigentele functionale si estetice. Planseele monumentelor istorice sunt subansambluri plane rigide la incovoiere, cu elemente principale liniare.

Fig. 2.4-Caramizi folosite in antichitate la realizarea planseelor din zidarie

Sisteme constructive ale planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu

Datorita existentei unei mari diversitati de materiale utilizate precum lemnul, piatra, produse ceramice, metalul, etc., clasificarea planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu realizandu-se in special in functie de materialele componente. Evolutia sistemelor constructive si a tehnologiilor de realizare a planseelor este in stansa legatura cu aparitia unor noi materiale de constructie.

Plansee din lemn

Datorita faptului ca este materie prima gasita in natura, lemnul a fost utilizat de om pentru a supravietuii, unelte si adaposturi. Din cauza faptului ca lemnul nu rezista in fata focului si nici a umezelii, stucturile din lemn au disparut fara urma si fara a lasa importante marturii despre utilizarea acestuia. Cu toate acestea s-au gasit amprente arheologice, ramasite ale locuintei din lemn, in estul Europei, cu circa VII milenii in urma. In schimb, uneltele de fier pentru prelucrarea lemnului găsite de arheologi, denotă faptul că din evul mediu timpuriu în branșa meșterilor lemnari au existat diferite specializări ca: strungarii, dulgherii, rotarii, tîmplarii, podarii, blidarii, spătarii, lingurarii etc.

Din analiza mărturiilor istorice și a datelor etnografice colectate pe teren și a terminologiei pieselor din lemn rezultă că străvechea îndeletnicire a prelucrării lemnului era practicată de bărbați, rămînînd una dintre ocupațiile lor de bază pentru a realiza elemente constructive de lemn ale locuințelor umane (poduri la case, costoroabă, căpriori, chingi, grinzi, tîrnaț, verandă, foișor sau tindă, balcon, frontoane, dantele și stîlpi decorativi, uși și ferestre decorative, acoperișul de șindrilă, coloane, etc.). Lemnarii se ocupau de construcția caselor și în funcție de obiectele confecționate s-au desprins un șir de meșteri specializați în împodobirea casei, confecționarea mobilierului țărănesc, ustensilelor și uneltelor de lucru, vaselor și accesoriilor de bucătărie, mijloacelor de transport terestru și acvatic, etc. Cît privește domeniile de activitate a meșterilor lemnari este interesant faptul folosirii măsurărilor pentru corectitudinea lucrărilor: folosirea măsuratului cu degetele, latul palmei, palma, pasul, cotul, cu ața.

http://www.moldovenii.md/md/section/381 15februarie 20011 -prelucrarea artistica a lemnului

Planseele din lemn au fost folosite din cele mai indepartate vremuri datorita materialului utilizat, al consumului redus de energie si al unei tehnologii si executie relativ simple. In principiu sunt realizate cu o structura simpla, din grinzi principale paralele intre ele, dispuse la distante ce pot varia in functie de diferiti factori, elemente de umplutura, podina de rezistenta si elemente de finisaj.

Fig. 2.6 – Planseu cu grinzi din lemn ecarisat

Insa la constructiile vechi construite in zonele rurale aflate in apropierea zonelor impadurite, s-a folosit lemn natural cu sectiunea rotunda, asa cum era luat din padure, fara nici o transformare. Evident, diametrul sectiunii grinzilor, depindea de lungimea lor, de deschiderile dintre grinzi, de specia lemnului utilizat si de sarcinile la care erau supuse. Mai tarziu, dupa aparitia masinilor de prelucrat lemnul au aparut si elementele structurale folosite in constructii, din lemn ecarisat.

Elementele structurale ala planseului din lemn se confectionau din copacii care, se tăiau toamna sau iarna, după căderea frunzelor si se descojeau, lăsîndu-se vîrful cu frunze ca să extragă seva din tulpina copacului. Tăierea copacilor cuprindea un șir de operații: tăierea, curățirea de crengi, cojirea, uscarea, prelucrarea. Pentru a putea lucra lemnul, după tăierea copacilor, lemnarii aveau grijă să usuce lemnul și să prevină apariția cariilor. Pentru aceasta se foloseau un șir de metode: pentru anumite scopuri lemnul se decojea, se trecea prin foc – „pîrlindu-l”, alteori îl urcau în pod și-l afumau de la 0,5 – 1 an de zile, sau îl uscau în aer liber ferit de soare pînă la 3 ani.

Fig. 2.7 – Planseu cu grinzi principale si secundare din lemn ecarisat

Din punct de vedere constructiv, planseul trebuie sa asigure conlucrarea grinzilor acestuia. Atunci cand grinzile sunt amplasate dupa doua directii, sunt intrunite criteriile de comportare tip saiba a planseului. Atunci cand grinzile sunt dispuse dupa o singura directie avand deschideri si incarcari mari, sunt necesare, uneori, elemente suplimentare de rigidizare dispuse constructiv sau pe baza breviarului de calcul.

Unele constructii sunt caracterizate prin forme si subansambluri structurale care, pe langa faptul ca reprezinta o componenta artistica, elementele structurale din componenta lor se verificau la starea limita ultima a capacitatii portante si sageata maxima produsa din incovoiere sa nu depaseasca capacitatea maxima de incovoiere a lemnului..

Fig. 2.5 – Plansee din lemn si elementele lor structurale

Este important de remarcat si modul in care se trata fixarea planseului de peretii structurali ai cladirii; cea mai simpla solutie find cea de a intruduce grinzile de lemn in interiorul zidariei in locasuri cu dimensiunile grinzilor.

Cand planseul joaca un rol important in structura de rezistenta a cladirii, cum se intampla in general in zonele seismice, se poate imbunatatii legatura dintre perete si planseu prin incorporarea unei piese metalice. Aceasta piesa metalica se introduce in perete de la exterior la interior si se fixeaza de grinzile de lemn ale palnseului in scopul de a reduce fortele de frecare si de compresiune.

Fig. 2.8 – Legaturi dintre planseu si zidarie

O alta situatie este aceea in care, in interiorul peretelui este montata o grinda de lemn, pe care se fixeaza grinzile planseului de lemn cu ajutorul cuielor.

O metoda constructiva interesanta legata de realizarea unei legaturi mai eficiente intre planseu si pereti este aceea prin care se monteaza in perete o bara de fier cu sectiune rectangulara, pozitionata in diagonala in raport cu grinzile si fixate de toate elementele pe care le intersecteaza( in a doua jumatate a sec XIX).

Plansee din caramida

Planseele din zidarie de caramida de tip bolta, s-au utilizat pe scara larga din cele mai vechi timpuri, in Romania existand atfel de solutii la constructiile realizate pana la inceputul sec XX dar cu timpul nu au mai reprezentat o solutie eficienta, din lipsa performantelor satisfacatoare. Insa pentru perioada in care au fost folosite, s-au realizat arhitecturi si forme impresionante pentru constructii, in care elementul principal de rezistenta al planseelor din caramida il constituia bolta sau cupola realizate din caramida sub alcatuiri constructive si forme geometrice diferite.

Fig. 2.9 – Planseu din caramida – bolta tip Vela

Desi argila si nisipul sunt materiale naturale, prin amestecul lor cu apa rezulta un material artificial folosit in constructii care, prin arderea lui in cuptor sau uscarea la soare in forme prismatice numit si caramida. Este un material rezistent la compresiune si umiditate fiind testat de om in miile de ani de experienta in ceramica.

Fig.2.10 – Epruvete de caramida

Cărămida este un material de construcție folosit încă din cele mai vechi timpuri iar cea mai veche formă de cărămidă a fost realizată din nămol întărit, datează din anul 7500 î.Hr. și a fost descoperită în regiunea văii superioare a fluviului Tigru. Primele cărămizi uscate de soare au fost făcute în Mesopotamia (pe teritoriul actual al Irakului), în vechiul oraș Ur, în jurul anului 4000 î.Hr. Alte exemple de civilizații care au folosit cărămida sunt egiptenii antici, romanii și chinezii. În ceea ce privește civilizația romană, există dovezi concrete care atestă utilizarea cărămizilor. Acestea sunt adesea inscripționate cu marca legiunii care a supravegheat producția lor. Arta adevarată în producerea cărămizilor poate fi văzută în varietatea mare de texturi și tratamente ale suprafeței, aspecte care reprezintă o amprentă personală a fiecărui producător.

Cărămida a fost folosită adesea chiar și în zonele în care piatra era la îndemână, pentru costurile sale reduse, dar și pentru rapiditatea cu care era mânuită. După cum se poate vedea, schimbările timpului au adus cărămida în prim plan de foarte multe ori, iar în prezent există obișnuința de a construi clădiri înalte cu ajutorul betonului și a fierului, dar cine stie daca nu va reveni si de aceasta data.

Cărămida clasică este realizată din argilă arsă sau ceramică și este folosită în construcții cu diverse tipuri de mortar. Cărămida din argilă arsă are o mare rezistență la compresiune, acest tip de cărămidă fiind atestată și verificată în timp, de mii de ani. În cărămida modernă se folosesc, pe lângă argilă, și ingredienți suplimentari, precum porțelanul sau samota, poate fi compactă (plină) sau poroasă la nivel exterior, în ambele variante oferind o foarte mare rezistență.

http://ecology.md/md/section.php?section=ecoset&id=6185

http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83r%C4%83mid caramida

Fig.2.11 – Cuptor pentru arderea caramizilor ceramice – Muzeul de Arheologie/Lisabona

Plansee din piatra

Planseele din piatra au avut un domeniu limitat de utilizare, chiar daca aceste plansee sunt foarte putin combustibile si au o durabilitate foarte ridicata. Din cauza existentei altor materiale mult mai usoare si mai usor de pus in opera, planseele din piatra au conoscut o dezvoltare extrem de redusa in tara noastra. Desi materialul de baza, roca, este un material autohton si usor de procurat aceasta trebuie sa fie prelucrata pentru a putea fi folosita iar planseul rezultat capata o greutate foarte mare in comparatie cu alte plansee, necesitand o structura foarte rezistenta pe care sa descarce. In Europa planseele din piatra au cunoscut o dezvoltare in special la constructiile cu scop de fortificatii, castele, precum si la constructii cu scop religios.

Fig. 2.12 – Planseu din piatra de tip bolta – Catedrala Sa/Lisabona

Plansee metalice

Planseele metalice au aparut odata cu dezvoltarea tehnologiei fierului din secolului XIX. In tara noastra planseul metalic s-a dezvoltat extrem de putin in realizarea constructiilor de patrimoniu, fierul fiind utilizat mai mult in combinatii cu alte materiale locale. S-au utilizat mai mult profile, de tip I, fiind folosite la consolidarea planseelor existente.

Fig.2.13 – Planseu metalic -Banca Portugaliei/Lisabona

Profilele I au fost utilizate in combinatie cu planseele de lemn, fiind folosite ca si grinzi principale de rezistenta sau au fost folosite pentru a inlocuii unele elemente si pentru a realiza unele legaturi dintre plansee si structura pe care descarca.

La noi s-au mai realizat si plansee metalice in combinatie cu caramida, formand plansee de tip boltisoare, realizate cel mai des la subsolurile cladirilor. In Europa, fierul a cunoscut un avant in constructia planseelor fiind folosit in totalitate in realizarea lor, realizandu-se adevarate opere de arta, in totalitate din metal.

Otelul, fierul a fost utilizat cu moderatie la plansee, pe o scara mai larga de utilizare fiind fierul forjat sau turnat, in principal pentru piese mici auxiliare de constructii. Fierul fiind folosit cu o utilizare mult mai importanta, la realizarea placilor metalice, cuielor, suruburilor, precum si tiranti folositi pentru a asigura echilibrul fortelor orizontale (mai ales la arce si bolti), intarirea legaturii dintre planseu si pereti si apoi in reabilitarea planseelor, ca elemente de rezistenta de tip tiranti.

Fig. 2.14 – Tiranti metalici – (Joao Appleton)

Fig. 2.15 – Tiranti metalici – constructie patrimoniu – a)degradata b)reabilitata

Plansee mixte

In secolul XIX odata cu dezvoltarea tehnologiei fierului, au aparut si planseele din lemn cu profile metalice cu sectiuni I. Utilizarea profilelor metalice de tip I a dus si la rezolvarea unor probleme privind dimensiunile mari ale grinzilor de lemn.

Fig. 2.16 – Plansee mixte din lemn cu grinzi metalice tip I

Planseele de tip boltisoare, plansee mixte, sunt realizate din profile metalice ce reprezinta elementele portante principale ce descarca pe zidurile de sprijin. Acest tip de planseu a fost agreat in eclectism si este realizat din profile metalice cu sectiunea de tip I dispuse la distante de aproximativ 1m intre ele si pe care reazema bolti cilindrice din caramida de curbura redusa. Boltile cilindrice din caramida sunt considerate elemente secundare supuse la efort axial iar grinzile metalice, elemente principale supuse la incovoiere. Profilele metalice in I sustin bolti foarte aplatizate, sageata boltii fiind de 2-3 cm si permit realizarea unor suprafete drepte tencuite pe intrados, realizandu-se un tavan plan sub sirul de astfel de bolti.

Atentie ca nu e autorul ala

Fig.2.17 – Plansee din boltisoare din caramida cu profile metalice tip I -Banca Portugaliei/Lisabona

Fig. 2.18 – Planseu din boltisoare din caramida, profile metalice si grinzi de lemn -Banca Portugaliei/Lisabona

Fig.2.19 – Planseu mixt din caramida, profile metalice si grinzi din lemn -Palatul Monserate/Sintra

Planseele cladirilor de patrimoniu sunt cele care preced utilizarea cimentului Portland și a betonului armat, si a căror construcție se bazează pe utilizarea de materiale tradiționale, cum ar fi zidărie de piatră și cărămidă, lemn și mortar de var.

Planseele boltite, subansambluri de structura caracteristice constructiilor de patrimoniu

Boltile istorice sunt subansambluri portante spatiale, rigide la eforturi axiale de compresiune, realizate din elemente de suprafata (din zidarie de caramida sau piatra).

Planseele si boltile istorice sunt structuri portante ce asigura compartimentarea pe verticala a constructiilor de patrimoniu, asigurand sustinerea subansamblurilor arhitecturale de pardoseala si totodata si protectia higrotermica si acustica. Aceste plansee sunt realizate pana in secolul XIX inclusiv din diferite materiale istorice si reazema pe subansambluri de structuri portante perimetrale – peretii portanti – si intermediare – stalpi – de sustinere a spatiilor acoperite.

Fig. 2.20 – Bolti de caramida din Suméria /Mesopotâmia – (Fernando Branco)

Astfel de bolti sunt alcatuite dintr-o parte avand structura portanta realizata drept subansamblu supus incovoierii (plansee) sau cu impingeri (bolti) si o alta parte neportanta sustinuta de prima (de finisaje, subansamblu de pardoseala si de tavan). Cateodata au si rolul de sustinere a unor elemente de structuri portante situatie intalnita indeosebi la boltile rigidizate prin arce. Conceptele geometrice si mecanice de alcatuire structurala a acestora, materialele folosite si tehnologiile de realizare constituie repere majore, bine conturate pentru localizarea in timp si spatiu a planseelor si boltilor.

Elemente privind clasificarea planseelor boltite

Defintă ca un arc extins in direcțiile axelor sale, bolta impune in prealabil o discuție despre arce – un alt element structural specific perioadei. Arcele din caramidă si piatră erau cele mai comune elemente in trecut, si au fost folosite aproape invariabil din perioada Romană cand sarcini mari trebuiau preluate. Profilul semicircular era cel mai comun, dar departe de a fi universal. Din punct de vedere structural, profilul nu este de o mare importanță, totuși, acest lucru se schimba, dacă adancimea arcului de cerc este adecvată pentru a contine o gama larga de curbe de presiune. Este de și o mai mică importanță dacă deasupra bolții mai există un arc de boltă , deoarece aceasta va modifica in mod favorabil distribuția sarcinilor care ajung la arc. Asadar bolta se constituie intr-o parte constructivă destinată să acopere un spațiu, realizată cu elemente rezultate din translarea unor arce cu trasee diferite, sprijinită pe cel puțin doi pereți laterali.

Fig. 2.21 – Bolti din caramida cu arce de piatra – Manastirea Jeronimo/Lisabona

Criterii de clasificare a boltilor.

Boltile se clasifica dupa urmatoarele criterii :

conformarea geometrica si mecanica;

materiale utilizate;

tehnologii de executie.

In functie de conformarea geometrică si mecanică, bolțile se pot clasifica astfel:

a. dupa forma conturului suprafetei acoperite se deosebesc:

rectangular (patrat, dreptunghiular, poligonal, neregulat);

curbiliniu (circular, eliptic, etc.).

b. dupa numarul curbelor directoare ale suprafetelor se deosebesc:

bolta simpla;

bolta compusa.

c. dupa complexitatea curbarii suprafetei se deosebesc:

de translatie cu curbura simpla;

de rotatie cu curbura dubla.

d. dupa numarul directiilor de descarcare se deosebesc:

cu descarcare unidirectionala;

cu descarcare bidirectionala.

e. dupa modul de rezemare se deosebesc:

deschisa;

semideschisa;

inchisa.

f. dupa modul de alcatuire se deosebesc:

fara nervuri;

cu nervuri pe intrados;

cu nervuri pe extrados.

In functie de materialele utilizate, bolțile se pot clasifica astfel:

a. pentru calote se deosebesc:

bolti din zidarie de piatra;

bolti din zidarie de caramida.

b. pentru nervuri se deosebesc:

bolti cu nervuri din piatra;

bolti cu nervuri din piese speciale de argila arsa;

bolti cu nervuri din caramida obisnuita.

In functie de tehnologiile de executie:

a. după felul zidăriilor se deosebesc:

bolți in coadă de randunică;

inelare;

in solzi, etc.

b. dupa modul de ghidare:

cu cintre si astereala pe toata suprafata boltita;

cu cintre numai in dreptul nervurilor;

fara cintre.

Caracteristici geometrice si componentele boltilor

Geometria planseelor este in stricta legatura cu configuratia in plan a cladirii acoperite (forme dreptunghiulare, patrate, circulare sau forme compuse) fiind influentata de pozitia geografica a edificiului, de exigentele functionale si estetice.

deschiderea boltii;

suprafata mediana;

sageata boltii;

linia mediana a boltii;

frotonul boltii;

nasterea boltii;

grinda canal

perete de rezemare;

element de bolta – cheia boltii;

extradosul boltii;

axa boltii;

profilul boltii;

intradosul boltii;

linia nasterii boltii;

axa cheii boltii;

rostul boltii;

fruntea boltii;

arc dublou;

cheia boltii;

cheia suspendata a boltii;

nervura patratica a boltii;

calota de bolta;

dreapta directoare a boltii;

planul nasterilor

Fig. 2.22 – Elementele constitutive ale boltilor

Fig. 2.23 – Constructia geometrica a boltii a) de tip Vela b) de tip

Fig. 2.24 – Constructia geometrica a boltii in oglinda – Muzeul Calestilor/Lisabona

Fig. 2.25 – Caracteristicile geometrice ale bolti a) pentagon b) cilindrica – (Formenti, 1893)

Prezentarea subansamblurilor de plansee boltite

Boltile de zidarie sau din piatra au fost primele plansee boltite caracteristice constructiilor monument istoric, cladirilor de patrimoniu, fiind plansee ce trebuiai sa acopere atat suprafete mici: holuri, pasaje, subsoluri, cat si suprafete mari precum sali, saloane, lacasuri de cult etc.

Fig. 2.26 – Planseu din bolti de caramida la constructii monument istoric – (Gramescu Ana Maria)

Aceasta solutie constructiva prezinta un domeniu destul de restrans deoarece prezintă dezavantaje importante:

consum mare de materiale (cărămida sau blocuri) si de manopera calificata ceea ce conduce la un cost ridicat;

inaltime mare de construcție (grosime mare a planseului);

greutate proprie mare;

execuția bolților necesita cofraje, cintre si susțineri din lemn sau metal;

necesita ziduri masive capabile sa preia impingerile date de bolta, ceea ce mărește consumul de material si implicit costul;

forma boltita a tavanului constituie un dezavantaj din punct de vedere funcțional (volume neutilizate in exploatare, cheltuieli suplimentare pentru incălzirea acestor volume etc).

Bolta Vela /Boema

Este o bolta cu suprafata partial semisfera ce descarca eforturile pe patru arce semicirculare si este folosita pentru a inchide spatii mici ca suprafata, inchideri de holuri, pasaje, spatii de trecere. Este folosita la constructiile cu stil arhitectural gotic, mai ales la sfarsitul secolului XIX.

Fig. 2.26 – Alcatuirea constructiva a unei serii de bolti – (Gramescu Ana Maria)

Tabelul nr. 1

Bolta cilindrica

Este un planseu boltit folosit din timpuri stravechi fiind o bolta in plin cintru cu arcul frontal semicircular. Denumirea ii este data dupa curba directoare ce o descrie, in Evul Mediu fiind realizata cel mai des din segmente de bolta numite si centuri sau dublouri. In decursul anilor forma de bolta cilindrica a dozvoltat noi modificari arhitecturale fiind adesea completata cu penetratii pe lateral sau cu bolti inelare semicilindrice.

Fig. 2.27 – stanga – Bolta cilindrica; dreapta – Bolta cilindrica rigidizata cu nervuri – (Gramescu Ana Maria)

Fig. 2.28 – stanga – Bolta cilindrica cu nervure din zidarie -Castelul Sf Gheorghe;

dreapta – Bolta cilindrica cu tiranti metalici – lacas de cult/Lisabona

Fig.2.30 – Bolta cilindrica – biserica Graca/Lisabona

Fig.2.31 – stanga – Bolta cilindrica cu nervuri din piatra -Panteon/Lisabona; dreapta – Bolta cilindrica -biserica Estrela/Lisabona

Fig. 2.33 – Bolta cilindrica cu penetratii – Gramescu Ana Maria

Fig.2.34 – stanga – bolta cilindrica -Catedrala Sa/Lisabona; dreapta – Bolta din lemn -biserica Loreto/Lisabona (foto autor)

Fig.2.36 – Bolta cilindrica -biserica Santa Domingo/Lisabona (foto autor)

Fig.2.37 – stanga – Bolta cilindrica -biserica Graca/Lisabona; dreapta – bolta semicilindrica inelara –configuratie axonometrica

Tabelul nr. 2

Bolta in cruce

Asa cum spune si Gramescu Ana Maria in “Repararea si consolidarea constructiilor, 2008”, este un element de structura portanta apartinand subansamblurilor de plansee boltite. Se constituie din intrepatrunderea ortogonala a doua bolti cilindrice, identice, rezultand bolta cu patru calote. Varfurile centrale se intalnesc intr-un singur punct de inchidere numit cheia boltii. Se pot realiza din atatea calote cate laturi are suprafata de boltit. Proiectiile orizontale ale calotelor sunt triunghiuri . Calotele se intersecteaza in unghi drept sau de alte valori in muchii ce apar la intrados (uneori sub forma de nervuri carora le corespund dolii la extrados). Arcului frontal semicircular ii corespunde un arc de dolie eliptic. Stabilitatea se asigura prin fixarea cheii de bolta definite anterior.

In realizarea planseului boltit, se zidesc mai intai nervurile dupa care se trece la zidirea boltii intre ele , de multe ori arcele fiind construite mai inalte decat calotele boltii. Zidirea se face de la colturile boltii, astfel incat in final arcul de dolie sa fie perpendicular pe calotele adiacente, reprezentand in acelasi timp si reazem de sustinere.

Ca si bolta cilindrica, bolta in cruce s-a dezvoltat de-a lungul timpului rezultad diferite tipuri in functie de stilul arhitectural in care a fost conceputa:

bolta in cruce romana;

bolta in cruce romanica;

bolta in cruce gotica.

Tabelul nr. 3 conform carei publicatii, autor

Bolta in cruce romana (bolta cu muchii intrande)

Realizarea boltii in cruce romana se face prin intersectia a doua bolti cilindrice cu axele intersectate perpendicular si cu diametrele egale. Cheiile boltilor formeaza linii perfect drepte orizontale, intersectate intre ele, arcele frontale au forma de semicercuri iar cele diagonale descriu jumatati de elipsa.

Fig. 2.39 – Bolta in cruce romana

Tabelul nr. 4

Fig.2.40 – stanga – Bolta in cruce romana -piata centrala/Lisabona; dreapta – Bolta in cruce romana -fortul Palmela/Portugalia

Bolta in cruce gotica (bolta in ogiva)

Este o bolta realizata cu nervuri portante din piatra sau zidarie de caramida, cu arce frontale sau dezvoltate pe diagonala. Se construieste din doua bolti cilindrice ce se intersecteaza, cu linia cheilor ascendenta sau orizontala.

Fig. 2.42 – Bolta in cruce gotica

Tabelul nr. 5

Fig. 2.43 – Bolta in cruce Gotica – Jeronimo/Lisabona

Fig. 2.43 – Bolta in cruce Gotica – Gramescu Ana Maria

În arhitectura gotică, nervura este un element profilat, cioplit în piatră, alcătuit din bolțari, făcând parte integrantă din structura bolților: pe scheletul alcătuit din asamblarea nervurilor (cruce de ogive, bolți despartite etc) se sprijină pânzele de boltă. Dimensiunile și profilul nervurii variază în funcție de fazele goticului și de aspectele îmbrăcate de acest stil în diferitele zone ale Europei. În goticul târziu apar și nervuri din cărămidă, al căror rol funcțional este practic nul, ele fiind lipite sau agățate de intradosul unor bolți semicilindrice sau cu traseu frânt, desemnând elemente pur decorative și descriind trasee foarte complicate: stelate, în rețea etc. De asemenea, nervura mai poate fi definită ca un element structural sau ornamental, formând un fel de creastă (coastă), asemănător nervurilor gotice, folosit în arhitectura modernă (structură sau finisaje) și în arta decorativă, cu scopul măririi rezistenței și eficienței unor materiale (beton, metal etc).

Publicat de Silvia Velea
in categoriile Dictionar, Arhitectura

http://www.galeriadearta.com/dictionar/nervura-1078.htm

Bolta in cruce romanica

Este construita dupa un plan dreptunghiular, pe laturile scurte cu arcele frontale pe semicerc iar pe laturile longitudinale cu arcele frontale realizate exact dupa un segment de cerc aplatizat. Este o bolta derivata din bolta in cruce, construita in stilul arhitectural raman cu linia cheilor celor doua bolti cilindrice intersectate, perfect drepte in proiectie orizontala, ascendente in plan vertical. Datorita stilului arhitectural si din punct de vedere al rezistentei, raportul laturilor nu depaseste 1.5.

Fig.2.44 – Bolta in cruce romanica -biserica Santa Caterina/Lisabona

Tabelul nr. 6

Fig.2.45 – Bolta in cruce romanica: stanga – Banca Portugaliei; dreapta -Panteon/ Lisabona

Fig.2.47- Bolta in cruce romanica -muzeul Ciado/Lisabona

Fig. 2.48 – Bolta in cruce romanica – Gramescu Ana Maria

Bolta stelata

Din punct de vedere tehnologic, se realizeaza mai intai nervurile apoi sunt zidaria dintre ele, calotele putand fi construite fara cintre si cofraje datorita nervurilor dese. Este un planseu boltit folosit pentru a acoperii deschideri mari, realizat din bolti in cruce cu calotele sectionate de nervuri dese.

Tabelul nr. 7

Fig. 2.49 – bolta stelata -Catedrala Sa/Lisabona

Fig. 2.49 – bolta stelata –Gramescu Ana Maria

Bolta in evantai

Bolta in evantai este de fapt o bolta stelata cu nervuri radiale incastrate in stalpi de sustinere, nervuri casetate cu alte nervuri ce dau si forma de evantai. Apartine stilului arhitectural gotic fiind folosita pentru a acoperii suprafete mari in stil decorativ.

Tabelul nr. 8

Fig. 2.50 – Bolta in evantai – Gramescu Ana Maria

Fig. 2.50 – Bolta in evantai – Gramescu Ana Maria

Fig. 2.51 – Bolta in evantai – biserica Jeronimo/Lisabona

Bolta in oglinda

Este o bolta folosita pentru a acoperii suprafete mari si de aceea este folosita in perioada renascentista, in realizarea frescelor si a picturilor. Este un planseu din lemn cu grinzi principale, la colturi boltita, fiind utilizat si ca pardoseala pentru nivelul superior. In cazul boltilor oglinda realizate din zidarie de caramida, partea de jos a boltii este zidita in solzi, cu penetratii, cu colturi semicilindrice iar partea de sus este zidita in coada de randunica.

Daca sageata boltii este 1/36 din lungimea diagonalei, bolta admite curbura in maner de cos foarte aplatizata, iar partea de oglinda o bolta manastireasca aproape plana. Legarea randurilor in coada de randunica la colturi se face cu ajutorul unor boltari de dimensiuni mai mari. Daca dolia de colt nu este verticala ci cu tangenta inclinata toata zidaria este realizata in coada de randunica. Zidaria este realizata pe cintre cu astereala iar liantul are rol hotarator mai ales in zona de oglinda unde rezistentele la forfecare si intindere isi spun cuvantul. De aici rezulta si interdictia de a incarca bolta.

Tabelul nr. 9

Fig.2.52 – Bolti in oglinda -Catedrala Sa/ Lisabona

Fig.2.53 – Bolti in oglinda -Palatul Ajuda/Lisabona

Bolta in segmenti

Este o bolta, deoparte si de alta cu sferturi oarbe de bolta fiind denumita si bolta cilindrica in arc frant.

Tabelul nr. 10

Bolta manastireasca

Este o bolta cu origini in bolta cilindrica, construita din patru sferturi oarbe.

Tabelul nr. 11

Bolta in plasa

Bolta in plasa este o bolta de translatie cu curbura simpla, realizata din mai multe campuri delimitate de nervuri.

Tabelul nr. 12

Fig.2.54 – Bolta in plasa -biserica Jeronimo/Lisabona

Bolta sferica – cupola

Boltile de tip cupola sunt plansee caracteristice perioadei renascentiste in special la realizarea domurilor cand se realizau cupole duble, cu tambur sau cu lanterna, pentru iluminarea spatiilor interioare. Nu in totdeauna cupola a avut forma sferica, ele fiind regasite si sub forma de arc frant, eliptica si chiar semisferica in functie de stilul arhitectural folosit si de tehnologiile de pus in opera. In multe cazuri intalnite boltile de tip cupola erau realizate din din segmente sferice si au fost utilizate deoarece faceau trecerea de la spatiul interior in forma de patrat la forma circulara cu ajutorul pandantivelor.

Tabelul nr. 13

Fig.2.55 – Bolta sferica -palatul Ajuda/Lisabona

Boltisoara – bolta pruseasca

Planseul de tip boltisoare, un planseu preferat in eclectism, este un planseu mixt compus din elemente metalice si elemente din zidarie. Principalele elemente portante supuse la incovoiere sunt elementele metalice, profilele de tip I iar elementele secundare sunt boltisoarele din caramida supuse la efort axial. Boltisoarele din caramida sunt de fapt bolti cilindrice de curbura redusa iar in anumite cazuri fiind foarte aplatizate cu sageata boltii de 3-4cm, uneori putand fi tencuite la intrados, rezultand un tavan plat. Profilele de tip I sustin boltisoarele din caramida si descarca eforturile catre structura de rezistenta fiind pozitionate paralel intre ele la o distanta inter-ax de pana la 1,2 m.

Tabelul nr. 14

Boltile moldovenesti

Bolta moldoveneasca este un sistem constructiv original care spre deosebire de solutiile tehnice bizantine si gotice ce prevedeau contraforti exteriori, de aceasta data la partea de jos a cladirii nu se iau masuri de rigidizare suplimentara, rezistenta structurala fiind data de grosimea foarte mare a zidurilor. Solutia tehnica prevede realizarea a patru arce in plin cintru care descarca pe zidaria peretilor.

Conform publicatiei “Repararea si consolidarea constructiilor”, editura Agir Bucuresti 2008 de Gramescu Ana Maria si Barbu Daniela A.M, pe aceste patru arce se ridica acelasi numar de pandantivi (ce fac trecerea de la planul patrat la cel circular), pe care se inalta un scund tambur cilindric. In interiorul acestui tambur vertical, sunt inscrise patru arce in plin cintru dispuse piezis (arcele paralele cu diagonalele patratului determinate de cele patru arce mari).

Alt sistem de boltire, cu o notă mai subliniată de originalitate, pornește de la cele patru arce în plin cintru în consolă și de la cei patru pandantivi, peste care se ridică un foarte scurt inel cilindric. Deasupra acestuia sunt situate o semisferă și opt arce, în plin cintru, egale. Intersectându-se cu o sferă și între ele acestea iau aspectul unei împletituri stelate, nervurate. Arhivoltele nervurilor stelate generează, în partea de sus, o prismă ortogonală peste care, sprijinită de opt pandantivi, se înalță o calotă sferică. La mănăstirile moldovenești constructorii trebuiau să conceapă încăperi necesare adăpostirii unui număr relativ mic de oameni, urmărind totodată ca edificiul să capete un aspect monumental. Planul bisericii era alcătuit conform ceremonialului și ritualului cultului ortodox: încăperea altarului, naos, pronaos, completat uneori cu pridvor și gropniță (camera mormintelor).

Stilul boltilor moldovenesti este caracterizat prin indepartarea punctelor de sprijin de la baza lor si prin faptul ca se pot realiza turle zvelte prin transformarea bazei din dreptunghi in patrat si mai apoi in cerc.

Tehnici de realizare a planseelor boltite

Planseele boltite fiind reprezentate sub forma de bolti au fost utilizate din vechi timpuri in: pasaje sau subsoluri, constructii de patrimoniu, crame sau beciuri.

Bolțile din caramida se executa cu grosime constanta de 1/2C sau 1C (C-grosimea corespunzătoare lungimii unei cărămizi) sau cu grosime neuniforma, mai subțiri in zona centrala si mai groase spre nasteri, unde solicitările sunt mai mari. Realizarea boltilor din caramida se bazeaza in principiu pe tehnica de tesere a caramizilor.

Fig. 2.56 – Inceputul unei bolti cilindrice

Fig. 2.57 – Teserea caramizilor pentru boltile cilindrice

Grosimea boltilor la cele cu deschideri mari este realizata prin teserea zidariei de caramida, pe mai multe randuri cu diferite tipuri de caramizi astfel incat sa se realize teserea si intre randurile verticale ale boltii.

Fig.2.58 – Sisteme de tesere a zidariei pentru boltile cu deschideri mari

Pentru boltile cu deschideri ce depasesc 5m se prevad arce din zidarie pentru rigidizarea boltilor. In functie de grosimea boltilor, acestea pot descarca direct pe ziduri sau prin console dezvoltate din zidarie.

La baza boltilor, in dreptul nasterii lor se realizeaza centuri sau grinzi din beton armat pentru a putea prelua si repartiza impingerile boltilor catre zidurile exterioare. In lipsa acestor centuri, impingerile sunt preluate prin tiranti sau contraforti.

Fig. 2.59 – Rezemarea bolților pe ziduri

a – cu grosime mai mare sau cel putin egala cu 50 cm,

b – cu grosime mai mica de 50 cm.

a – cu arce de rigidizare;

b – rezemate pe arce de zidărie si pilastri;

1 – bolta;

2 – arc de rigidizare;

3- arc de zidărie;

4 – pilastru:

5 – umplutura:

6 – pardoseala.

Fig. 2.60 – Plansee din bolti de zidărie pentru deschideri mari

Fig. 2.61 – Plansee din bolti de zidărie pentru deschideri mari

Pentru consolidarea si restaurarea planseelor boltite trebuie sa re realizeze mai intai un sistem de sprijinire a elementelor structurale si nestructurale pentru a evita eventuale prabusiri. Impreuna cu sistemul de sprijiniri se construieste si platforma pe care se va lucra la intradosul planseului si sistemul de schele. In cazul planseelor tip „boltisoare”, in cadrul tehnologiei de restaurare, se desface fiecare strat al planseului incepand de la extradosul lui; se desface pardoseala si se elimina materialul de umplutura de sub pardoseala, se decoperteaza tencuiala din zona afectata si apoi se trece la desfacerea zidariei, local sau total, pe tronsoane intre doua grinzi metalice. Dupa aceasta operatiune, zona se curata prin periere si cu jet de aer, se executa cintru de lemn ce va da forma boltisoarelor si apoi se trece la executia noii boltisoare din caramida. Pentru a se pastra forma boltilor existente, cintrul de lemn trebuie sa aiba aceeasi forma si curbura ca si boltisoarele indepartate.

Fig.2.62 – Cofrarea boltilor cilindrice cu cintre de lemn

Fig.2.63 – Cofrarea cu cintre de lemn –palatul Pena/Sintra

Fig.2.63 – Realizarea unei sprijiniri interioare la o bolta din caramida – (Gramescu Ana Maria)

Restaurarea boltisoarelor se poate realiza cu caramizile existente ce pot fi refolosite sau cu caramizi noi cu aceeasi dimensiune cu cele existente si de tip caramida plina. Dupa ce se reface zidaria si se intareste mortarul, se desface cintrul de lemn si se tencuieste la intradosul si extradosul boltisoarelor.

Curbura cofrajului va avea aceeasi forma ca si bolta care se mentine. Dupa intarirea mortarului din zidaria boltii se desface cofrajul, iar bolta se tencuieste la fata interioara si exterioara. Trebuie sa gasesc editura si autorul si sa dau un citat

http://www.scrigroup.com/casa-masina/constructii/Consolidarea-planseelor53169.php

a) b) c)

Fig.2.64 – Sisteme de ridicare si fixare a cintrelor a) cu pane, b) cu cricuri, c) cu saci si cutii cu nisip – (João Mascarenhas Mateus)

Fig.2.65 – Sisteme de cofrare a boltilor gotice cu nervuri – (João Mascarenhas Mateus)

Fig.2.66 – Cofraje pentru bolti de tip Moller – (João Mascarenhas Mateus)

Tehnici si solutii de investigare si restaurare a planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu

Investigarea constructiilor de patrimoniu

Investigarea critica – Se bazeaza pe cumularea de date informative percepute direct, in mod empiric, din documente sau analize efectuate anterior datei in cauza. In aceasta faza s-au analizat informatiile privind materialele si tehnologiile originale, conceptia structurala de ansamblu, istoria si starea de degradare, respectiv acele elemente care influenteaza comportamentul structural si pot furniza informatii utile privind mecanismul specific de avariere.

Investigarea istorica a constructiei implica culegerea de informatii privind fazele de proiectare si executie, documentatiile privind interventiile efectuate asupra constructiei in timp.

Investigarea conceptiei structurale de ansamblu se efectueaza pe baza releveului geometric al constructiei si vizeaza existenta unor sensibilitati structurale de ansamblu si ale unor componente structurale: scheme statice, marimea incarcarilor, proeminente, asimetrii, distributia maselor si a rigiditatilor, discontinuitati structurale, deschideri excesive, interventii ulterioare.

Investigarea starii de degradare cuprinde inventarierea tuturor degradarilor, materializate pe planse privind releveul degradarilor precum si material ilustrativ.

Investigarea tehnologica cuprinde descrierea constructiei din punct de vedere al componentelor tehnologice, si anume: tipul elementelor structurale, materialele si tehnologiile utilizate, dimensiunile caracteristice ale componentelor structurale, tipul legaturilor si capacitatea lor functionala, eventualele vicii de alcatuire. Releveul a fost comparat cu date anterioare furnizate prin documente publicate.

Investigarea amplasamentului influenteaza considerabil comportarea constructiei prin: morfologia si caracteristicile fizico – mecanice ale terenului de fundare, adancimea si fluctuatiile apelor freatice, caracteristicile seismice ale amplasamentului.

Investigarea experimentala (instrumentala) reprezinta realitatea materiala pe care o investigheaza – activitate deseori netipizata si nematerializata in scheme conventionale.

Tehnici, metode si aparate pentru investigare si diagnosticare

Investigatiile instrumentale prin metode nedistructive au furnizat date privind caracteristicile materialelor si continutul degradarilor, ajutand la precizarea cauzelor care au dus la aparitia mecanismului de avariere si contribuind decisiv la evaluarea gradului de asigurare al constructiei.

Fig. 3.1 – Aparatura de investigare – (Joao Ferreira)

Investigatiile efectuate au urmarit comportarea urmatoarelor probleme importante:

probleme cu caracter static materializate prin verificarea comportamentului structural al zidariei (tipul zidariei, compozitia materialelor constitutive, prezenta eventualelor discontinuitati, valoarea incarcarilor, distributia eforturilor, caracteristicile elastice ale zidariei).

probleme cu caracter higrotermic, determinarea starii de umiditate.

Practic cele doua probleme sunt intim legate, contribuind la degradarea materialelor, a comportamentului structural.

Aceste aspecte au fost investigate prin :

investigatii in laborator, pe probe prelevate.

investigatiile in situ, ce au urmarit verificarea dinamicii avariilor constatate si determinarea caracteristicilor zidariei cu privire la morfologia si omogenitatea elementelor, caracteristicile fizico mecanice ale materialelor constitutive, umiditatea elementelor de constructie.

Exista multe tehnici si metode pentru evaluarea stadiului de conservare a unei cladiri, de la cele mai simple, dar fundamentale, inspecti vizuale, pana la teste de laborator si recoltarea de probe, direct de la fata locului.

In ultimi ani am asistat la un progres priviind investigarea, cercetarea, aria de acoperire si eficacitatea metodelor nedistructive si semidistructive, iar acum este posibil sa se utilizeze o gama larga de tehnici si aparate, care usureaza investigarea constructiilor si mareste domeniul de cercetare si corectitudinea rezultatelor.

Tehnicile si aparatele de investigare disponibile actual, permit identificarea si diagnosticarea rapida a degradarilor, care permit colectarea de date si informatii necesare pentru a evalua capacitatea de performanta a cladirii si gradul de degradare existent. Informatii care, in cazul in care exista degradari, defecte sau deficiente, vor permite determinarea cauzelor, masurile care trebuiesc adoptate si a planului de interventie, conservare.

Tehnicile experimentale se pot clasifica in tehnici distructive, semi-distructive si nedistructive, incercand sa se evite tehnicile distructive atunci cand este vorba de constructii de patrimoniu istoric. Tehnicile distructive sunt de obicei utilizate în situații în care este posibil să se colecteze probe pentru testele de laborator, care sunt folosite de obicei atunci cand se demoleaza sau se reconstruieste.

Tehnici de testare nedistructive

Tehnicile nedistructive ofera rezultate suficiente pentru caracterizarea structurală completă a clădirii si sunt de obicei aplicate într-o primă faza a inspecție, obținandu-se cu ajutorul lor, informații cu privire la caracteristicile mecanice ale zidarie, deasemenea, asupra degradari materialelor si a structurii.

Astfel de teste nu necesită acțiuni invazive directe referitoare la construcție iar rezultatele obținute oferă o evaluare preliminară a caracteristicilor mecanice ale materialelor.

Testele sunt utilizate în principal pentru:

detectarea de elemente structurale ascunse, cum ar fi stalpi, arcade, structuri
de la nivelele intermediare, etc;

clasificarea materialelor și caracterizarea zonelor eterogene ale acestora;

evaluarea gradului de degradare a structurii

detectarea de goluri, fisuri interne și cavități;

evaluarea gradului de umiditate și înălțimea de crestere a capilaritatii;

detectarea degradarilor superficiale;

evaluarea indirectă a unor proprietăți fizice și mecanice ale materialelor.

Tehnica inspecției vizuale

Inspecțiea, cel mai simplu se face cu ochiul liber sau cu ajutorul unor dispozitive optice care maresc capacitatea vizuala, evaluandu-se caracteristicile geometrice ale structurii, materialele generale constituiente si simtomele patologice prezente.

Reprezentarea grafică a anomaliilor observate pot fi foarte utile, având în vedere posibilitatea de a detecta modele care conțin informații valoroase pentru a înțelege mecanismele de deteriorare. Acesta este cazul unor crăpături în pereții de fatade, fisuri deschise, neconcordanțe și aparitia organismelor biologice (prezenta plantelor, ciuperci, mucegaiuri, etc), semnale de aparitia apei in capilaritate, degradari si fisurari ale fundatiilor.

Fig. 3.1 – Senzori pentru a inregistra modul in care evolueaza fisura – (Joao Ferreira)

Tehnica ultrasonica de impuls

Această metodă a fost inițial conceputa pentru a fi utilizata pentru beton, dar s-a dovedit a fi utila si pentru caracterizarea de alte materiale, cum ar fi lemn și metal și mai recent, în caracterizarea zidariei.

Testul cu ultrasunete consta în determinarea vitezei de propagare a unui impuls ultrasonic, prin materialul de studiu, între două puncte (unul emisie și altul receptie), care permite predicții cu privire la proprietățile mecanice ale materialelor, asupra omogenitatii și eventual prezenta fisurilor, golurilor sau alte defecte. Cu cat este mai omogen si mai dens materialul, cu atat va fi mai mare viteza de propagare a undei ultrasonice.

Fig. 3.2 – Echipament pentru teste ultrasonice.

Echipamentul cuprinde o unitate centrală, unde se afla generatorul de impulsuri electrice și sistemul de afisaj. De unitatea centrală, sunt legate cele două traductoare și de asemenea, din echipament face parte si un element pentru calibrarea instrumentului.

Semnalul electric este generat în unitatea centrală și este transmis prin intermediul unui traductor de emisie, care genereaza un impuls ultrasonic. După ce trece prin material, semnalul ultrasonic este primit de către un alt traductor receptor, care il transforma într-un semnal electric. Timpul petrecut pe traseu se măsoară electronic în unitatea de măsură centrală și prin urmare, este posibil să se calculeze viteza de propagare, ținând cont de distanța parcursă.

Configuratia aparatului este urmatoarea: unitatea de afisare, doi traductori de 54 kHz, doua cabluri de lungine 1.5m, bara de calibrare, 150ml de pasta de cuplare, accesorii de trasnsport si transfer date. Principiul metodei : un emitator de ultrasunete alimentat corespunzator produce impulsuri ultrasonice care se propaga prin material. Un receptor de ultrasunete capteaza aceste impulsuri si le transforma intr-un semnal electric. Un bloc electronic permite masurarea timpului de propagare scurs intre momentul emisiei si momentul receptiei impulsului.

Fig. 3.3 – Componenta aparatului ultrasonic Tico

Există trei metodologii diferite în desfășurarea acestui tip de testare:

metoda directă, în care traductoarele sunt aliniate pe laturile opuse ale elementului de măsurare. Această metodă are drept scop evaluarea caracteristicilor de rezistență mecanică, omogenitatea și detectarea de discontinuități.

metoda semidirecta în care traductoarele sunt dispuse pe laturile elementului perpendiculare una cu cealalta. Aceasta metoda este folosita in general cu aceleași scopuri ca metoda directă si se aplica atunci cand nu este posibila amplasarea traductoarelor pe laturile opuse.

metoda de suprafață sau indirecta, in care traductoarele sunt plasate pe aceeași față a elementului care urmează să fie măsurat, pe orizontală sau verticală. Această metodă se aplică în primul rând pentru a determina adâncimea fisurilor .

Din testarea cu ultrasunete este posibil să se obțină următoarele informații:

estimarea modulului de elasticitate și rezistență la compresiune;

omogenitatea caracteristicilor materialelor constitutive;

prezența fisurilor in material;

prezența și efectele anterioare consolidarii.

In cazul materialelor, cum ar fi caramida, pot fi găsite relatii dintre viteza de propagare a ultrasunetelor prin material, cu modulul de elasticitate.

Tehnica cu tomografia sonica

Aceasta metoda utilizeaza principiile testului sonic, descris mai sus, dar este mult mai elaborata in procesarea si analiza rezultatelor de propagare a undelor sonice, prin furnizarea unei harti detaliată a distribuției vitezei a undelor in sectiunile plane ale elementelor constructiilor.

Metoda constă în înregistrarea timpului realizat de impulsurile sonice pentru a parcurge traseul definit cu direcții diferite, prin sectiunea studiata.

Secțiunea transversală a unui element de beton sau zidarie, este sectionata de o plasa dreptunghiulară, a cărei mărime depinde de distanța dintre două puncte adiacente de transmisie sau receptie iar calculul vitezei se face prin inversarea timpului de propagare și presupunând că intr-un câmp neuniform, impulsurile sonice nu se propaga dupa o linie dreapta ci dupa o linie curba, ca urmare a refracție.

Fig. 3.4 – Rezultatul unei inspecti tomografice – ( )

Rezultatul observatiilor și a măsurătorilor sunt înregistrate pe o hartă a distribuției vitezei de propagare a sunetului, care permite identificarea omogenitatii și zonele cu rezistenta scazuta. O îmbunătățire remarcabilă a calitatii rezultatelor acestui test poate fi obținută prin analizarea caracteristicilor înregistrate de amplitudinea și frecvența semnalului retransmis printr-un proces de "atenuare tomografica". Acest proces se bazează pe conceptul de atenuare a radiatiei prin materie.

Realizarea acestui tip de testare necesită o experienta mare pentru cei care furnizează acest serviciu, limitand astfel utilizarea lui. Acest test este utilizat în principal în structurile de beton, dar recent a fost utilizat în analiza structurilor vechi de zidărie.

Tehnica vitezei impulsurilor mecanice din zidărie

Aceasta tehnica se bazează pe generarea unui impuls sonor intr-un punct din structura (emitator) și captarea acestuia la un alt punct (receptor), înregistrarea timpului (și calcularea vitezei), de propagare a impulsurilor este un raspuns al rigiditatii materialului. Impulsurile de joasă frecvență sunt induse prin lovirea zidarie, cu un ciocanel iar semnalul este captat de receptori, care pot fi poziționati în locații diferite. În prezența golurilor, reflectia undelor care sunt produse, duce la reducerea semnificativa a amplitudinii și creșterea semnificativă a valurilor, a timpului de propagare, care permite detectarea golurilor din interiorul materialului sau de evaluare a omogenitatii.

Echipamentul folosit cuprinde un generator de unde, de tensiune, un ciocan sau un instrument calibrat, un accelerometru receptor și dispozitiv de inregistrare care inregistreaza impulsul initial si unda captata.

La aceasta metoda se pot aplica trei metodologii diferite:

metoda directă, în care punctul de impact al ciocanului și accelerometru sunt aliniate pe părți opuse ale elementului care urmează să fie măsurat. Această metodă are drept scop evaluarea caracteristicilor de rezistență mecanică, omogenitatea și detectarea discontinuitatilor din material.

metoda semidirecta unde punctul de impact al ciocanului și accelerometru sunt plasate pe fetele elementului perpendiculare intre ele. Această metodă este utilizata, în general, cu aceleași scopuri ca si la metoda directă, dar se aplică, în imposibilitatea de a pune traductorii ca in metoda directă.

metoda indirectă sau de suprafață unde punctelede impact ale ciocanului și ale accelerometrului sunt plasate pe aceeași față a elementului care urmează să fie măsurata, dupa cu o linie verticală sau orizontală. Această metodă se aplică în primul rând pentru a determina adâncimea de fisuri.

Tehnica de explorare cu radar

Numita de asemenea, cu radar de penetrare, georadar sau GPR, se bazează pe emisia si inregistrarea de unde electromagnetice de înaltă frecvență și pentru detectarea caracteristicilor constructive diferite, deficiențele și de asemenea defectele ascunse.

În general, sistemul de radar de inspectie geotehnică este compus dintr-o unitate de control și de generator de semnal, cu una sau mai multe antene, cu frecvențe de 20 MH pana la 2 GHz, un sistem de poziționare și un calculator pentru determinarea rezultatelor și prelucrarea datelor în timp real.

Viteza de propagare a undelor electromagnetice si producerea ecourilor este direct legată de proprietatile dielectrice, care pot fi corelate cu proprietatile mecanice ale materialelor.

Fig. 3.5 – Explorare cu radar pe un planseu cu doua straturi – ( )

Funcționare de bază a georadarului consta in emiterea de impulsuri electromagnetice de înaltă frecvență și de scurtă durată (0.5ps – 5ps), printr-o antena de transmisie, precum și citirea ecourilor produse în structura materialului care urmează să fie investigat. Indiferent de poziția antenei, se emite un număr mare de impulsuri și ecourile produse sunt citite de antena de recepție, care înregistrează valorile corespondente amplitudinii finale rezultând un sir de valori succesive, constituind o radargrama.

Analiza radargramei permite identificarea discontinuitatilor si golurilor din interiorul materialelor, in urma unei calibrari corecte in functie de rigiditatea materialului.

Tehnica de termografie

Termografia se bazeaza pe principiul că, toate corpurile emit radiație termică, fiind emise radiații dependente de caracteristicile termice ale obiectului.

Termografia în infraroșu consta in captarea zonelor calde (termograme) nevizibile cu ochiul uman, ci doar cu ajutorul unei camere de termoviziune, care permite identificarea unor tipuri diferite de anomalii, cum ar fi fisuri și goluri și pentru a detecta diferențele dintre materialele din interiorul zidurilor.

Fig. 3.6 – Exemplu de termograma- (Vítor Cóias) Fig. 3.7 – Camera termografica – ( )

O camera de termoviziune este constituita din termocupluri de control al temperaturii si un dispozitiv de înregistrare si stocarea a termogramelor.

Analiza evaluarii calitatii termice a anvelopei cladirii își propune să identifice și sa diagnostigheze anomaliile si patologiile de origini termice ale constructiilor dar și alte patologii constructive (spații goale, fisuri, crapaturi, etc.) si permite formularea de acțiuni de remediere sau de reabilitare .

Prin termografie este posibil să se analizeze:

comportamentul termic al clădirilor (inclusiv identificarea puntilor termice)

pierderile de căldură excesivă în punctele singulare;

zonele neizolate din exterior;

infiltratii sau aparitia umiditatii;

fisuri structurale;

goluri și fisuri;

intreruperi ale materialului constitutiv;

localizarea elementelor structurale incorporate in pereti;

localizarea instalatiilor interioare;

Termografia are totuși o limitare: adâncimea și grosimea anomaliei detectata nu poate fi determinata, iar această abordare ar trebui să fie completată cu alte teste (de exemplu, radar), pentru a aborda această slăbiciune.

Tehnica duritatii superficiale

Sclerometru este un dispozitiv care permite in situ într-un mod simplu, determinarea rezistentei la compresiune a zidăriei și evaluarea omogenitati materialului.

Metoda mecanica pentru determinarea duritatii suprafetei prin intermediul sclerometrului este una din metodele nedistructive. Principiul metodei se bazeaza pe relatia care exista intre forta necesara ruperii la compresiune si duritatea suprafetei materialului, prin masurarea energiei elastice remanente.

Principiul de functionare : masurarea reculului unui ciocan care loveste suprafata de testat. Echipamentul este format dintr-o masa mobila ce are o anumita energie initiala, ce loveste suprafata unui bloc. In urma impactului are loc o redistribuire a energiei cinetice, astfel incat o parte este absorbita de material sub forma de energie plastica sau energie de deformatie permanenta, iar alta parte este returnata masei mobile care va suferi un salt (recul) proportional cu energia ramasa. Conditia esentiala este ca masa blocului sa poata fi considerata infinita in comparatie cu cea a corpului mobil. Pentru determinarea rezistentelor la compresiune, rezultatele testelor sclerometrice trebuie sa se realizeze la aproximativ 5cm una de cealalta.

Fig. 3.8 – Sclerometru pendular – ( )

Sclerometrul mecanic Echta 1000 are o energie de impact de 2,207N/m.

Fig. 3.9 – Componenta Sclerometrului mechanic

Tinand cont de pozitia sclerometrului, vertical sau orizontal, in functie de indicele aparatului si calibrarea sclerometrului , se va determina valoarea rezistentei de compresiune a materialului testat. Exista un tip de sclerometru diferit, pentru estimarea rezistentei la compresiune a fiecarui material.

Fig. 3.10 – Sclerometrul mecanic- ( )

Tehnici de testare semi-distructive

Tehnicile nedistructive de testare descrise mai sus nu permit cuantificarea în mod direct a parametrilor care caracterizează comportamentul mecanic al materialelor constitutive din structuri.

In schimb, tehnicile distructive oferă o vedere calitativa a componentei structurale și cuantificarea rigiditati sale globale, dar în cazul în care avem nevoie de informații mai detaliate trebuie sa apelam la mai multe teste riguroase, care sa includa si degradarile clădirii.

În cazul clădirilor vechi, utilizarea unor astfel de teste ar trebui să fie limitate și ar trebui ca efectele incercarii sa fie cat mai mici, eliminate sau reparate la sfârșitul intervenției.

Tehnica de carotaj

Aceasta metoda consta in extragerea de probe, denumite carote, din punctele reprezentative ale construcție pentru teste de laborator, în scopul de a evalua proprietățile mecanice, fizice și chimice ale materialelor. Sunt in general efectuate, asupra probelor extrase, teste de rezistenta si de deformabilitate sub efectul compresiunii si tractiuni.

Gaura care rezultă din această operațiune poate fi utilizata în alte teste și inspecții, cum ar fi boroscopia, teste sonice și testarea cu dilatometru.

Carotele se extrag cu o masina de taiere rotativa dotata cu dinți de diamant și extracția acestora trebuie să se facă fără a induce perturbări mari în structura de rezistenta. După încercări, golul ramas poate fi umplut cu un material similar cu cel extras, în scopul de a minimiza impactul vizual al intervenției.

Fig. 3.11 – Tehnica de carotaj – (Vítor Cóias)

Aceasta tehnica sa dovedit a fi importanta în situații, cum ar fi ziduri duble formate din doi pereti paraleli, unul exterior si altul interior, iar la mijloc umplut cu materiale inerte, de o mare varietate (pietriș, pietre, pământ, bucăți de cărămidă și țiglă, etc), constituind un material de o mare diversitate. Aceasta tehnica este de asemenea importanta în evaluarea caracteristicilor fundațiilor, în special celor din piatra, folosind în acest scop un echipament edecvat.

Tehnica de extragerea a unei probe elicoidale

Această metodă este realizata, în situ, rezistenta opusa la extragerea zidariei cu mortarul fiind o metoda indirecta a rezistenței la tracțiune. Pentru o interpretare corectă a rezultatelor acestui test, în special pentru a calcula rezistența la tracțiune a mortarului este nevoie de rezultate de calibrare.

Fig. 3.12 – Echipament de extragere probe – (Vítor Cóias)

Echipamentul necesar pentru aceasta testare, este un burghiu, o mașină de găurit, cu mai multe ancore, accesoriile aferente si un dispozitiv de extragere.

Tehnica cu boroscopul

Boroscopia este o tehnica intrusiva, bazata pe utilizarea unui instrument optic, boroscopul, care permite vizionarea in interiorul zidărie asupra caracteristicilor sale, eventuale cavități interne, propagarea fisurilor interne și deschiderea lor.

Boroscopul este o tijă subțire, prevăzut la capăt cu un obiectiv cu lentile in interiorul unei prisme.

Tija conține si o sursă de alimentare cu un fascicul de lumină, care permite vizualizarea cavitatilor mult mai eficienta. Imaginile sunt înregistrate de un aparat foto sau o camera atasata la borescope prin adaptoarele proprii.

Fig. 3.13 – Echipamentul Boroscop – ( )

În general, sunt folosite fisurile existente pentru a introduce borescopul, dar atunci când acestea nu sunt suficient de mari, este necesar să efectueze unul sau mai multe orificii de control (aproximativ 10 mm în diametru). După montarea sistemului, se conecteaza sursa de lumina pentru a se face observarea. Folosind această tehnică, se poate observa starea interioară a parametrilor materialului, astfel obținandu-se informații cu privire la gradul fisurarii interioare si degradarea interioara a materialului.

Tehnica cu dilatometru

Aceasta tehnica permite evaluarea directa a modulului de elasticitate in interiorul zidurilor, avantajos in cazul peretilor traditionali de zidarie, deoarece este capabila de a evalua comportamentul unei fractiuni speciale a peretelui.

Fig. 3.14 – Echipamentul Dilatometru – ( )

Pentru realizarea testului se efectuează un locas cilindric (de obicei dupa tehnica de carotaj), în care se introduce o sonda prevăzută cu un corp rigid cilindric înconjurat de o membrana de cauciuc.

Ulterior, apa este pompată prin interiorul sondei realizandu-se o presiune in interiorul locasului.

Se inregistreaza presiunea din interiorul locasului cilindric și deformarea transversala a forajului (în funcție de cele patru direcții la 45 ° una fata de cealalta și perpendiculare pe axa forajului). Se trece apoi la determinarea modulului de deformabilitate a materialului.

Tehnica cu cric, vinci

Testul cu cricuri plane permite evaluarea in situ si analiza corecta a unor caracteristici mecanice ale zidariei, cu un efect distructiv redus si se realizeaza prin introducerea unor cricuri cu grosimi reduse in rosturile sidariei sau in locasurile realizate special in acest scop.

Fig. 3.15 – Scheme cu cricuri plane – ( )

Această tehnică, determină starea de tensiune locala din interiorul peretelui si estimarea modulului de elasticitatea si capacitatea de rezistenta la compresiune a zidăriei studiata.
Cricurile plane pot avea forme, dimensiuni si grosimi diferite fiind realizate din foi din otel, sudate inte ele pe margine, cu doua proturi hidraulice, dintre care unul este pentru scurgere.

starea de tensiune locala trebuie să fie uniformă;

zidaria din jurul zonei testate, unde se va introduce cricul, trebuie sa fie omogena;

zidăriea trebuie sa se deformeze simetric;

tensiunea aplicată asupra zidariei de cric trebuie să fie uniforma;

chiar daca zidaria ajunge intr-o regiune elastica, nu trebuie sa apara daune ireversibile in zidarie.

Teste cu cricuri plane simple

Testele simple, în care se utilizează doar un cric plan, servesc pentru a determina tensiunea instalata în pereții de zidărie. Testul se bazeaza pe măsurarea deformarii care rezultă din eliberarea de tensiune în perete, urmată de deformarea masurata ca urmare a presiuni realizata de cricul plan.

Acest test se efectuează după cum urmează:

inainte de a efectuarea fanta în zidărie, se pozitioneaza mirele si se masoara distantele corespunzatoare;

se efectuează fanta din zidărie și se înregistrează din nou, distantele dintre mire;

este introdus in fanta, cricul plan și se aplică creșterile treptate de presiune până la distanța inițială dintre mirele deja fixate .

Se inregistreaza apoi, nivelul final de presiune, care reprezinta valoarea tensiunii existente din zidarie.

Fig. 3.16 – Test cu cric simplu

Teste cu cricuri plane duble

Testul cu cricuri plane duble este folosit pentru a determina modulul de elasticitate și capacitatea de rezistenta la compresiune a zidăriei.

În acest test sunt utilizate doua cricuri plane pozitionate intre ele, astfel ca peretele dintre cricuri sa fie "izolat", de zidaria din jur, formand un fel de proba care se afla intr-o stare de tensiune nula, până în momentul în care începe presurizarea cricurilor.

Sunt pozitionate mirele în zidărie între cele două cricuri plane și începem să crestem presiunea in cricuri, înregistrand variațiile distanțelor dintre mire.

Testul este, de obicei, oprit atunci când apar primele fisuri în zidărie, nu se lasa pana la rupere, estimandu-se rezistenta la compresiune a zidariei in functie de graficul curbei de deformare.

Cu toate acestea, în unele cazuri, se poate ajunge la ruperea zidariei dintre cricuri, care se manifesta prin lipsa de reacție la aplicarea tensiunii din cricuri.

Fig. 3.17 – Test cu cricuri duble

În timpul încercării se pot efectua mai multe cicluri de încărcare / descărcare, de obicei, cu o creștere treptată a nivelurilor de tensiune (cu creșteri constante), facandu-se citiri la fiecare nivel de tensiune. Bazandu-ne pe curbele obtinute se poate determina modulul de elasticitate pentru fiecare interval de tensiune.

În Tabelul 3.1 sunt prezentate tipurile de metode nedistructive actuale, obiectivele urmarite și domenii de aplicare.

Tehnici de restaurare nestructurala a planseelor

Reabilitarile nestructurale sunt importante pentru performanța și durabilitatea constructiilor, în special atunci cand sunt afectate de umiditate (condens,infiltratii). Tehnicile nestructurale de reparații sunt în esență prezentate prin repararea de anomalii asociate cu umiditatea.

Masuri de scadere si eliminare a umiditatii.

– prin creerea barierelor chimice;

– prin introduceri de bariere impermeabile

– prin inlocuirea sau diminuarea secțiunii absorbante;

– prin realizarea de zone de drenare;

– prin realizarea unor tuburi prin care sa se ventileze zona afectata

Fig. 4.1 – Bolta degradata de umiditate – (Joao Ferreira)

Formarea de bariere chimice se face, introduc prin cadere libera (difuzie) sau prin injectare printr-o presiune mai mica de <0,4 Mpa, cu produse corespunzătoare împotriva cresterii umiditatii.

In functie de fiecare situatie imparte, se pot injecta produse hidrofuge de tip silicati, siliconi sau produse de umplutura precum rasinile epoxidice, gelurile de acrilamida si silicatii alcalini.

Fig. 4.2 – Bariera chimica – (Joao Ferreira)

Pentru dezumidificarea zidariei, prin scaderea capilaritatii, se fac insertii de bariere impermeabile, prin taieri mecanice direct in zona afectata. Inserarea barierei se face numai pe orizontala si se aplica pentru a stopa permanent procesul de umezire. Mai intai se delimiteaza zona degradata si se curata tencuiala de pe aria ce urmeaza a fi tratata apoi se stabileste adancimea de taiere si inclinarea cu care se va taia zona respectiva. Se taie mecanizat zona, se curata cu peria si cu jet de aer, se introduc barierele de impermeabilizare (tije bituminoase,foi din polietilenă, foi din rășină de poliester si fibre de sticlă, plăci din oțel inoxidabil, mortar cu lianti sintetici) si se reface zidaria.

Pentru dezumidificarea zidariei din planseele boltite, aceasta metoda se poate pune in aplicare doar daca zidăria se aflata in stare bună de conservare cu nici o problema din punct de vedere structural sau la zidaria nestructurala. In zonele de risc seismic, prin introducerea unei zone de descontinuitate intre materiale poate provoca deplasari diferentiate ale zidariei. Procesul de taiere si insertii de bariere produce vibratii in structura de rezistenta si necesita ecipe specializate cu experienta.

Unul din factorii principal al aparitiei umiditatii este si fenomenul de condes. In cazul planseelor, acest fenomen apare atunci cand sunt diferente mari de temperatura intre intradosul si extradosul lor, cand zonele nu sunt protejate termic si cand nu exista o ventilatie corespunzatoare. Pentru a evita fenomenul de condens pe fețele interioare ale zidărie, putem corecta conditiile din mediul ambiant:

temperatura camerei sa fie mai mare prin introducerea unui sistem de încălzire corespunzator, avand grijă să nu se foloseasca încălzire cu combustie, în aceste situatii fiind eliberate mari cantități de vapori de apă;

scăderea umidității relative prin imbunatatirea ventilarii spatiilor (corectarea eventualelor deficiențe în sistemul de circulare a aerului , instalarea unor dispozitive mecanice de ventilatie sau realizarea unor fante speciale in partea de sus a peretilor exteriori);

reducerea pierderilor de caldura prin izolarea termica a peretilor pe interior sau exterior.

Masuri pentru infiltratii in plansee:

– barierele fizice și chimice la extrados;

– membrane hidroizolante;

– montarea de dezumidificatoare de aer;

– crearea de straturi impermeabile.

Pentru a impiedica infiltratiile se introduc bariere fizice-chimice prin injectari, pe exteriorul zidariei, injectari (cu rasini hidroactive, pe baza de poliuretan), realizate la diferite niveluri cu ajutorul unor tuburi speciale pozitionate la distante intre 20-25cm.

Fig. 4.3 – Injectari cu rasini hidroactive – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Aplicarea membranelor hidroizolante sau emulsiilor de bitum sunt solutii care nu rezolva in totalitate procesul de umezire, deoarece nu intrerupe patrunderea apei in capilaritate, umezeala manifestanduse in afara barierelor impermeabile.

Aplicarea tencuielilor dezumidificatoare in unu sau doua straturi ( avand la baza produse de impermeabilizare si sau hidrofuge), pastreaza un aspect bun pentru o lungă perioadă de timp iar posibilitatea de a fi atacate de umiditate este redusa, acestea nu au capacitatea de a se dizolva in apa.

Tencuielile dezumidificatoare se aplica la boltile din zidarie cu un nivel scazut de umiditate, cand se creeaza bariere chimice si se aplica la partea inferioara a zidariei in zona nasterii. Se aplica si la boltile predispuse la umiditate, dupa ce au fost elimitate toate sursele de apa.

Fig. 4.4 – Aplicarea de emulsi bituminoase – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Procesele cu rol de a masca zonele cu umiditate, sunt procese destinate sa corecteze anomalii minore sau alte interventii care au avut o eficienta slaba. Aceste procese nu actioneaza direct asupra cauzei fiind considerate procese provizorii nestructurale (interiorul planseului ramane umed). Aplicarea unui strat paralel cu cel afectat, trebuie sa fie montat la o anumita distanta ca sa creeze o perdea de aer pentru ventilatie si sa fie prevazut la baza cu un sistem de drenaj. Poate fi din prefabricate, gips-carton, panouri din lemn sau placi din polistiren.

Aplicarea unor materiale impermeabile se realizeaza prin aplicarea unei folii anticondens pentru a impiedica patrunderea umiditatii, fiind necesar sa se stabileasca si un sistem de colectare a apei.

Masuri pentru combaterea agentilor biologici

Mucegaiurile care se dezvoltã în rosturile zidãriilor de cãrãmidã se vor elimina prin:

rezolvarea prioritarã (schimbare/tratarea) a materialului infestat din zonã;

curãtarea zidariei, de vegetatia parazitã (prin rãzuire) si aplicarea de bioacizi (fungicizi precum acidul boric, preparatele speciale de firmã);

înlocuirea mortarului infestat de fungi;

sterilizarea zonei de zidãrie infestate de fungi prin supraîncãlzire (chiar cu flacãrã).

Mucegaiurile pot rezista si pana la 10ani, de aceea tratamentul antimucegai se va repeta iar dupã efectuarea tratamentului se vor asigura conditii climatice (temperaturã, nivel de umiditate, iluminare) pentru a nu favoriza reaparitia mucegaiului.

Masuri pentru combaterea sarurilor daunatoare

Zidaria este foarte receptiva la saruri solubile. O sare solubila ajunsa in structura zidariei formeaza saruri ale unui metaloid si acid. Aceasta ultima componenta poarta denumirea de anion si reprezinta elementul principal pentru determinarea proprietatilor sarurilor cu care vine in contact zidaria. In principal acestea pot fi cloruri, sulfati, nitrati.

Comparativ cu umiditatea, sarurile solubile sunt mult mai daunatoare, in multe situatii le gasim actionand simultan cu umiditatea zidariei generata de diverse cauze, faciliteaza aparitia sarurilor solubile care actioneaza functie de temperatura, de caracteristicile materialelor si altele. In acest context, metoda de aplicare a unor pelicule pe zidariile din caramida trebuie foarte bine studiata si cercetata; chiar si produsele care se aplica pe baza de tencuieli trebuiesc adoptate dupa o prealabila analiza a modalitatii in care solutia de reabilitare elimina neajunsul si nicidecum nu cosmetizeaza pe o perioada redusa de timp. Sistemele de asanare si restaurare bazate pe solutii de suprafata aplicabile zidariilor ofera o serie de avantaje legate in principal de tehnologia simpla, de cosmetizarea suprafetelor, dar ridica probleme importante in ceea ce priveste masurile care trebuiesc luate in prealabil pentru eliminarea cauzelor, pentru neutralizarea suprafetelor, pentru aducerea la parametrii caracteristici de comportare fizica ori chimica a materialului constitutiv.

Pe de alta parte, sarurile in stare cristalina pot inmagazina molecule de apa care, in functie de temperatura, pot fi eliminate, modificand volumul. Procesul de retinere, respectiv eliminare a apei, se numeste hidratare sau deshidratare (in functie de caz). Constructia poate fi afectata de umiditate prin diferite zone, de diferiti factori, cum ar fi : difuzia vaporilor de apa; umiditatea higroscopica; apa in condensare; ploi in aversa; apa care stropeste; apa de suprafata; apa de infiltratii plus saruri diluate; umiditatea solului.

Procedura de aplicare a cataplasmelor pentru desalinizare se poate aplica la zidãriile din cãrãmidã. Mai modernã si mai eficientã pare a fi aplicarea tencuielilor “de sacrificiu”, cu rol special de “asanare” a sãrurilor din zidãrii. Aceste produse (gata preparate de fabricã sub formã uscatã) au specifice dupã amestecarea cu apã, punerea în operã si întãrire, volumul ridicat de pori si hidroscopicitatea ridicatã, la fata în contact cu zidãria. Astfel, apa din zidãrie, cu sãrurile dizolvate, va migra spre exteriorul tencuielii temporare.

De dat citate si referinte

Cea mai buna varianta pentru combaterea sarurilor daunatoare este aceea de asanare si restaurare a zidariei atat la interior cat si la exterior, cu tencuieli mult superioare fata de cele conventionale, de tip decorativa structurata si vopsele si cu finisaje hidrofobe si permeabile la vapori. Se pot aplica manual sau mecanizat si nu contin produse nocive, fiind compatibile cu materialele structurale, asigurand o protectie pe timp indelungat.

Solutii pentru protejarea zidariei de caramida

Prin interventii asupra planseelor de zidarie putem enumera: curatarea, consolidarea elementelor de zidarie, protecția (impermeabilizarea), reparatii (lipiri, injectari ale fisurilor) substituiri (elemente degradate, fier corodat) și întăriri (pentru incarcari proprii și acțiuni seismice). După tratamente de curățare și / sau consolidare a zidariei, continua sa rămâna expusa la agentii corozivi si la cei poluanti.

Curatarea suprafețelor este o operațiune foarte complexă și delicată, necesitand o analiză atentă a imaginii patologice generale, o înțelegere profundă a naturii de degradare și starea de consistență fizică și materială a elementelor. Nu exista metode eficiente de curățare și nedăunătoare indiferent de modul în care acestea sunt aplicate: alegerea facuta trebuie să fie studiata cu atenție în fiecare caz in parte iar alegerea corecta a tehnicii de aplicare si executare trebuie sa fie incredintata unui personal calificat si cu experienta.

Ca masuri preventive se pot enumera:

Eliminarea sau reducerea la minimum a acțiunii agenților de deteriorare (agenți de mediu, agenti biologici);

Aplicarea de tratament pe suprafață, de protecție (chimie fizică);

Inspecția și aplicarea proceselor de ingrijire si protectie adecvate.

Fig. 4.5 – Degradarea tencuielii zidariei – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Masuri de impermeabilizare a zidariei planseelor boltite

Protecția stratului de la suprafața zidariei este un proces folosit inca din antichitate. În acele vremuri, s-au apelat la utilizarea de substanțe rezistente la apa, cum ar fi uleiuri, grăsimi animale și ceară. Sunt folosite produse sintetice, uneori amestecate cu fungicide si insecticide pentru a proteja impotriva atacurilor agentilor biologici.

Suprafetele ce vor fi impermeabilizate trebuie să fie curate și fără fisuri. Aceste produse se aplică în mod normal ca o vopsea (cu pensula sau prin pulverizare la presiune scăzută), care formează un strat subțire de protecție împotriva umezelii și a poluanților atmosferici iar după 48 de ore și dacă rezultatele sunt satisfăcătoare, se trece la aplicarea celui de al doilea strat.

Suprafetele tratate nu trebuie să prezinte modificari majore in aspectul vizual și produsul aplicat nu trebuie sa impiedice complet schimburile între material și mediu exterior, trebuie sa asigure permeabilitate la vaporii de apa.

Fig. 4.6 – Impermeabilizarea zidariei de caramida– (Joao Ferreira)

Aceste tratamente au o durată de viață limitată și trebuie să fie reînnoite periodic. Acțiunile periodice de întreținere reduc producerea degradarilor și in acelasi timp cresc durata de viață a clădirilor si se pot face prin inspecții periodice (vizuale) la obiectiv și teste atunci când este necesar si prin îndeplinirea regulată a sarcinilor mici de rutină: conservarea acoperișurilor și a sistemelor de evacuare a apei, repararea, reinoirea tratamentelor de protectie.

Fiecare caz este unic și nu ar trebui să fie abordat ca o regulă generala, trebuie să se realizeze teste si incercari, efectuate pentru a testa eficacitatea tehnicilor alese (în special de curățare și de protecție).

Orice intervenție trebuie să respecte următoarele principii: să fie reversibilă, să nu submineze o intervenție viitoare, sa nu produca nici o schimbare a aspectului vizual, să se faca teste, să mențină dovezile istorice, intervenție minimă și stabilitatea la agenti chimici.

Tehnicile de reparații și de armare sunt utilizate atunci când se doreste a restabili nivelul inițial de performanță a structurii și creșterea capacității portante a structurii initiale.

Tehnici de restaurare structurala a planseelor

Restaurarea structurala a planseelor implica interventii asupra unur anumite elemente avariate grav sau foarte grav, intr-un numar limitat, avand un caracter de restaurare individuala. Restaurarea de ansamblu a planseelor se poate realiza ori prin modificarea sistemului structural existent ori prin mentinerea acestuia.

Intervențiile de consolidare individuală au ca scop eliminarea uneia sau mai multor deficiențe de dimensionare / alcătuire pentru un număr redus de ansambluri / elemente structurale. Intervenția de restaurare individuală a unui element structural este precedată, în toate cazurile, de o intervenție de tip reparație pentru restabilirea continuității aparente a zidăriei.

Intervențiile de restaurare de ansamblu au ca scop eliminarea uneia sau mai multor deficiențe de alcătuire de ansamblu și includ și consolidarea individuală a unui număr important de elemente structurale.

A se da referinta cartea de arhitectura

Procesul de restaurare a planseelor urmareste indepartarea totala sau partiala a defectelor de alcatuire a structurii sau a elementelor structurale, refacerea proprietatilor de rezistență și deformabilitate ale materialelor de construcție datorată acțiunilor fizice, chimice și biologice.

Restaurarea se poate face cu elemente noi din beton armat, cu elemente metalice sau cu materiale compozite iar in cazul restaurarii rezistentei zidariei, prin injectari cu rasina epoxidica sau cu mortar si prin placarea pe o parte sau pe ambele cu tencuiala armată cu plasă din oțel sau grile polimerice de înaltă rezistență și rigiditate.

Restaurarea planseelor din lemn.

Planseele curente ale cladirilor istorice sunt predominant construite din lemn, ca material structural, desi, se inregistreaza un numar semnificativ de plansee realizate ca element de structura, pe arce sau pe bolti din zidarie. Casele realizate cu plansee pe arce sau bolti sunt de obicei casele nobililor unde se dorea sa se realizeze o solutie pe termen mai indelungat si care sa faca fata unor cerinte stricte priviind deschiderile necesare functionalitatii locuintei.

Masuri structurale de restaurare a planseelor din lemn:

prin schimbarea grinzilor de lemn ce prezinta degradari in structura lor;

prin tratarea si protejarea elementelor din lemn;

prin introducerea unor elemente noi capabile de a prelua incarcarile planseului;

prin refacerea sau reintregirea elementelor din lemn cu ajutorul pieselor metalice;

prin injectarea fisurilor si a sectiunilor slabite cu polimeri.

Fig. 4.7 – Planseu de lemn consolidat cu elemente metalice – (Joao Appleton)

Fig. 4.9 – Consolidarea planseelor din lemn cu grinzi metalice – (Joao Appleton)

Fig. 4.10 – Consolidarea imbinarilor dintre grinzile de lemn ale planseului si zidurile pe care descarca – (Joao Appleton)

Sunt introduse piese metalice de legatura intre grinzile planseului si pereti pentru a imbunatati conlucrarea dintre ele si a mari rigiditatea la nivelul planseului.

Ca metoda de consolidare a planseelor de lemn, unde nu se pot modifica grinzile sau pozitiile acestora, este aceea de a crea o solutie mixta lemn-fier. Grinzile de lemn care sunt cele mai solicitate se vor incadra lateral cu placi metalice prinse intre ele , cu scopul de a reduce cat mai mult deformabilitatea grinzilor de lemn si de a realiza consolidarea structurala a cladirii.

Fig. 4.11 – Consolidare cu placi metalice

De asemenea, scandurile de lemn ce constituie plafonul si podeaua planseului se pot fixa cu ajutorul cuielor, de grinzile de lemn ale planseului . Aceasta masura este luata cu scopul de a preveni incovoierea grinzilor si de a diminua efectele deformarii in plan orizontal a planseului si de a reduce torsiunea grinzilor.

Fig. 4.12 – Consolidare cu scanduri si cuie

Unele dintre cele mai frecvente deteriorari, degradari aparute la planseele de lemn sunt datorate degradarii capetelor grinzilor de lemn datorita umezelii excesive si insuficienta sectiunii grinzilor; de multe ori chiar din proiectare si de obicei asociata cu deformarea excesiva a podelei. La un plaseu de lemn apare problema deformabilitatii excesive datorita faptului ca in proiect nu a fost luata in calcul si relatia deformabilitatii sau deficientele pe care le are lemnul la punerea in opera. In unele cazuri aceste deformatii excesive pot sa apara datorita incarcarii necorespunzatoare a planseului, aplicarii de forte concentrate sau utilizarea lui din punct de vedere functional, diferit de ceea ce a fost proiectat initial. Este important de mentionat si deteriorarea legaturii dintre planseu si zidurile de rezistenta ce poate duce la consecinte negative privind siguranta structurala a cladirii, in special in ceea ce priveste siguranta la actiunea seismica.

Toate aceste anomalii si degradari, duc de cele mai multe ori la solutii radicale, din pacate mult mai raspandite, la schimbarea completa a planseelor din lemn si inlocuirea lor cu materiale noi fara sa se tina seama de importanta istorica, culturala si arhitecturala pe care o au.

Solutiile de consolidare si reabilitare sunt realizate de la caz la caz si trebuie sa aiba in vedere caracteristicile specifice fiecarui planseu si cauza producerii degradari.

Daca degradarea planseului se datoreaza in special aplicarii de sarcini excesive primele masuri de intervetie sunt: rearanjarea incarcarilor, transferarea incarcarilor in exces in alte zone din cladire, mutarea incarcarilor de pe mijlocul planseului care produc si cele mai mari deformari, transferarea incarcarilor cat mai perimetral cu conditia de a fi verificate in prealabil zonele respective.

Deformabilitatea poate fi limitată și mai mult de două procese distincte: o primă soluție constă în sprijinirea grinzilor cu o grinda intermediara, crearea de suporturi intermediare realizate din grinzi transversale si a doua posibilitate este de a crește capacitatea portantă corespunzătoare pentru o rigiditate mai mare și tot odata o deformabilitate mai mica.

Prima soluție are unele limitări și dificultăți legate de aspectul arhitectural, structural și constructiv dar este o modalitate simplă de a rezolva problema. Pin introducerea unei noi grinzi de sprijin la mijlocul plaseului, scade deformabilitatea lui de aproximativ 8 ori mai puțin fiind necesar sa calculam deformabilitatea noii grinzi introduse.

Fig. 4.13 – Consolidarea planseului cu grinzi intermediare

Fig. 4.14 – Consolidarea planseului de lemn cu platbenzi si tiranti metalici. – (Joao Appleton)

Restaurarea planseelor mixte zidarie – fier

Se vor analiza solutiile de interventie asupra planseelor de zidarie in care sunt incluse si planseele formate din arce, bolti de zidarie si cele mixte de zidarie cu fier.

Pentru planseele mixte de zidarie cu fier, cele mai importante degradari sunt cele legate de fenomenul de coroziune al profilelor metalice in camp sau in zonele de sprijin ale planseului.

Fig. 4.15 – Planseu din boltisoare de caramida cu profile metalice tip I.

Solutiile de reabilitare adoptate depind foarte mult de gradul de coroziune ce afecteaza profilele metalice si de dificultatea de a observa direct degradarile produse in zonele de incastrare.

Atunci cand se observa ca procesul de coroziune este superficial, trebuie sa se stabileasca in ce masura este afectata sectiunea profilului metalic, sa se evalueze in procente degradarea produsa de coroziune asupra sectiunii si sa se verifice conditiile de siguranta structurala pe care trebuie sa le indeplineasca planseul.

Profilele metalice pot fi recuperate doar daca in urma degradarii nu a fost afectata sectiunea profilului cu mai mult de 10%.

Eliminarea zonelor oxidate este esentiala in scopul de a realiza o protectie anticoroziva asupra fierului.

Fig. 4.16 – Profil metalic I atacat de rugina

Astfel se va peria puternic, cu peria de sarma, manual sau mecanic pana cand dispare partea corodata si apare zona lucioasa a metalului. Dupa curatarea zonei se aplica un strat sau doua de vopsea pe baza de rasini epoxidice sau poliuretanice, in conformitate cu specificatiile producatorului. Este esential sa se asigure grosimea minima recomandata, in functie de agresivitatea mediului si durabilitatea dorita.

In cazul in care este posibil pastrarea profilelor fara a fi inlocuite este nevoie de consolidarea lor locala, cu placi metalice sau cu profile metalice, de obicei nu este nevoie de a spori rigiditatea elementului ci de a marii capacitatea portanta iar solutia consolidarii cu placi metalice sau profile fixate prin suruburi sau lipire cu rasini epoxidice poate fi o solutie recomandata.

Fig. 4.17 – Inlocuirea zonei afectate dintr-un profil I

Placile metalice folosite la consolidare trebuie sa fie dimensionate astfel incat sectiunea consolidata sa fie cel putin egala cu sectiunea initiala. Cunoscand sensibilitatea rasinilor epoxidice la temperaturi ridicate, fixarea lor poate fi facuta si cu suruburi de prindere, mai ales atunci cand este nevoie pentru a asigura un nivel ridicat a sigurantei la foc.

Noua piesa metalica trebuie sa fie din otel, cu un profil cat mai identic de cel existent iar legatura dintre ele se face cu ajutorul unur placi metalice cu suruburi de fixare cu o suprapunere de cel putin 20cm pe fiecare piesa.

Fig. 4.18 – Consolidarea unei grinzi metalice

Dimensiunea acestei piese se va calcula in functie de eforturile din acea sectiune iar ca recomandare trebuie sa aiba inaltimea si grosimea egala cu cea a pieselor pe care le leaga.

La constructiile de patrimoniu, mai ales in zona subsolurilor, se intalnesc plansee mixte zidarie-fier numite si plansee „boltisoare” cu profile metalice tip I iar intre ele boltisoare din zidarie de caramida. Cele mai dese degradari aparute la aceste plansee sunt cele de coroziune la profilele metalice. In functie de gradul de atac al coroziunii, profilele metalice se pot restaura prin curatarea lor cu peria de sarma, protejate prin vopsire iar in cazuri mai grave se vor inlocuii zonele afectate.

Boltisoarele de caramida sunt afectate prin aparitia fisurilor si crapaturilor in elementele de zidarie si in rosturile de mortar iar restaurarea lor se face prin injectari cu rasini epoxidice, lapte de ciment, mortar de ciment iar in situatiile grave, acestea se vor reface cu materiale existente sau noi.

Tehnologia de restaurare consta in desfacerea planseului de deasupra boltilor si indepartarea materialul de umplutura de peste bolti. Se curata bine fisurile, se spala, se mateaza apoi la partea inferioara cu mortar de ciment, pozandu-se stuturi de control. Se va injecta lapte de ciment, daca fisurile au o deschidere mai mica de 3 mm, iar pentru deschideri mai mari, mortar de ciment. Injectarea incepe cu stutul plasat la partea de jos a zonei. Cand mortarul de ciment a inceput sa curga pe stratul imediat superior, injectarea pe primul tub se opreste. Se inchide stutul cu un dop bine fixat si injectarea se continua pe stutul superior. Se procedeaza in acest fel pana la ultimul tub, plasat la partea cea mai de sus a zonei tratate. Dupa circa 4-5 ore de la terminarea injectarii, stuturile de injectare se scot, golurile respective, matandu-se cu mortar de ciment. Dupa terminarea injectarii, se reface tencuiala si zonele desfacute.

Consolidarea plasneelor din beton armat

Fig. 4.19 – Planseu boltisoare caramida – locuinta Bistrita

– (Gramescu Ana Maria)

( expertiza constructive treci publicatia, autor Gramescu Ana Maria)

Restaurarea planseelor din zidarie

Rolul consolidarii, reabilitarii planseelor din zidarie, in special in zonele seismice, este important in special pentru a mentine constructiile de patrimoniu national. Masurile de restaurare structurala a acestor plansee constau in schimbarea elementelor structurale sau consolidarea lor si adaugarea de elemente noi care preiau partial sau total incarcarile planseului.

Fig. 4.20 – Adaugarea de noi elemente structurale – (Joao Appleton)

In restaurarea structurala a planseelor din zidarie trebuie sa se tina cont de compatibilitatea metodei aplicata, de durabilitatea solutiei, de reversabilitatea si eficacitatea metodei propuse.

Criteriile care trebuiesc îndeplinite în reabilitare sunt: eficacitatea, compatibilitatea intre elementele noi introduse și cele existente, durabilitatea, reversibilitatea, modificări ale greutatii propri, ductilitatea rezultata in urma consolidarii, rezistenta structuri si rigiditatea sa fie cat mai omogen realizata si distribuirea eforturilor intre structura existenta si elementele noi adaugate

Degradarile cele mai importante, nu sunt legate de umiditate, ci sunt legate de fisurarea structurii de rezistenta, problema ce se rezolva prin eliminarea degradarii si prin eliminarea efectelor ce au produs aceste degradari.

La reconstructia locala si injectarea locala a arcelor si a boltilor de zidarie putem sa urmarim aceleasi metode propuse si la peretii din zidarie, acelasi lucru se poate spune si in cazul pierderilor de material si se recomanda posibilitatea de a reconstrui tot cu materiale si tehnologii locale.

Posibilitatea consolidarii structurale a acestor plansee, pentru a face fata sarcinilor verticale si nu in ultimul rand pentru a imbunatati performanta impotriva actiunii seismice, se poate realiza dupa metodele de reabilitare a peretilor, precum: reconstructia planseelor, inlocuirea elementelor degradate, aplicarea liantilor in zidarie si injectari ale fisurilor.

Fig. 4.21 – Injectari / reparari ale fisurilor – (Joao Appleton)

O masura radicala de consolidare este aceea de a realiza arce de beton sau bolti noi la extradosul celor existente care sa preia toate incarcarile inclusiv a celor existente care se vor considera suspendate de cele noi

Totusi aceasta solutie este una extrema, care se ia cand sunt degradari structurale foarte accentuate, solutie ce nu repara planseul existent si pierde obiectivul cel mai important, acela de a pastra aspectul arhitectural.

Camasuirea dubla, la intrados si la extrados, este limitata in cazul interventiilor majore la cladiri, in general la reamenajari si modernizari, cum se intampla de exemplu, la reabilitarea manastirilor, in general bogate in structuri boltite; caz in care este necesara refacerea tencuielilor deteriorate care pot avea si functiune structurala, in straturi de 3-6cm grosime avand incorporate plase metalice legate intre ele.

Restaurarea bolților fisurate

Restabilirea rezistenței inițială structurala și/sau prevenirea pătrunderi apei prin introducerea legaturilor metalice in fisuri/crapaturi este rezolvata prin aplicarea unei armături amplasate deoparte si de alta, pe tot traseul fisurii si introducerea tijelor metalice.

Introducerea de elemente metalice consta in introducerea unor tije metalice cu lungime de minim 500mm pe fiecare parte a fisurii si injectarii cu rasini sau suspensii.

Fig. 4.22 – Reparatii cu tije metalice

Fig. 4.23 – Reparatii cu elemente metalice cu armaturi aplicate. – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Armaturi utilizate in repararea fisurilor pot fi:

armaturi din metal;

armaturi din plastic;

armaturi din fibră de sticlă.

Fig. 4.24 – Armaturi din fibra de sticla

In repararea fisurilor la extradosul boltii, se decoperteaza tencuiala cca. 10 cm deoparte si de alta a fisurii iar pe lungimea fisurii se monteaza stuturi apoi se injecteaza fisura cu mortar de var sau lapte de ciment dupa care se chituieste pe toata lungimea ei. Pentru repararea fisurilor de la intradosul boltii operatiunea prezinta o dificultate mai ridicata in functie de tencuiala si fresca existenta. In situatia in care este doar tencuiala simpla, repararea se executa asemanator ca la extrados.

In figurile alaturate sunt prezentate plansee cu boltisoare din caramida asezate pe profile metalice tip I. Aceste plansee prezinta fisuri dese si crapaturi, in lungul boltisoarelor iar solutia de restaurare adoptata se aplica prin desfacerea zidariei in zonele afectate si refacerea boltilor cu caramida existenta sau cu caramida noua.

Fig. 4.25 – Fisuri si crapaturi in zidaria boltilor de caramida

Fig. 4.26 – Retea densa de fisuri si crapaturi in bolti de caramida

Restaurarea bolților prăbușite parțial

Planseele prabusite partial se desfac in totalitate si se refac sau se desfac local si se reface zona prabusita astfel incat, in ambele situatii sa se refaca continuitatea planseului. Refacerile se executa cu materiale asemanatoare celor existente sau chiar cu cele existente in stare buna de exploatare iar dupa refacerea zonelor se realizeaza o tencuiala armata. Pentru a imbunatatii capacitatea portanta a boltilor si comportarea lor se pot realiza armaturi din benzi asociate dispuse dupa curbura generatoarelor sau pe directia paralelelor si meridianelor, la boltile cilindrice si la cele sferice.

Comportarea structurala a planseului ca un întreg, este importanta în comportamentul seismic al clădirii. În procesul de reabilitare ar trebui să se ia in considerare posibilitatea reconstructiei elementelor degradate, a legaturilor dintre ele, inclusiv zidaria sa fie similara cu cea existenta.

Fig. 4.27 – Boltisoare prabusite partial – ( )

Acest tip de soluție constă în eliminarea elementelor implicate și în reconstrucția lor si este utilizata în cazurile în care prejudiciul adus de degradari este foarte avansat si când rezistența elementelor este slabita. Trebuie sa se respecte utilizarea materialelor originale si sa se asigure conlucrarea eficienta dintre elementele noi si cele existente.

Fig. 4.28 – Consolidare planseu cu boltisoare din caramida a) cand boltile nu sunt degradate; b) cand boltile sunt degradate

In cazul boltisoarelor prabusite partial, in cazul in care nu se mai poate reface continuitatea zidariei, se realizeaza o restaurare cu beton armat pastrant ca substanta istorica doar profilele tip I. Profilele metalice se curata prin periere de rugina se imbraca in carcase metalice si legatura dintre ele este realizata prin montarea unor plase metalice sudate la partea superioara a acestora. Se toarna beton in structura realizata, realizandu-se un planseu din beton armat cu nervuri dese cu sectiune mixta.

Fig. 4.29 – Inlocuirea boltisoarelor de caramida, cu elemente prefabricate

Restaurarea se poate realiza si prin pastrarea profilelor metalice tip I si rigidizarea lor cu elemente prefabricate din beton armat precomprimat.

Restaurarea bolților prăbușite

Restaurarea boltilor prabusite in totalitate se realizeaza in functie de structura de rezistenta ramasa, in functie de liniile nasterilor daca s-au mai pastrat si in functie de noua functionalitate stabilita. Restaurare se poate realiza doar dupa executarea cintrelor si a esafodajelor necesare pentru a da forma boltilor. Restaurarea se poate face cu elemente existente, cu elemente noi similare sau prin turnarea panzelor subtiri din beton armat, caz in care se pastreaza ca autenticitate doar forma initiala a boltii.

Realizarea planseelor din arce si bolti este de fapt si un raspuns la durabilitatea scurta a planseelor din lemn si deteriorarea rapida datorita ciupercilor, mucegaiului si a umiditatii.

Pentru functionalitatea planseelor din arce si bolti se propun cateva solutii : o prima solutia ar fi, acoperirea lor cu ajutorul unei structuri, cadru din lemn care sa descarce pe zidaria refacuta si care sa serveasca ca suport pentru pardoseala.

Fig. 4.30 – Reabilitarea boltilor cu structuri de lemn

O a doua solutie ar fi sa se acopere arcele si boltile cu nisip argilos, pamant sau moloz care sa serveasca ca suport pentru pardoseli realizate de preferinta din dale de piatra sau placi ceramice .

Aceasta solutie ne fiind una obtima deoarece reprezinta incarcarea structurii de rezistenta existenta cu o greutate excesiva, fata de prima solutie care are avantajul de a fi mult mai usoara. Cand se intalnesc astfel de situatii, trebuie sa se faca o analiza atenta in care sa se puna conditiile de siguranta ale structurii, eventuale sprijiniri, consolidari ale structurii, indepartarea sau redistribuirea sarcinilor excesive.

Fig. 4.31 – Acoperirea boltilor cu moloz

Tehnici de restaurare cu elemente metalice

In cadrul planseelor boltite, restaurarea cu elemente metalice se face prin introducerea in structura de rezistenta a structurii a armaturilor de tip tiranti pentru a prelua impingerile boltilor in zidarie. Tirantii se ancoreaza in zidaria existenta prin intermediul unor piese rigide ce trebuiesc calculate astfel incat sa nu se produca puncete concentrate de eforturi, locale, in zonele de fixare. Restaurarea prin pretensionare a tirantilor atat pe verticala cat si pe orizontala si poate fi o pretensionare definitiva sau provizorie iar pretensionarea elementelor metalice conduce la un efort de circa 25%-30%.

Dispunerea tendoanelor orizontale se face la nivelul planseelor sau cu ancorare pe inaltimea peretilor din zidarie, avand ca scop cresterea rigiditatii de ansamblu a cladirii si prevenirea dislocarii de material din pereti. In aceste situatii, pretensionarea are un rol de punere in lucru a armaturilor si ancorajelor. Ancorarea armaturilor se face prin intermediul placilor de repartitie solidarizate de centuri de beton armat sau prin profile metalice prinse direct de zidarie.

Pretensionarea verticala se recomanda cu titlu provizoriu la solidarizarea structurilor de zidarie fisurate in urma seismelor, tasarilor mari etc. Inchiderea fisurilor prin aplicarea precomprimarii este conditionata de prelucrarea lor prealabila. In acelasi timp, creste capacitatea de preluare a sarcinilor orizontale prin cresterea efortului de compresiune in element.

De dat citat si referinta

Fig. 4.32 – Consolidare boltilor la extrados prin dispunerea tirantilor metalici

In cadrul restaurarii cu elemente metalice a planseelor boltite se folosesc si tendoanele pretensionate, ca si elemente intinse, ancorate la capete cu ancoraje active sau pasive iar in cazul pretensionarii exterioare se monteaza dispositive de deflectare. Pentru imbunatatirea capacitatii portante a boltilor, se foloseste pretensionarea pe extrados cu toroane metalice si trebuie sa se tina cont de dezavantajele lor precum:

coroziunea;

punerea in executie prezinta un grad de dificultate ridicat;

rezistenta la foc redusa;

nevoia de intretinere periodica;

conlucrarea dintre elementele metalice si cele de zidarie este deficitara.

Fig. 4.33 – Consolidarea boltilor prin rigidizarea diagonalelor si limitarea deformatiilor

Toate sistemele de pretensionare trebuie sa cuprinda si diferite sisteme preventive si de protejare impotriva coroziunii.

Fig. 4.34 – Consolidarea boltilor din zidarie prin aplicarea unor tiranti metalici ancorati in centuri de beton armat la extradosul boltii

Fig. 4.35 – Consolidarea boltilor din zidarie prin aplicarea unor toroane tensionate inglobate la capete in centuri din beton armat

Tiranti pasivi

Sunt din materiale compozite sau tije, cabluri din otel protejate contra coroziunii , ancorate la capete. Eficiența acestor dispozitive depinde în mare măsură de sistemele de ancorarea a acestora de pereti.

Fig. 4.36 – Tiranti metalici pasivi si sisteme de ancorare – (Joao Appleton)

Conectori de fixare a zidariei, cu prindere mecanica

Sunt executate orificii de diametre mici amplasate judicios, in care sunt amplasati conectorii si stransi, prin inermediul unor placi de distributie, care pot fi sau nu ascunse in grosimea elementului si sunt folositi pentru îmbunătățirea rezistentei la compresiune a zidăriei și o legătură mai bună între cele două tencuieli.

Conectori de consolidare a zidariei, cu fixare prin injectari in mansoane flexibile, sunt montati in orificii de diametre mici situate judicios iar aderenta se realizează prin injectarea de rasini in mansoanele flexibile.

Dupa executarea de orificii paralele cu fetele zidariei, sunt aplasate in ele tije de otel protejate la coroziune sau materiale compozite, fixarea realizandu-se cu materiale adecvate sau cu rasini epoxidice. Tijele pot fi inlocuite si cu cabluri flexibile care pot sa ia diferite forme (curburi).

Tehnici de restaurare cu elemente din beton armat

In ultimul sfert al secolului al XIX-lea, isi face loc in restaurari tehnica betonului armat. Cea dintai utlizare a betonului armat, pare sa fi fost dala turnata de catre Paul Gout peste corul bisericii abatiale din Mont Saint Michel in 1880, dar promotorul in teorie si practica al betonului armat a fost arhitectul Anatole de Baudot, elevul preferat al lui Viollet-le-Duc, care isi expune conceptiile in cursul pe care il preda intre anii 1887 si 1914: “Acest admirabil procedeu va contribui (…) la conservarea edificiilor noastre medievale fara sa le tulbure spiritul, cu conditia utilizarii sale cu inteligenta si in limitele inspirate de respectarea formelor”.

Ideea folosirii tehnicii moderne, in special a betonului armat, este reluata in paragraful al V-lea al Cartei de la Atena. Aici se precizeaza ca “folosirea mijloacelor si a tehnicii moderne se recomanda, in mod special, in cazurile in care elementele constructive ale monumentului pot fi pastrate “in situ”, evitandu-se riscul desfacerii si al reconstructiei”. Totodata, “cu exceptia cazurilor dovedite imposibile, aceste mijloace de consolidare trebuie sa fie disimulate, ca sa nu altereze aspectul si caracterul edificiului restaurat”.

Profesorul Gheorghe Curinschi – Vorona afirma că înțelegerea clara a acestei prevederi a Cartei este foarte importanta pentru precizarea rolului si a limitelor tehnicii contemporane in restaurari. Nu se pune problema de a se renunta la un sistem constructiv traditional, ci, dimpotriva, de a recurge la utilizarea mijloacelor tehnicii moderne tocmai pentru a mentine sistemul traditional, venindu-i, in felul acesta, in ajutor.

Aceeasi idee este prezenta si in teoretizarile lui Gustavo Giovannoni; printre principiile pe care le formuleaza, este si acela ca prin lucrarile de consolidare sa se urmareasca obtinerea stabilitatii maxime a monumentelor, evitandu-se exagerarile in sensul de a le innoi, considerandu-se ca un lucru esential pastrarea autenticitatii structurii. In felul acesta a fost precizat rolul de auxiliar pe care il are tehnica noua in restaurari.

Articolul 10 al noii Carte Internationale a restaurarilor, adoptata la Venetia, reia ideea utilizarii tehnicii contemporane, aratand ca numai atunci “cand mijloacele tehnice traditionale se dovedesc inadecvate, consolidarea unui monument poarte fi asigurata facandu-se apel la toate mijloacele tehnice moderne de conservare si constructie…”.

Din documentele citate, apare cu claritate faptul ca restaurarea trebuie sa recurga, in primul rand, la mijloacele tehnice traditionale, ca atunci cand acestea se dovedesc neputincioase se recomanda utilizarea oricaror mijloace tehnice moderne care si-au demonstrat eficacitatea; in final, aceasta utilizare se face pentru a evita demontarea si reconstructia monumentelor, urmarindu-se pastrarea in situ a elementelor componente.

Din enuntarile teoretice de mai sus, reiese si sustin acelasi punct de vedere si anume ca tehnica constructiva reprezinta o componenta a arhitecturii care are aceeasi valoare de monument istoric ca si aspectul plastic.

Benjamin Mouton face in problema folosirii betonului armat in restaurari, urmatorul comentariu: “utilizarea betonului armat pare sa fi avut, judecand dupa restaurarile si reconstructiile care au inceput in anul 1944, apogeul sau catre anul 60. Aceasta perioada se caracterizeaza prin lucrari in general grele si statice care au avut ca obiectiv de a da un raspuns definitiv unor probleme de structura. Ele se caracrterizeaza prin consolidari foarte greu reversibile si, dupa multe decenii, prin reactii neprevazute ale vechilor structuri”.

Intr-adevar, aproape un secol de utlizare a betonului armat in restaurari a permis sa se constate ca dupa 80, 50 sau chiar 30 de ani betonul armat poate deveni scadent. Rastaurarile “grele” angajeaza monumentul pentru totdeauna prin faptul ca desprinderea structurilor betonului armat, inglobat in masivul de zidarie istorica este foarte dificila sau chiar imposibila. In felul acesta, interventia poate limita existenta monumentului “restaurat pentru generatiile viitoare” la durata rezistentei structurii betonului armat.

Problema cea mai mare in restaurarea planseelor cu beton armat, dupa o expunere indelungata in mediul exterior, este reprezentata de procesul de umflare al materialelor existence ce le inconjoara; proces datorat ruginirii armaturilor din interiorul betonului fapt ce duce la marirea volumului acestora.

In cazul boltilor cu prabusiri locale sau cu dislocari ale materialelor constitutive se pot gasii solutii de restaurare si consolidare prin introducerea unor elemente noi din beton armat precum: stalpi, grinzi, nervuri si camasuiri.

Restaurarea planseelor caracteristice monumentelor istorice cu elemente din beton armat, se realizeaza in cele mai multe cazuri la extradosul planseelor fara a afecta eventuale picturi sau fresce.

Fig. 4.37 – Consolidarea boltilor din zidarie cu grinzi din beton armat si stalpi din beton armat cu rol de contraforti

Fig. 4.38 consolidarea boltilor din zidarie prin camasuire cu beton armat pe extrados si centuri de beton armat – (autor)

Fig. 4.39 – Consolidarea boltilor din zidarie prin camasuire cu beton armat pe intrados si centuri de beton armat

Fig. 4.40 – Consolidarea boltii prin realizarea unei saibe superioare care sa limiteze deformatiile

Tehnici de restaurare cu lianti de legatura

Cauzele fisurarii planseelor din bolti de caramida sunt:

Cauze datorate tasarilor diferentiate (pentru boltile aflate la subsoluri);

fundatii slab dimensionate si executate

terenul de fundare neconsolidat

demolarea constructiilor adiacente

excavari realizate in apropierea subsolurilor

suprasarcini neuniforme

Modificari neglijate in structura de rezistenta;

deschideri marite

lipsa elementelor de sprijin

Distrugerea elementelor de legatura;

Actiuni seismice sau alte actiuni accidentale.

Tratarea fisurilor / crăpăturilor se poate realiza prin injectari cu suspensie din liant hidraulic (var,ciment) cu apă (fără nisip). În fisuri mai mari se poate introduce material de umplutura (praf de cuarț, praf de piatra, nisip). Rășinile sintetice au fost utilizate pe scară largă pentru puterea de lipire iar utilizarea lor este recomandata pentru tratamentul zonelor în profunzime.

Colmatarea fisurilor poate fi, de asemenea, efectuata cu rășini sau spume poliuretanice, care sunt mult mai compatibile cu apa și mai putin daunatoare si se aplica la plansee degradate grav din punct de vedere structural sau la degradari locale.

Fig. 4.41 – Colmatarea fisurilor cu rasini sau spume – (Joao Ferreira)

Superficial – substanțele sunt aplicate la nivel local sau, mai general, pe suprafața materialului pentru a restabili coeziunea între fracțiunile degradate si straturile ediacente.

Fig. 4.42 – Aplicarea de polimeri solventi prin pulverizare – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Structural – substanțele sunt aplicate la nivel local, in adâncime, pentru a restabili rezistența initiala a planseului. Aceasta tehnica de consolidare consta in injectari de lianti, cu presiuni variabile in functie de fiecare tip de interventie, pentru a umple fisuri si goluri, inlocuiri sau completari ale mortarului original.

Aceste injectari pot fi realizate cu presiune sau prin gravitatie, facand cateva gauri prin care se introduce lichidul (var anorganic si sau ciment, rasini).

Injectarea este efectuata in gauri realizate in bolta, la distante ce depind de constructia boltii, grosimea ei si caracteristicile materialelor din care este realizata (gaurile trebuie a aiba o lungime de cel putin jumatate din grosimea boltii).

Fig. 4.43 – Sistem de injectare cu lianti de legatura. – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Inainte de a se executa injectarea, zidaria trebuie sa fie foarte bine curatata. Pentru a controla volumul de material ce trebuie injectat se vor folosii tuburi de plastic prevazute cu gauri prin care materialul in exces poate sa iasa.

In cazul planseelor boltite din zidarie de caramida se utilizeaza injectari cu mortar de var gras la care se mai amesteca si aracet. Materialul introdus prin injectare trebuie sa fie compatibil cu cel existent si are rolul de a reintregi elementele componente ale planseului boltit.

Presiunea de injectare este conditionata de profunzimea pe care trebuie sa o atinga, de gradul de deteriorare a materialului si de mentinerea unui control strans intre cantitatea materialul injectat si volumul din bolta in care se injecteaza. Presiunea trebuie mentinuta constanta pana la iesirea liantului din tuburi prin orificiile adiacente. Proces ce prevede inainte o serie de teste pentru a verifica eficacitatea sa.

Fig. 4.44 – Injectari de jos in sus (prin presiune). – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Tehnici de restaurare cu materiale compozite

Materialele compozite moderne sunt formate din doua sau mai multe parti componente matrici (rasini) si armaturi (fibre). Primele materiale compozite au fost realizate inainte de secolul XX si erau formate din rasini naturale precum albumina, cazeina sau catranul. Primele rasini pentru materiale plastice, stratificate sintetice au fost obtinute de Berzelius in 1847. In 1900 Watson Smith a realizat rasinile gliptalice, iar Backeland rasinile fenolice. Inceputul perioadei compozitelor este reprezentat de producerea poliesterilor nesaturati armati cu fibra de sticla de catre Ellis & Rust la sfarsitul anilor 1930 asa cum au descris in lucrarea lor prof. Taranu, Oprisan, Isopescu in 2006. Punerea in opera a compozitelor a urmat doua directii ale aplicarii in constructii. Prima directie importanta este reprezentata de utilizarea ca si armatura exterioara in consolidare, prin aplicarea unor fasii sau platbenzi pe elementele de constructie. A doua directie consta in aplicarea compozitelor ca armaturi inglobate in beton, simple, pretensionate si postcomprimate. Materialele compozite sunt materiale formate din mai multe componente cu proprietati (chimice, fizice, mecanice) diferite, cu interfata de separare clara intre componente, in scopul obtinerii unor performante superioare in raport cu cele ale componentelor din care sunt alcatuite.

Armarea planseului este realizata prin aplicare de benzi de material compozit sau tesaturi compozite de inalta rezistenta (fibre din sticla, fibre din carbon), aplicate cu rasini epoxidice ca armatura exterioara fiind destinata sa reziste la intindere si la compresiune.

Fig. 4.45 – Consolidare cu materiale compozite. – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Aceste elemente sunt de obicei folosite în combinație cu conectori de fixare.

Principalele aplicatii: in reabilitarea seismica a structurilor existente, în special construcții vechi și a patrimoniului arhitectural.

Materialele compozite sunt alcatuite din armaturi din fibre, orientate pe anumite directii. Rigiditatea compozitului este proportionala cu caracteristicile fibrelor si cu dispunerea fibrelor si parametrii specifici acestora.

Consolidarea boltilor cu materiale compozite se poate efectua prin aplicarea unor benzi din tesatura din fibra de sticla sau carbon, platbenzi, bare rotunde, fibre tocate pulverizate sau combinatii intre acestea:

consolidarea cu benzi transversale pe extrados;

consolidarea cu benzi transversale si longitudinale pe extrados;

consolidarea cu benzi inclinate;

consolidarea cu benzi si platbenzi;

consolidarea cu benzi si platbenzi pe intrados;

consolidarea cu benzi si platbenzi pe intrados si extrados;

consolidarea cu benzi si bare rotunde pe extrados;

consolidarea cu tiranti din material compozit.

Consolidarea si restaurarea boltilor din zidarie cu materiale compozite in diferite solutii recomandate in literatura de specialitate.

Fig. 4.46 – stanga -Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii transversale pe extrados; dreapta – Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii transversale si longitudinale pe extrados

Fig. 4.48 – stanga – Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii inclinate; dreapta – Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii si platbenzi

Fig.4.50 – stanga – Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii si platbenzi pe intrados; dreapta – Consolidarea boltilor din zidarie cu fasii si platbenzi pe intrados si extrados

Fig. 4.52 – stanga – Consolidarea cu fasii si bare rotunde pe extrados; dreapta – Consolidarea cu tiranti din compozit

Restaurarea boltilor cu materiale compozite FRP

O procedura si o metoda de lucru eficienta si de actualitate o constituie solutia bazata pe folosirea benzilor de material compozit FRP. Motivul este acela de a mentine capacitatea boltii de a se adapta la noua asezare a structurii portante si la deformarea indusa de actiunea seismica (dar autorii specifica ca nu pot aplica aceasta metoda la toate structurile). Aceasta metoda se aplica boltilor care au o configurare statica acceptabila, bolta este inca eficienta din punct de vedere structural si vine din nevoia de a lucra pe extradosul acesteia pentru a nu afecta eventualele fresce, picturi, nevoia de a evita introducerea unor conectori intre bolta si peretele portant pentru a nu modifica comportarea statica a boltii, nevoia de a crea suprastructuri care sa usureze incarcarile preluate de bolta, etc

a)

b)

Fig. 4.54 a) Consolidarea bolti in cruce cu benzi; b) Consolidarea bolta cilindrica cu benzi – ( )

Consolidarea boltilor cu materiale tip FRP pare a fi mai eficace in comparatie cu procedurile si tehnicile traditionale.

Avantajele utilizarii materialelor compozite la consolidarea boltilor :

posibilitatea asocierii in bune conditii cu materialele clasice (lemn, metal, zidarie);

sunt materiale ecologice;

rezistenta la coroziunea chimica este destul de ridicata, materialele compozite fiind mai putin vulnerabile la actiunea agentilor chimici, rezultand un cost de intretinere redus;

materialele compozite obtinute sunt neconductive termic, izolatoare electric si nemagnetice;

greutatea proprie redusa raportata la rezistenta mecanica ridicata (aproximativ 3 MPa la compozitie fata de 400 MPa la otel), contribuie la sporirea capacitatii portante a elementelor consolidate fara un aport de masa implicit a unor actiuni orizontale crescute;

manipularea si procesul de aplicare a compozitelor sunt accesibile unui personal calificat fara prea multe dificultati;

procesele de consolidare au durata de executie redusa, nefiind necesara intreruperea functionarii structurii sau daca este cazul aceasta durata fiind minima;

capacitatea de rezistenta la actiunile statice si dinamice este ridicata, avand bune proprietati in amortizarea vibratiilor.

Dezavantajele utilizarii materialelor compozite la consolidarea boltilor:

materialele se comporta liniar elastic pana la rupere, dar existand pericolul unor cedari bruste, fragile, prin cedarea la interfata dintre materialul compozit si zidarie sau prin ruperea fibrelor de armatura;

consolidarea cu material compozit (fasii, platbenzi, bare) prezinta sensibilitate la muchii, raze de curbura mici, datorita concentrarilor de eforturi existand necesitatea unor adaptari ale sistemelor (conectori speciali, prelucrari mai speciale ale elementelor);

lipsa ductilitatii in comparatie cu otelul (deformatiile specifice la rupere ale compozitelor fiind de 1.5 … 3.5% fata de 15…25% la otel);

costuri ridicate ale materialelor raportate la costurile de manopera care sunt mai reduse;

incompatibilitatea unor anumite tipuri de rasini cu tesuturile din fibre;

aplicarea compozitelor atat prin formarea manuala cat si cea automatizata trebuie sa indeplineasca riguros regulile de protectie a muncii datorita existentei unor vapori toxici;

rezistenta acceptabila la temperaturi ridicate si la actiunea focului (conform unor studii experimentale recente) s-au observat reduceri ale rezistentelor mecanice atat la temperaturi ridicate cat si la cele scazute mai ales in cazul rasinilor epoxidice).

Pentru a consolida aceste elemente structurale – planseele boltite, relativ sensibile trebuie stabilita foarte clar de la inceput gravitatea avarierii : fisuri, dislocari de material, prabusiri partiale, prabusire totala.

Tehnici si solutii de investigare si restaurare adoptate – studii de caz

Solutiile de restaurare mentionate in studiile de caz cuprinse in aceasta lucrare stintifica, au fost efectuate in cadrul lucrarilor de colaborare si expertize tehnice, derulate pe o perioada de 4 ani, cu ajutorul conducatorului meu de doctorat prof. dr. ing. Gramescu Ana Maria, careia ii multumesc pentru sprijinul acordat si contributia adusa la dezvoltarea mea profesionala.

Măsurile de intervenție au drept scop asigurarea unui nivel de protecție antiseismic adecvat astfel încât să se reducă riscul de pierderi de vieti omenesti, prin prăbușiri totale sau parțiale, de rănire a oamenilor sau de degradări importante ale imobilului.

Investigare si restaurare “Tribunalul din Braila”

Investigatiile efectuate au urmarit comportarea urmatoarelor probleme importante:

probleme cu caracter static, materializate prin verificarea comportamentului structural al planseelor (tipul zidariei, compozitia materialelor constitutive, prezenta eventualelor discontinuitati, valoarea incarcarilor, distributia eforturilor, caracteristicile elastice ale zidariei).

probleme cu caracter higrotermic, determinarea starii de umiditate la nivelul planseelor.

Fig. 3.24 – Cladirea fostului Tribunal/Braila

In acest studiu de caz, am realizat o investigare in situ, care se bazeaza pe cumularea de date informative percepute direct, in mod empiric, din documente sau analize efectuate anterior datei in cauza.

In aceasta faza am analizat informatiile privind materialele si tehnologiile originale, conceptia structurala de ansamblu, istoria si starea de degradare, respectiv acele elemente care influenteaza comportamentul structural si pot furniza informatii utile privind mecanismul specific de avariere. Am realizat si o investigare istorica, a constructiei, prin culegerea de informatii privind fazele de proiectare si executie, documentatiile privind interventiile efectuate asupra constructiei in timp.

Fig. 3.25 – Releveu privind investigatiile in situ

Imobilul ce se supune investigarii si diagnosticarii, este amplasat in municipiul Braila, str. Pensionatului nr.2 si este in administrarea Ministerului Administratiei si Internelor pentru Oficiul de Cadastru si Publicitate Imobiliara Braila si face parte din zona istorica a Brailei.

Planseele nivelurilor functionale au urmatoarea componenta:

planseul peste subsol este realizat din boltari de caramida pe grinzi metalice;

planseele peste parter si etaj sunt alcatuite din grinzi si podina de lemn cu tavan suspendat din tencuiala pe sipci si podine inferioare.

Fig. 3.26 – Investigarea planseelor boltite de peste subsol

Fig. 3.27 – Investigarea si diagnosticarea zidariilor

Am efectuat o investigarea structurala ce cuprinde descrierea constructiei din punct de vedere al componentelor materiale-tehnologii, si anume: tipul elementelor structurale, materialele si tehnologiile utilizate, dimensiunile caracteristice ale componentelor structurale, tipul legaturilor si capacitatea lor functionala, eventualele vicii de alcatuire.

Fig. 3.28 – Investigarea caracteristicilor de parament de la nivelul zidariei pe care descarca planseele

Fig. 3.29 – Identificarea degradarilor structurale

Am aplicat măsuri de menținerea configurației și funcțiunii existente a construcției, prevazându-se atât lucrări de reparare cât și de consolidare a elementelor structurale și nestructurale degradate, pentru mărirea rezistenței, rigidității și ductilității acestor elemente.

Fig. 4.55 – Cladirea fostului tribunal din Braila

Soluțiile adoptate de reabilitare a struturii de rezistentă a imobilului au fost:

separarea construcției existente in două corpuri de clădire distinct, prin crearea unui rost de construcție. Necesitatea dispunerii rostului antiseismic este dată de forma în plan neregulată a construcției existente care generează asimetrii de mase și rigidități cu consecinte defavorabile de comportare la acțiuni seismice;

realizarea unor structuri de rezistență noi, din elemente de beton armat pentru cele două corpuri de clădire rezultate, care vor prelua atât încărcările nivelurilor funcționale cât și acțiunea seismică. Structura inițială cu pereți structurali din zidărie de cărămidă va deveni o structură autoportantă, practic diafragmele de zidărie vor prelua doar greutatea lor proprie și vor avea rol de elemente de compartimentare și de umpluturi în cazul pereților exterior;

consolidarea infrastructurii a urmarit creșterea rigidității de ansamblu prin dispunerea de diafragme și reducerea sarcinilor unitare pe teren, prin realizarea de tălpi continue;

in zona centrală am dispus grinzi de legatură pentru rigidizarea fundațiilor longitudinale.

Conlucrarea acestora se va realiza prin aplicarea de ploturi de betonare armate. Din grinzile de fundare se dezvoltă pe verticala diafragmele din beton armat care dublează pereții subsolului și conlucrează cu aceștia.

Fig. 4.56 – Solutii de sprijinire pentru restaurarea zidariilor

Poziționarea elementelor noi din beton armat s-a realizat pe exteriorul zidurilor longitudinale existente iar dispunerea transversală s-a realizat la interior din condiții de amplasament. Noile structuri de rezistență se vor poziționa respectând amprenta structurii de rezistență inițiale și vor asigura respectarea exigențelor de funcționalitate.

In vederea consolidarii si reabilitarii planseului peste subsol, planseu realizat din profile metalice tip I si boltisoare de caramida, am realizat o retea perimetrala de grinzi aflata la partea superioara a diafragmelor, cu rol de rezemare pentru elementele planseului. Centura exterioară este dublată de o centură interioară între care se vor asigura ploturi de legatură la fiecare metru liniar.

Fig. 4.58 – Solutii de reabilitare a planseului boltit de peste subsol

Am aplicat măsurile de consolidare în urmatoarele etape de lucru:

desfacerea podinei pardoselii și a grinzilor de susținere, îndepărtarea umpluturii în zonele de poziționare a elementelor noi;

realizarea șlițurilor în pereții de zidărie necesare pentru introducerea centurilor și grinzilor din beton armat precum și pentru ploturile de betonare între elementele de beton armat adiacente;

Fig. 4.59 – Realizarea centurilor perimetrale cu rol de sustinere a elementelor planseului din boltisoare

practicarea șlițurilor în pereții de zidărie necesare pentru realizarea sâmburilor din beton armat. Pentru efectuarea acestei operații se vor folosi dălți și mașini speciale de taiere. Dupa executarea șlițurilor se trece la curățare cu jet de aer și de apă, la armare, la cofrare, și pe urmă la turnarea betonului;

refacerea boltisoarelor de caramida si curatarea lor prin periere si jet de aer de mortarul existent precum si curatarea si protejarea profilelor I.

realizarea si sudarea cliselor de profilele metalice si fixare unei plase Φ8(10×10) la partea superioara a planseului, prinsa perimetral de centurile de beton armat.

turnarea centurilor, grinzilor si a sapei peste subsol și a ploturilor de betonare armate;

pereții de la nivelul parterului se vor curăța de tencuială, fisurile constatate vor fi astupate cu pastă de ciment, iar apoi se trece la cămășuirea acestora cu plase sudate. Grosimea cămășuielii va fi de 6cm și se va aplica un mortar de clasă M100T. Plasele sudate se prind între ele prin intermediul agrafelor. Găurile necesare introducerii agrafelor se vor executa cu ajutorul mașinilor rotopercutoare și vor avea diametrul Φ12. Plasele se prind de sâmburii de beton armat și totodată de centurile și grinzile de la parter respectiv etaj.

La nivelul etajului am aplicat masurile de consolidare in urmatoarele etape de lucru:

demolarea planseului din lemn de peste parter si realizarea unuia nou din beton armat cu grosimea de 13cm. Pentru realizarea conlucrarii grinzilor interioare si a centurilor perimetrale se vor practica ploturi de betonare armate. Sliturile pentru pozitionarea centurilor si grinzilor se vor executa folosind masini speciale de taiere.

practicarea sliturilor in peretii de zidarie, necesare pentru realizarea samburilor din beton armat. Pentru efectuarea acestei operatii se vor folosi dalti si masini speciale de taiere. Dupa executarea sliturilor se trece la curatare cu jet de aer si de apa, la armare, la cofrare, si pe urma la turnarea betonului;

Fig. 4.60 – Solutii de reabilitare a planseului din boltisoare si a zidariei

Investigare si restaurare “Castelul de Apa din Braila”

Acest studiul de caz, are la baza analize si investigatii efectuate in teren, precum si studii efectuate in Arhivele Statului, consultarea cazierelor referitoare la obiectiv, consultarea proiectelor de amenajare a Castelului de apa, monografii si alte publicatii cu referire la obiectivul studiat.

Constructia Castelului de apa este declarata monument istoric de importanta clasa B, figurand in lista de monumente istorice cod BR-II-m-B-02104.

La timpul respectiv, castelul de apa realizat era cel mai mare din Romania. Proiectul a fost intocmit de personalitati marcante ale timpului si anume: ing. Elie Radu, ing. C. Mironescu, ing. G. Panait si arh. Petru Antonescu.

Fig. 3.30 – Castelul de Apa/Braila

Obiectivul a fost realizat in 1912 pentru a asigura necesarul de apa potabila iar in 1940 castelul de apa era plin cand s-a produs cutremurul si a suferit o serie de fisuri, inclusiv la rezervoare, fapt pentru care pana in anul 1956, cand s-au realizat lucrari de consolidare la rezervoare, acestea nu au mai fost folosite. Dupa lucrarile de consolidare din 1956, in ambele rezervoare ale castelului s-a depozitat vin timp de aproximativ 8 ani. In timpul cutremurului din 4 martie 1977, rezervoarele au fost goale si nu s-au identificat avarii la structura de rezistenta. Schema de dezvoltare a alimentarii cu apa efectuata pana in 1970 nu a mai avut in vedere folosirea castelului de apa. In 1982 i se aduc modificari importante pentru a fi transformat in spatiu pentru deservire publica.

A functionat ca spatiu pentru deservire publica pana aproximativ in 1995, ulterior urmand o perioada de folosinta sporadica de catre diferite firme private, iar in ultima perioada (aproximativ 10 ani), nu a mai fost folosit.

Fig. 3.31 – Investigarea cupolei

Fig. 3.32 – Investigarea patologiilor structurale

Investigatiile, studiile si observatiile efectuate la interior, cat si la exteriorul constructiei, au pus in evidenta degradari limitate ale peretilor structurali marcate prin fisuri orizontale, umiditati excesive ale peretilor, a planseelor, precum si a radierului din zona subsolului, exfiltratii puternice din conductele purtatoare de apa care au infestat terenul de umplutura dintre pardoseala subsolului si radier, deficiente cauzate de sistemul defectuos de evacuare a apelor pluviale, fisuri ale elementelor structurale realizate in anul 1982 in zona subsolului, in zona parterului si a cotei 5,50m.

Fig. 3.33 – Investigarea si diagnosticarea planseelor intermediare

Fig. 3.34 – Degradari investigate la nivelul zidariilor

Teste experimentale nedistructive

Metoda duritatii superficiale.

Principiul metodei se bazeaza pe relatia care exista intre forta necesara ruperii la compresiune si duritatea suprafetei aglomeratului, prin masurarea energiei elastice remanente. Principiul de functionare : masurarea reculului unui ciocan care loveste suprafata de testat. Echipamentul este format dintr-o masa mobila ce are o anumita energie initiala, ce loveste suprafata unui bloc. In urma impactului are loc o redistribuire a energiei cinetice, astfel incat o parte este absorbita de material sub forma de energie plastica sau energie de deformatie permanenta, iar alta parte este returnata masei mobile care va suferi un salt (recul) proportional cu energia ramasa. Conditia esentiala este ca masa blocului sa poata fi considerata infinita in comparatie cu cea a corpului mobil.

Dupa pregatirea corespunzatoare a suprafetelor de incercat, am trasat caroiajul la distanta intre puncte si 20- distanta fata de colturi si am efectuat incercarile.

Fig. 3.35 – Pregatirea suprafetelor si caroiajul de incercat la nivelul planseelor si a stalpilor de sustinere

Suprafetele de incercat au fost de 373cm2, 135cm2, 135cm2, 144cm2, 594cm2.

La efectuarea incercarilor de duritate superficiala am respectat masurile generale de protectia muncii pe santier si in plus se va interzice inchiderea sclerometrului prin declansarea in mana. Sclerometrul va fi oprit in pozitia cu arcul de recul destins (lovitura declansata).

Date caracteristice incercarii :

Inregistrarea si prelucrarea rezultatelor s-a realizat conform tabelului centralizator nr. 1.

Proba 1 – Stalp sectiune 65×70

Proba 2 – Diafragma tub subsol

Proba 3 – Pinten subsol

Proba 4 – Turn exterior subsol

Proba 5 – Planseu intermediar etaj I (+5.55)

Rmediu proba 1 = 53.72 MPa

Rmediu proba 2 = nu se poate determina deoarece > 20% din valori nu sunt comparabile cu media (din 24 de valori doar 10 raman valabile)

Rmediu proba 3 = nu se poate determina deoarece > 20% din valori nu sunt comparabile cu media (din 24 de valori doar 12 raman valabile)

Rmediu proba 4 = nu se poate determina deoarece > 20% din valori nu sunt comparabile cu media (din 25 de valori doar 9 raman valabile)

Rmediu proba 5 = 38.41 Mpa

Metoda ultrasonica de impuls

Principiul metodei: un emitator de ultrasunete alimentat corespunzator produce impulsuri ultrasonice care se propaga prin material. Un receptor de ultrasunete capteaza aceste impulsuri si le transforma intr-un semnal electric. Un bloc electronic permite masurarea timpului de propagare scurs intre momentul emisiei si momentul receptiei impulsului.

Se pregateste suprafata de incercat si se aplica un strat de mediu cuplant (vaselina) pentru inlaturarea aerului dintre suprafata si palpator.

Suprafetele de incercat au fost de 373cm2, 135cm2, 135cm2, 144cm2, 594cm2.

Date caracteristice incercarii :

Prelucrarea rezultatelor s-a realizat conform tabelului centralizator nr. 2.

Proba 1 – stalp sectiune 65×70 subsol

Proba 2 – planseu intermediar

Rmediu proba 1 = 41.96 MPa

Rmediu proba 1 > 0.9 Rb 41.96MPa > 33.3MPa

Rminim pe sectiune = 41.39MPa > 0.85 Rb = 31.45MPa

Rmediu proba 2 = 37.73 MPa

Rmediu proba 2 > 0.9 Rb 37.73MPa > 33.3MPa

Rminim pe sectiune = 34.91MPa > 0.85 Rb = 31.45MPa

Unde : Rb – rezistenta prescrisa de proiectant (nu apare in nici un document rezistenta prescrisa de proiectant in proiectul original).

Pentru ambele probe valorile s-au comparat cu rezistenta caracteristica a unui beton de clasa C30/37. Rezultatele medii pe element ale incercarilor nedistructive sunt corespunzatoare unei rezistente caracteristice specifice de 40MPa.

Metoda combinata

Dupa pregatirea corespunzatoare a suprafetelor de incercat, se traseaza caroiajul la 20- distanta fata de colturi (anexa imagini fotografice) si se efectueaza incercarile. Suprafetele de incercat au fost de 373cm2, 135cm2, 135cm2, 144cm2, 594cm2.

Date caracteristice incercarii :

Prelucrarea rezultatelor s-a realizat conform tabelului centralizator nr. 3, aplicand si coeficientul de varsta = 0.9 pentru betoane > 1 an => valorile se reduc.

Concluzii

Diagnosticarea structurilor necesită de obicei, utilizarea testelor experimentale pe
elemente și materiale pentru a cuantifica caracteristicile fizice si mecanice relevante pentru a evalua comportamentul structurii cladirii. Procedurile de testare în clădirile existente sunt clasificate în funcție de impactul asupra clădiri studiate, distructive, semidistructive si nedistructive. Sunt de evitat, din motive evidente de conservare a patrimoniului istoric, tehnicile distructive în clădirile vechi, cu valoare de patrimoniu.

Din inspectia si sondajele efectuate rezulta urmatoarele deprecieri:

desprinderi ale straturilor de acoperire ale elementelor din beton armat si corodarea armaturilor, cu precadere la scarile celor doua turnulete;

degradarea betoanelor datorita umiditatii, a coroziunii atmosferice, a fenomenelor de inghet-dezghet, la elementele realizate in 1982;

desprinderi ale tencuielii, precum si deprecierea betonului in zona noilor turnulete de acces;

deprecieri ale inchiderilor din caramida in zona parterului – turnulete laterale;

deprecieri ale scarilor din beton armat, deprecieri datorate coroziunii prin levigare (apa, atac atmosferic, lipsa lucrari de mentenanta);

degradari ale cupolei la intrados cauzate de coroziune, infiltratii necontrolate, lipsa unui sistem adecvat de preluare al apelor pluviale, lipsa etanseitatilor si nu in ultimul rand efectul fenomenului de inghet – dezghet manifestat la nivelul stratului de acoperire cu beton a armaturii la cupola.

degradari prin fisurare ale tubului central in zona planseului de la cota +5,55m;

degradari ale elementelor de rezistenta la structura parterului, realizat in 1982;

degradari ale finisajelor, ale inchiderilor perimetrale;

degradari ale invelitorii, cat si ale lucrarilor accesorii ale acestora;

fisurarea stalpilor care descarca pe pintenii stalpilor castelului cu sectiune variabila, pe zona opusa pierderilor de apa identificate;

aparitia fisurilor orizontale caracteristice fenomenelor de tasare in zona dintre cota terenului natural si cota ±0,00m;

corodarea armaturilor pe zone izolate la elementele structurale ale castelului, elemente apartinand structurii initiale;

aparitia unor fisuri in zona de legatura la planseul ce asigura accesul spre cele doua scari de evacuare;

tasari ale trotuarului de protectie, ruperi ale acestuia si prezenta unor goluri in teren care marcheaza o stagnare a apelor pluviale, o defectuoasa dirijare a acestora care favorizeaza acumularea apei in jurul castelului.

In acest studiu de caz, stabilesc masurile ce trebuiesc considerate in vederea asigurarii unui nivel de protectie seismica acceptabil din punct de vedere al riscurilor sociale si economice, conform normativului P100/3/2008 “ Cod de evaluare seismica a constructiilor existente”, a unor functiuni avand in vedere propunerile de amenajare a spatiului in concordanta cu actualele exigente ale comunitatii promovate.

Este important de precizat faptul ca, subsolul castelului a fost reamenajat prin realizarea unei umpluturi de grosime de 1.40m, peste care s-a realizat un planseu din beton. Se precizeaza faptul ca extinderea subsolului a impus perforarea inelului exterior, respectiv al peretelui cutiei rigide cu grosime de 35 cm, in vederea realizarii legaturii dintre subsoluri.

Fig. 4.62 – Solutii de reabilitare a subsolului

Masurile de interventie asupra constructiei Castel de apa, amplasat in Gradina Publica Braila, le-am stabilit pe baza evaluarii structurale, dar si a necesitatii protejarii si conservarii monumentului, in conformitate cu legea nr.422/2001.

Analiza structurala pe baza normativelor in vigoare reprezinta un element de apreciere a sigurantei structurale pentru monumetul istoric si a luarii deciziei de folosinta in continuare in scopuri prestabilite, care sa favorizeze pastrarea si conservarea componentei istorice arhitecturale, intr-un context optim, stabilit de expertii restauratori in domeniul arhitecturii si ingineriei.

Fig. 4.63 – Solutii de reabilitare ale Castelului

Situatia analizata a starii tehnice a constructiei, a terenului de fundare, se caracterizeaza prin umiditate excesiva, fapt care ne duce la concluzia ca pe parcursul timpului, de la interventiile din 1982, proprietarii/administratorii obiectivului, au desconsiderat aceasta prevedere importanta si expresa facuta de catre structurist, iar prin lucrarea realizata, se intentioneaza salvarea prin orice mijloace a monumetului si realizarea unor interventii in regim de maxima urgenta, menite sa limiteze gradul de vulnerabiltate si de risc, care greveaza in acest moment asupra castelului.

Fig. 4.64 – Releveul situatiei de la cupola Fig. 4.65 – Patologiile cupolei

Bazat pe aceste argumente si pe rezultatele investigatiilor efectuate, cuantificate in cuprinsul lucrarii, am propus urmatoarelor categorii de interventii:

Masuri de interventie in regim de maxima urgenta:

oprirea surselor de apa de la nivelul caminului de alimentare cu apa din imediata vecinatate a castelului.

verificarea retelelelor de alimentare cu apa si canalizare din imediata vecinatate a castelului, in vederea eliminarii surselor de apa.

realizarea trotuarului de protectie cu pante in afara constructiei intr-o varianta provizorie pana la inceperea lucrarilor de reabilitare.

degrevarea subsolului de toate instalatiile si utilajele defecte.

instituirea unui sistem de urmarire a comportarii in timp – urmarire speciala incluzand cu precadere citiri comparative privind verticalitatea turnului.

Lucrari urgente:

dezafectarea pardoselii subsolului de la cota -3,47m si eliminarea pamantului de umplutura umed.

crearea unui sistem de ventilatie necesar uscarii componentelor structurale din infrastructura si suprastructura.

dupa decopertarea suprafetei superioare a radierului de umplutura de pamant puternic umezita, se va curata si se va inspecta de catre expertul tehnic, pentru a constata daca s-au produs cedari locale ale radierului.

in putul central, se va realiza un sistem de acces pentru inspectia acestuia, stabilirea umiditatii peretilor tubului central, evacuarea apei constatate la data prezentei expertize si a gunoaielor, care fac impracticabil accesul.

Masuri de interventie:

Masurile de interventie vor incepe a se realiza in mod obligatoriu dupa ce s-a uscat terenul si elementele structurale umede.

Este interzis a incepe lucrarile de consolidare inaintea eliminarii cauzelor, a uscarii terenului, si a uscarii componentelor structurale.

Masurile de interventie propuse vizeaza refacerea componentelor structurale in varianta existenta, a finisajelor, precum si masuri de imbunatatire a conlucrarii teren-structura (capacitatea de conlucrare a fost afectata in sens negativ, prin masura de extindere a subsolului si a realizarii celorlalte interventii in anul 1982):

realizarea unei umpluturi peste radier in zona subsolului, pana la cota existenta actuala a subsolului, umplutura ce se propune a fi realizata cu loess compactat.

conductele de apa-canalizare care vor deservi turnul, in mod obligatoriu se vor realiza in canale de protectie controlabile, cele existente fiind total dezafectate.

dezvelirea tuturor elementelor structurale in zona subsolului de materialul neaderent (tencuiala, beton de acoperire), realizarea unei fise tehnice pe fiecare ax si pe fiecare element structural, privind starea tehnica si masura de interventie dupa caz, fisa semnata de catre expertul tehnic, proiectant, executant, beneficiar.

stalpii fisurati in zona subsolului (realizati in 1982), se vor consolida prin camasuire, in final obtinandu-se un element a carei latime este egala cu latimea stalpilor castelului, lungimea fiind egala cu lungimea de descarcare a pintenului la cota superioara a evazarii. armaturile montate pentru consolidarea stalpilor, se vor ancora in elementul structural original monumentului, utilizand rasina de inalta rezistenta.

consolidarea infrastructurii prin realizarea unei perdele de piloti secanti pe o raza de 15 ml, la 1 ml de perimetrul radierului, avand adancimea de 5 ml si diametrul de 600mm.

se va reface hidroizolatia subsolului pe exterior, prin dispunerea unor membrane impermeabile pe peretele vertical al acestuia.

refacerea structurii scarilor de acces pe cele doua turnuri. Aceasta refacere vizeaza indepartarea betoanelor neaderente, curatarea armaturilor pana la luciu alb, dispunerea pe zonele puternic corodate a armaturilor noi legate de cele existente si refacerea scarilor cu betoane superioare cu clasa minima C25/30.

consolidarea tubului interior si exterior in zonele investigate cu fisuri dupa decopertarea stratului de finisaj, dezafectarea canalelor de conducte, a mastilor si a altor componente de finisaj (lambriuri) si punerea in evidenta a suprafetei betonului. consolidarea se va realiza cu aplicarea a doua solutii, si anume: injectari cu rasina epoxidica si dispunerea benzilor de sikacarbodur pe circumferinta acestora.

consolidarea cupolei centrale din beton armat. Lucrarile de consolidare au in vedere desprinderea mecanica a betonului neaderent, curatarea armaturii pana la luciu alb si refacerea stratului de acoperire cu beton prin torcret, utilizand beton de clasa superioara.

refacerea zidariei degadate pe zona parterului prin inlaturarea acestuia si rezidirea componentei.

Investigare si restaurare “Grup Scolar Sportiv nr.2”

Cladirea ce va fi supusa proceselor de investigare si diagnosticare este situata in municipiul Constanta, str Pictor N. Grigorescu, nr.32 si are destinatia de corp administrativ.

Timp de aproape 13 ani, intre anii1980-1993, Clubul Sportiv Scolar nr.2 – Constanta a ocupat primul loc la competitiile sportive in ierarhia cluburilor scolare, fiind considerat una din cele mai puternice formatii sportive scolare din Romania.

Fig.3.36 – Grup Scolar Sportiv nr.2

Arhitectura constructiei are puternice influente venetiene in combinatie cu stilul arhitectural neoclasic. A fost construit in anul 1895 ca scoala elementara iar in 1967 s-a transformat in Club Sportiv Scolar.

Investigarea realizata in acest studiu de caz, este o investigare critica care se bazeaza pe cumularea de date informative percepute direct, in mod empiric, din documente sau analize efectuate anterior datei in cauza. In aceasta faza s-au analizat informatiile privind materialele si tehnologiile originale, conceptia structurala de ansamblu, istoria si starea de degradare, respectiv acele elemente care influenteaza comportamentul structural si pot furniza informatii utile privind mecanismul specific de avariere. Am realizat si o investigare istorica, a constructiei, prin culegerea de informatii privind fazele de proiectare si executie, documentatiile privind interventiile efectuate asupra constructiei in timp.

Imobilul a functionat ca scoala elementara cu sali de clasa normale pana in anul 1966 cind s-au efectuat recompartimentari, spatiul central existent fiind transformat in 2 sali mari de gimnastica prin desfiintarea unui perete portant median longitudinal.

Din informatiile primite de la conducerea Clubului Sportiv Scolar, este de presupus ca pana la anul 1966 nu s-au executat modificari asupra structurii de rezistenta si nici nu au fost inregistrate avarii importante pana la seismul din 1977.

La nivelul demisolului, planseul investigat este realizat din profile metalice pe care descarca boltisoare din caramida.

Planseul peste parter este realizat din grinzi din lemn de brad ecarisat 15/10 cm, cu dusumea oarba pe sipci si umplutura de pamant (stratul termic) intre grinzi iar plafoanele : sipci, trestie si tenuiala din mortar de var, cu reparatii facute dupa 1977 partial pe Rabit.

Fig.3.37 – Investigarea planseului peste parter si a planseului peste subsol

Prin controlul efectuat la fata locului, a informatiilor primite de la conducerea unitatii si din cercetarea documentatiei existente in arhiva I.P.J.C. s-au stabilit urmatoarele :

La construirea Clubului sportiv scolar nr.1 s-a folosit in anul 1895, ca materiale de constructii : piatra, lemnul, caramida si mortarul confectionat din var si nisip.

Executat initial cu sali de clasa normale, in anul 1965-1967 s-a initiat si s-au executat 2 sali de gimanstica, care au impus modificari structurale. Pentru asigurarea spatiilor necesare celor 2 sali de gimnastica s-au facut modificari prin desfiintarea unor ziduri despartitoare si ridicarea plafoanelor in zona centrala a cladirii cu cca. 1,00 m prin modificarea planseelor peste parter.

Fig.3.38 – Investigarea planseelor, modificate prin inaltarea lor

Pentru a realiza o relevare cat mai precisa a patologiilor existente, am efectuat si o investigarea a amplasamentului ce a influentat considerabil comportarea constructiei prin: morfologia si caracteristicile fizico – mecanice ale terenului de fundare, adancimea si fluctuatiile apelor freatice, caracteristicile seismice ale amplasamentului.

Dupa investigatiile realizate se poate afirma ca, degradarile si exfiltratiile produse de conductele purtatoare de apa si situate la 1m sub cladire, au produs tasari diferentiate, denivelari in plan vertical (peretele ax 1 prezinta deplasari si dislocari la nivelul planseelor), aspecte care caracterizeaza cu precadere tronsonul interior care se dezvolta in lungul curtii.

Datorita exfiltratiilor din instalatiile purtatoare de apa, atit pentru zona stradala cit si pentru curtea interioara , a miscarilor seismice si a neefectuarii in timp a unor lucrari de mentenanta pe parcursul celor aproape 110 ani exploatare, cladirea a suferit degradari atit prin imbatrinire cat si prin deprecierea rezistentelor caracteristice cauzat de atacul sarurilor.

Constructia in timp a avut o comportare buna neinregistrindu-se avarii semnificative dupa cutremurele importante care s-au succedat pe perioada duratei de exploatare.

Deprecierile constatate la plansee sunt cauzate de :

fenomenul reologic (ex. in zona podului marea parte a componentelor structurale ale sarpantei au fisuri, zone putrede la care procesul a fost accelerat si de infiltratiile apelor pluviale prin invelitoare;

sistemul defectuos de evacuare al apelor pluviale prin inglobarea gurilor de scurgere ale burlanelor sub trotuarul de protectie;

interventiile efectuate in timp la sistemul de sarpanta ( in anul 1966 – 1967 cind s-a transformat functiunea de scoala in club sportiv scolar) – data la care s-a efectuat interventii la structura de rezistenta prin demolarea peretelui median longitudinal si realizarea a doua sali de sport. cu acest prilej s-au suprainaltat peretii centeli cu 1 ml pentru a asigura regimul de inaltime adecvat noii activitati. aceste modificari au produs repercursiuni in lucrari de interventii la sarpanta care s-au dovedit a fi nu din cele mai adecvate (ex. reazame de ordinul doi, elemente fara componente structurale de descarcare, suspendari ale grinzilor, s.a.);

deprecieri ale zidariei cauzate de atacul sarurilor ca urmare a reactiilor chimice dintre apa din structura si mediul inconjurator si nu de putine ori amplificate de prezenta fenomenului de inghet – desghet).

deprecieri ale componentelor structurale din lemn, grinzilor de planseu;

fisurari ale zidariei la colturile extreme ale corpului principal consemnate la cutremurul din 1977 – posibil ca urmare a interventiilor defectuoase din 1966 – 1967 la structura de rezistenta.

Nivelul exigentelor functionale este satisfacator generat si de starea de umiditate excesiva , urmand ca in cadrul lucrarilor de reabilitare si modernizare sa fie rezolvate toate utilitatile la exigentele compatibile utilizarii spatiilor pentru functiunea actuala.

Prezentul studiu de caz are drept obiectiv studiu si cercetarea masurilor de interventie, masuri ce se impun in vederea asigurarii sigurantei structurale si functionale.

Am aplicat solutii si masuri de mentinerea configuratiei si functiunii existente a constructiei, prevazându-se atât lucrari de reparare cât si de consolidare a elementelor structurale si nestructurale degradate, pentru marirea rezistentei, rigiditatii si ductilitatii acestor elemente.

In cadrul solutiei de consolidare am prevazut urmatoarele masuri de interventie:

realizarea unei cutii rigide la nivelul demisolului si realizarea subzidirilor din beton armat in vederea reducerii presiunilor pe talpa fundatiilor. Lucrarile de consolidare a infrastructurii se vor realiza etapizat, pe tronsoane de max. 1,5ml si adoptate la distante de 3 ml, pentru a nu periclita rezistenta si stabilitatea cladirii neconsolidate.

Fig. 4.66 – Realizarea unei cutii rigide la nivelul demisolului

realizarea sâmburilor si centurilor din beton armat si ancorarea zidariei de acestea;

Fig. 4.75 – Realizarea sâmburilor si centurilor din beton armat

realizarea planseului din beton armat monolit peste parter;

consolidarea zidurilor fisurate sau crapate ( care vor fi puse in evidenta la decopertarea tencuielilor – deoarece la data prezentei nu erau vizibile) prin injectari cu lapte de ciment, teseri si camasuire cu plase cu mortar M 100T.

Fig. 4.67 – Consolidarea zidariilor cu plase si realizarea ancorajelor

repararea elementelor din lemn ale sarpantei, inlocuirea elementelor putrede, dublarea celor subdimensionate, introducerea unor elemente de contravantuire suplimentara si realizarea unei descarcari adecvate a componentelor verticale fata de zidurile portante de la parter;

consolidarea planseului peste subsol, realizand o placa slab armata peste profilele metalice existente ;

Fig. 4.68 – Detaliu consolidare planseu

refacerea pardoselilor, refacerea finisajelor conform proiectului de arhitectura ;

amenajarea grupurilor sanitare cu dotarea corespunzatoare pentru salile de sport din cadrul acestui corp de cladire;

amenajarea spatiilor existente la mansarda;

eliminarea umiditatii din zidurile perimetrale si a planseelor.

Procedeul recomandat pentru eliminarea umiditatii, consta in transformarea sarurilor usor solubile in combinatii greu solubile sau insolubile, dupa care se aplica o solutie de tencuiala pentru asanare. Solutia se va elabora de catre proiectantul lucrarii inainte de inceperea lucrarilor de executie in termen de 48 ore de la efectuarea decopertarii la interiorul salilor de sport si testarea cu umidometrul a elementelor.

Lucrarile de consolidare vor incepe obligatoriu dupa realizarea sprijinirii planseului si executia unei podine de protectie a lucratorilor care desfasoara lucrari de interventie la parter.

Lucrarile de consolidare a suprastructurii se realizeaza etapizat pe fiecare incapere in parte. Abordarea unui front de lucru se va realiza pe faza tehnologica, respectand proiectul tehnologic intocmit de catre executantul lucrarilor de consolidare si insusite de catre proiuectantul lucrarilor de consolidare.

Fig. 4.69 – Realizarea sprijinirii planseelor

Se precizeaza faptul ca pentru fiecare element structural se va intocmi o fisa care va cuprinde precizari privind starea elementului decopertat si eventualele masuri suplimentare fata de proiect. Fisa va fi semnata in urma constatarii de catre proiectant, executant, beneficiar, responsabil cu calitatea lucrarilor, diriginte de santier.

Complexitatea deosebita, caracterul special al lucrarilor de consolidare – renovare, impune ca executarea acestora sa fie in mod obligatoriu incredintate unor unitati specializate capabile sa asigure calitatea ce este impusa potrivit exigentelor legislatiei si prescriptiilor tehnice in vigoare.

Inaintea inceperii lucrarilor de consolidare intreaga structura se va sprijini la interior in vederea asigurarii sigurantei acoperisului si a protectiei lucratorilor. Lucrarile de sprijinire vizeaza in primul rand elementele structurale ale planseelor si ale acoperisului. Se vor folosi elemente spatiale cu legaturi de rigidizare si podine de protectie a lucratorilor.

Lucrarile de executie in mod obligatoriu vor fi incredintate unui personal cu experienta in astfel de lucrari, instruit, calificat, respectand in totalitate masurile de tehnica securitatii muncii specifice acestor lucrari.

Investigare si restaurare “Spitalul Sf. Pantelimon”

“Spitalul de Psihiatrie “Sf. Pantelimon” Braila are sediul in Braila , Calea Calarasilor nr. 59, deserveste intreg judetul pentru toate categoriile de afectiuni psihiatrice.

Spitalul este construit in sistem pavilionar, este inscris pe lista monumentelor istorice, la pozitia 61 Cod LMI 2004 – BR II mB- 02080 iar constructia principala este inceputa in anul 1874 si finalizata in 1886 iar celelalte cladiri sunt construite in perioada 1925 – 1950,” fapt ce a impus efectuarea unor categorii de lucrari complexe de reabilitare si modernizare care s-au executat partial in perioada 2006 – 2010.

Fig. 3.39 – Spitalul Sf. Pantelimon

“Spitalul de Psihiatrie "Sf. Pantelimon" Braila, este conceput intr-un stil arhitectural specific sec. XIX cand a fost atestat documentar. Constructia principala inceputa in anul 1874 de catre antreprenorii Mathias Hirsh si Pavel Simion pe un teren rezervat pentru spital prin parcelarea din anul 1874, s-a finalizat in anul 1886 si a fost donat Primariei orasului Braila. Spitalul de Stat Braila, cum a fost denumit incepand cu anul 1940, se compune din mai multe cladiri construite in perioada 1925-1950.”

Structura de rezistenta este realizata din zidarie portanta simpla, cu fundatie din zidarie care descarca pe o talpa din mortar cu nisip, avand o latime de 60cm, in conformitate cu studiul geotehnic facut pe amplasament.

Grosimea zidurilor variaza, anvelopa avand grosime de 42 cm, restul fiind de 25, respectiv 14 cm.

Fig. 3.40 – Investigarea si diagnosticarea zidariei pe care descarca planseele

Planseul peste parter este realizat din grinzi de lemn care descarca pe o centura antiseismica, realizata din platbanda metalica si printr-o tesere a carammizii, corespunzator tehnologiei de executie practicata la obiectivele importante la sfarsitul secolului al XIX-lea.

Fig. 3.41 – Investigarea si diagnosticarea planseului peste parter

Fig. 3.42 – Releveu privind planseul si sarpanta

Analiza starii tehnice a constructiei s-a realizat in cadrul evaluarii calitative, atat preliminara cat si detaliata, avand in vedere faptul ca atat prin functiunea existenta, cat si prin noua functiune a spatiilor, constructia se incadreaza in clasa de importanta II, analiza bazandu-se pe exigentele functionale, dar si pe faptul ca incinta spitalului cu constructiile aferente sunt incadrate ca monument istoric conform Legii 422/2001.

Fig. 3.43 – Investigarea si diagnosticarea degradarilor structurale

Analiza principalelor cauze care au condus la aparitia degradarilor la nivelul planseelor sunt:

tasari diferentiate cauzate de umiditatea excesiva a terenului, prin exfiltratii ale conductelor purtatoare de apa. Acestea au condus la aparitia unor fisuri verticale in structura peretilor perimetrali, cu precadere in fatada principala, producandu-se chiar o tasare puternica cu fisurarea si dislocarea caramizilor.

alta zona vulnerabila o prezinta un peretele de compartimentare, care prezinta fisura inclinata, a carei cauzalitate este generata de coroborarea atat a rezistentei minime la actiunea seismica, cat si de umiditatea excesiva a fundatiei, care a condus la tasarea acesteia.

rezistenta scazuta a structurii corpului, la actiuni seismice, marcata prin aparitia fisurilor orizontale, la imbinarea perete tavan.

Fig. 3.44 – Investigarea si diagnosticarea fisurilor din structura

corpurile prezinta igrasie, cauzata de umiditatea excesiva aterenului din conductele purtatoare de apa.

pierderile din reteaua de apa canal, au construbuit la ruperea fundatiei existente (realizata din beton simplu) aspect care a condus la tasarea si ruperea zidariei.

lipsa lucrarilor de mentenanta efectuate la timp si de calitate, cum ar fi reparatii tencuieli, reparatii invelitoare, curatarea jgheaburilor si burlanelor, dirijarea apelor in afara zonei de fundare, au condus la aparitia si accentuarea unor deprecieri: degradarea caramizii, fisurarea zidariei, degradarea tamplariei;

In vederea asigurarii unui nivel de protectie seismica acceptabil din punct de vedere al riscurilor sociale si economice, conform normativului P100/3/2008 “ Cod de evaluare seismica a constructiilor existente”, a unor functiuni avand in vedere propunerile de amenajare a spatiului in concordanta cu actualele exigente ale comunitatii promovate, am stabilit urmatoarele masuri ce trebuiesc considerate:

Fig. 4.70 – Solutii de reabilitare a zidariei, prin camasuire

Solutii minimale

In cadrul acestei solutii am propus urmatoarele masuri:

consolidarea zidurilor portante exterioare in exclusivitate numai la interior, iar cele interioare pe ambele fete, prin sistemul de finisare, prin captusirea cu mortar, dupa ce in prealabil intreaga zidarie a fost pregatita, decopertata, rostuita, montate plase pe ambele fete si tencuite cu mortar M100T;

consolidarea zidariei fisurate prin injectari cu rasina epoxidica si prin tesere dupa tehnologii speciale;

inlaturarea pardoselii existente si realizarea unei pardoseli noi;

realizarea unor centuri din beton armat la nivelul pardoselii – sub cota acesteia – in exclusivitate la interiorul spatiilor functionale in vederea ancorarii plaselor de armatura care se monteaza pe suprafata peretilor;

la partea superioara, toate zidurile se vor lega cu o centura din beton armat capabila sa asigure conlucrarea zidurilor portante si o comportare adecvata la o actiune seismica. In aceasta centura se vor ancora plasele de armatura care consolideaza peretii portanti;

inlocuirea grinzilor din lemn putrede aferente planseului peste parter, refacerea plafoanelor, termoizolarea podului cu vata minerala.

inlaturarea pamantului din pod si dispunerea termoizolatiei la intradosul sarpantei – al asterialei;

consolidarea planseului peste parter prin casetare, in vederea reducerii deformatiilor, al imbunatatirii efectului de saiba;

inlaturarea componentelor degradate ale sarpantei si inlocuirea acestora;

Fig. 4.71 – Solutii de reabilitare a planseului de peste parter

inlocuirea timplariei existente, cu tamplarie din lemn cu pastrarea tuturor elementelor de alcatuire, a pardoselilor, refacerea finisajelor atit la interior cit si la exterior in varianta originara;

refacerea instalatiilor electrice in conformitate cu actualele prescriptii tehnice si acte normative in vigoare, cu respectarea exigentelor de consum, a aparaturii si din exploatarea ambulatoriului.

refacerea tuturor instalatiilor purtatoare de apa in conformitate cu normativul P 7/2000, privind terenurile macroporice sensibile la umezire.

Solutii maximale

In cadrul solutiei maximale s-au prevazut urmatoarele lucrari:

consolidarea fundatiilor prin talpi din beton armat dispuse dupa ambele directii, realizate prin subturnarea fundatiilor existente;

inlocuirea planseului existent din lemn cu un planseu din beton armat peste parter;

consolidarea zidariei existente cu simburi si centuri din beton armat, conlucrarea dintre simburi si zidaria existenta fiind asigurata prin ancorarea plaselor de armatura care urmeaza a constitui sistemul de capitonare al zidariei portante;

Cercetarea am efectuat-o in cadrul unui program complex in conformitate cu prevederile legii 422/2001 coroborat cu rezultatele experimentale care au vizat cuantificarea parametrilor de calcul a structurii de rezistenta si a rezultatelor urmaririi comportarii in timp. Am aplicat masuri de menținerea configurației și funcțiunii existente a construcției, prevăzându-se atât lucrări de conservare, restaurare și refacere fără să fie afectată substanța istorică și valoarea monumentului, dar cu lucrări de reparare, cât și de consolidare a elementelor structurale și nestructurale degradate, pentru mărirea rezistenței, rigidității și ductilității acestor elemente.

Studii si cercetari experimentale privind restaurarea planseelor constructiilor de patrimoniu

O data cu utilizarea unor materiale noi, precum betonul armat sau fierul s-a conturat posibilitatea de a apela la ele ca mijloace auxiliare pentru a restaura un monument, renuntandu-se la daramarea si refacerea sa, dezvoltandu-se noi tehnici constructive. Viollet-le-Duc a formulat ideea utilizarii fierului in restaurari, astfel incat elementele de metal introduse sa fie puse in situatia de a raspunde la solicitari intocmai cu elementele originale de zidarie.

„Actiunile exceptionale precum seismele, tasarile inegale, exploziile, alunecarile de teren, prabusirile, inundatiile, incendiile dar si actiunile factorilor reologici, de imbatranire a materialului, actiunile din exploatare necorespunzatoare au diminuat considerabil capacitatea de rezistenta a constructiilor si a elementelor constituente portante a acestora, in special la constructiile monument istoric care in momentul de fata au o capacitate de rezistenta mult diminuata si nu ar mai putea face fata unor actiuni de mare intensitate.”

Pentru a mentine si conserva integritatea structurala a cladirilor sunt necesare implementarea unor solutii de consolidare corecte adaptate fiecarei situatii in parte.

Cercetari priviind reabilitarea planseelor si a zidariilor portante la structuri de tip”Pombalina”

Fig. 5.1 – Reabilitarea edificiilor antice de tip Pombalinia – (João Appleton)

Dupa cum se cunoaste, edificiile vechi sunt cele care preced utilizarea comună a cimentului Portland și betonului armat, sunt cele a căror construcție se bazează pe utilizarea de materiale tradiționale, cum ar fi zidărie de piatră și cărămidă, lemn și mortar de var și doar intr-o mică măsură folosind materialele a căror dezvoltare a avut loc la sfarsitul secolului al XIX-lea. Sunt clădiri care alcătuiesc centrele vechi si istorice ale oraselor și prin varsta lor, sunt cele care merită o atenție deosebită din partea autorităților publice, a proprietarilor, dezvoltatorilor, designeri și constructori, deoarece acestea reprezintă esenta istoriei a orașelor din care fac parte, reprezentand patrimoniului arhitectural. Intr-adevar, se poate afirma ca, in cladirile vechi, precum si in cladirile moderne, trebuie sa se indeplineasca anumite conditii de siguranta structurala. Siguranta structurala presupune o pozitie predominanta in mod clar, pentru planseele de legatura, pentru planseele cu rol important in structura cladirii, in ceea ce priveste rezistenta la sarcinile verticale si fortele orizontale.

Patologiile care afectează clădirile vechi reflectă desigur, relația dintre construcția lor, mediul care le înconjoară, precum și condițiile de utilizare în raport cu vârsta lor.

Deși structurile "Pombaline" au un comportament bun seismic, după mai mult de 250 de ani, aceste clădiri au nevoie de lucrări de reabilitare, din cauza degradării lor, intervențiilor inadecvate la care au fost supuse (cum ar fi adăugarea de etaje, modificarea elementelor structurale sau schimbarea functionalitati clădirii) și la noile coduri si norme mai exigente pentru rezistența la cutremur.

Consolidarea zidariei si a planseelor prin tencuieli armate trebuie sa garanteze conlucrarea tencuielii cu zidaria si realizarea unor conexiuni foarte bune intre elemente. Utilizarea de tencuieli armate cu plase metalice (protejate împotriva oxidari), fibre de sticlă, etc., permite legarea zidariei ducand astfel la imbunatatirea functiunii structurale. In anumite situatii, aceasta solutie poate fi imbunatatita prin utilizarea de agrafe sau ancore metalice de fixare asigurand o conlucrare mai buna a elementelor structurale.

In cadrul stagiului efectuat am participat la ralizarea consolidarii prin tencuieli armate utilizand camasuirea cu plase din otel inoxidabil si din fibre de sticla. Solutia se aplica atat pentru componentele verticale cat si pentru elementele de planseu.

Fig. 5.2 – Curatarea zidariei si inlocuirea materialului degradat – (Joao Ferreira)

In vederea aplicarii tencuielilor armate am realizat operatiuni de curățarea zidăriei si decopertarea tencuielii existente, inlocuirea materialului degradat, injectarea fisurilor si a golurilor, montarea armaturii de metal (oțel galvanizat sau din oțel inoxidabil) sau din fibre de sticlă (antialcalina de protecție) cu sau fara conectori de fixare si apoi aplicarea tencuielilor de mortar adecvat.

Fig. 5.4 – Armaturi din otel inoxidabil si plase din fibre de sticla – (Joao Ferreira)

Tencuieli armate cu plasa polimerica si conectori

Reabilitarea am facut-o prin incorporarea in tencuiala a unor plase metalice sau din polimeri (tencuiala trebuie sa aiba o grosime de 5-6cm). Se pot utiliza si ancore fixe sau conectori transversali pentru o mai buna conlucrare a zidariei cu tencuiala. Camasuirea zidariei existente, cu mortar armat sau beton armat (unul sau două straturi de armura), aplicate manual, acopera si protejeaza si mareste sectiunea elementelor.

Fig. 5.5 – Tencuieli armate cu plasa polimerica si conectori

Metoda de consolidare prin camasuire am aplicat-o la consolidarea elementelor structurale din zidarie prin creșterea secțiunii si la consolidarea de arce și bolți.

Fig. 5.6 – Camasuirea unei bolti din zidarie cu plasa polimerica – (Joao Appleton)

Studii priviind imbunatatirea capacitatii portante a planseelor si a zidariilor prin utilizarea armaturilor din plase STNB.

Acest procedeu constă în cămășuirea elementelor structurale din zidărie de carămidă cu mortar de ciment marca M100T și utilizând plase sudate STNB Φ6mm cu ochiuri 10x10cm cu grosimea tencuielii de 6cm, cu rol de cămășuială.

Metodologia de lucru cuprinde:

realizarea găurilor pentru introducerea elementelor de ancorare (tije metalice, scoabe);

injectarea galeriilor cu pastă de ciment și introducerea ancorajelor;

aplicarea plaselor sudate pe ambele fețe ale zidurilor;

tencuirea pereților cu mortar M100T.

Fig. 5.7 – Consolidare cu plase – (Joao Appleton)

Elemente de ancorare

Principalele elemente folosite pentru ancorarea plaselor sudate de ziduri sunt:

Tije metalice tip crosă

Scoabe de încleștare

Fig. 5.8 – Scoabe de inclestare – (Joao Appleton)

Fig. 5.9 – Detalii scoabe

Fig. 5.10 – Mod dispunere scoabe

Tehnologia de montare a ancorajelor în pereții de zidărie este următoarea:

se forează cu burghiul rotopercutor galeria cu diametrul ≥25 mm;

se extrage praful din galerie;

se umple galeria cu lapte de ciment + 5% aracet, folosind o seringă;

se introduce scoaba prin batere forțată cu refularea excesului de lapte de ciment;

se îndoaie capul coabei pentru a încleșta sistemul de armare.

In cazul zidariilor, utilizarea cea mai importantă a ancorajelor, cuielor, placilor si a suruburilor este aceea de a asigura echilibrul de forțe orizontale (provenite din arce și bolți) sau de a întări legătura dintre peretii din zidarie si între elementele de lemn si zidarie.

Principala problemă asociată cu aceste materiale, ca și la elementele din beton armat, este procesul de oxidare în prezența umiditatii din mediul exterior sau care apare în interiorul elementelor de construcție în care fierul este introdus și lipsa de acțiune de întreținere regulată, care trebuie să asigure protecția necesară a fierului.

Fig.5.11 – Consolidarea peretilor Pombalinia – (Joao Appleton; Joao Ferreira)

Lucrările pregătitoare (sprijiniri, spargeri, pregătirea suprafețelor ce vor veni în contact cu mortarul, montări de armături, etc.) le-am efectuat cu minuțiozitate deoarece la lucrările de consolidare pot apărea neconcordanțe între unele cote din proiect și cele reale, va fi solicitat proiectantul în cazul în care aceste neconcordanțe afectează soluțiile stabilite, prin detaliile de execuție.

Studii priviind imbunatatirea capacitatii portante a planseelor si a zidariilor prin utilizarea armaturilor din plase galvanizate.

Aceasta soluție se ia în considerare atunci când există necesitatea obiectivă de consolidare a capacității de rezistenta a structurilor din zidarie, în termeni de răspuns la acțiunea seismica. Consta in executarea unei tencuieli fine (în general, între 3 si 8 cm grosime) si armare cu plasa de sarma sau alte materiale, fixate în mod corespunzător de element.

Obiectivele testului

Activitatea experimentală cuprinde două părți. Prima parte a constat intr-un test experimental pentru a evalua comportamentul în timpul unei forte seismice și pentru a evalua efectul produs asupra elementelor structurale. A doua parte a vizat evaluarea caracterului adecvat și a eficienței unei metode propuse de reabilitare cu tencuiala armata.

Obiectivele campaniilor experimentale au fost, studierea și înțelegerea comportamentului elementelor cu schelet din lemn, cu sau fără umplutură de zidărie, supuse unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente lucrează împreună.

Tehnologia si echipamentul necesar

Echipamentul principal pentru încercare a fost compus din: o grindă metalică care tine loc de fundatie cu suporți metalici de prindere, o presă de 1000 kN montată pe un perete de reacțiune și un cadru lateral, pentru a evita deplasarea laterală a elementelor, la partea superioară. Tehnologia de incercare utilizata la teste, a depins de tipul elementului încercat (cu schelet din lemn sau cu schelet din lemn cu umplutură de zidărie).

Au fost utilizate la încercări un numar de trei traductoare de deplasare cu domeniul de măsurare între 25 mm și 500 mm, marca TML sau APEK, 5 celule de forță (una pentru măsurarea sarcinii orizontale aplicate cu ajutorul actuatorului presei și patru pentru a măsura tensiunea în barele utilizate pentru a impune sarcina verticală) și 32 de mărci tensometrice.

Achiziția de date și sistemul de control constau in trei elemente de bază, și anume, unitatea de control, unitatea de stocare și dispozitivul de comandă al presei. Unitatea de control este un calculator personal care controlează toate celelalte echipamente care sunt utilizate, de asemenea, pentru stocarea de date. Unitatea de stocare este unitatea la care sunt conectate traductoarele și unde semnalele lor analogice sunt tratate și digitalizate.

Instrumentele utilizate în aceste încercări (traductoare de deplasare și de celule de forță) sunt dispuse în aranjamente cu punte Wheatstone completă care sunt susținute și citite de către unitatea de stocare. Unitatea de comandă a presei controlează mișcarea presei și este, la rândul ei, controlată de unitatea de control.

Realizarea elementelor necesare testului

Testul a constat in realizarea si testarea a zece elemente structurale, fiecare fiind format din patru module din lemn de tip cruce si zidarie din caramida.

Am incercat reproducerea cât mai fidelă a elementelor „pombalina” originali din punct de vedere al caracteristicilor și proprietăților materialelor. Astfel, pentru îmbinarea elementelor din lemn am utilizat cuie din fier bătute cu ciocanul.

Baterea cuielor a fost făcută cu atenție sporită, pentru evitarea producerii unor fisuri în elementele din lemn. Structura de schelet din lemn este formată din elemente orizontale, verticale și diagonale din lemn îmbinate prin chertare pe jumătatea secțiunii prin simpla tăiere la 45°. Toate conexiunile le-am consolidat cu cuie de fier. Lemnul utilizat în acest studiu experimental a fost din pin, fiind uscat pentru a fi cât mai omogen posibil pentru a nu produce diferențe între încercări. Secțiunile din lemn au fost: 16×12 cm și 8×12 cm.

Alegerea tipului de zidărie a fost foarte importanta, deoarece există mai multe tipuri de zidarii, inclusiv mortar cu cărămizi sau mortar cu gresie sau chiar mortar amestecat cu pietre mici. În studiul prezent, am folosit mortar cu cărămizi, refolosite. Compozitia zidariei constă în ciment-var-nisip, mortar de constructii, cu un volum de 01:02:06 (Materialul utilizat a fost de: var hidratat, ciment Portland 32.5 N; nisip). Deși mortarele vechi au fost compuse exclusiv din var și nisip, cimentul a fost adăugat în aceste cazuri, pentru a asigura o intarire mai rapidă. Timpul de uscare este de două luni (mortarele de var au nevoie de câteva luni sau ani pentru a se întări prin procesul de carbonatare).

Tehnica de consolidare

Aplicarea de tencuieli armate este o tehnica relativ simpla, care a fost utilizata în reabilitarea cladirilor vechi. Studiul a urmărit să evalueze influența acestui tip de soluție în rezistența și capacitatea de disipare a energiei elementului structural. Punerea în aplicare a armaturii, aplicata pe ambele părți cuprinde următoarele etape:

aplicarea mortarului, de aproximativ 2 cm grosime;

aplicarea plaselor cu ochiuri de plasă de metal întins tip creasta 20/25 galvanizat;

prinderea plasei de metal cu cuie si cu tije filetate 1 ø8 mm/mp, în cele din urmă, aplicarea tencuielii cu mortar, de aproximativ 3 cm grosime.

Am executat un strat cu mortar de Chapisco de aproximativ 1-2 cm grosime pe ambele fete apoi am asezat plasa de metal galvanizata, intinsa, cu ochiuri tip romb de 20 / 25, pe ambele fete.

Plasa am prins-o prin perforari ce traverseaza elementul, una la 1 m2, cu tije filetate si galvanizate de 8 mm – tijele sunt indoite la capete aproximativ 100mm.

Executia tencuielii cu mortar de Chapisco se face de aproximativ 3cm grosime pe ambele fete. Acest strat de tencuiala va ramane pregatit sa fie finisat (nu este prevazut cu capacitate portanta de rezistenta);

Mortarul de Chapisco este un mortar uscat, a carui formula pleaca de la lianti hidraulici, agregate silicioase si calcare selectate dupa anumite criterii si cu adaosuri, cu scopul de a realiza stratul de mortar improscat / aruncat asupra diferitelor straturi suport, obisnuite / curente / des intalnite / atat de intalnite in constructii. Dispune de proprietati de aderenta si durabilitate particular adaptate functiei careia i-se adreseaza, fiind in mod special adaptat pentru aplicarea manuala a produsului.

Fig. 5.15 – Consolidarea peretilor cu plasa in laborator

Mortarul de Chapisco se utilizeaza pe suprafete de zidarie de caramida, blocuri si beton pentru realizarea stratului de mortar improscat / aruncat anterior aplicarii mortarului de tencuit.

Produs sub forma de pasta

Produs intarit

Realizarea tencuielii

Stratul suport trebuie sa fie lipsit de praf, fara produse de decofrare, in general sa nu aiba orice tip de agent care poate diminua aderenta in conditii normale. In mod particular, pe timp uscat, trebuie sa se realizeze saturatia suportului prin stropire.

Mortarul de Chapisco trebuie sa fie amestecat in echipamente indicate special pentru determinarea si dozarea automata a apei.

Dupa amestecare, mortarul de Chapisco trebuie sa fie aplicat manual, intr-un singur strat de aproximativ 4 – 5 mm grosime. Aplicarea / aruncarea mortarului trebuie sa fie energica si dispersiva pentru a crea o suprafata rugoasa, ce va constitui stratul de aderenta pentru aplicarea ulterioara a tencuielii.

Tencuiala va trebui sa fie aplicata pe stratul de mortar aruncat dupa intarirea acestuia, pentru indeplinirea cerintelor de buna practica a acestui tip de aplicare.

Pe suporturi de beton trebuie avuta foarte mare grija in legatura cu conditiile de curatare si degresare prevazute deoarece pe aceste suprafete sunt frecvent folosite substante de decofrare foarte grase si de aceea aderenta este foarte slaba.

Mortarul de Chapisco, deoarece este vorba de un mortar pe baza de liant hidraulic, nu trebuie aplicat la temperaturi ambientale si ale suportului mai mici de 5oC si mai mari de 30oC. Pe timp uscat sau cu expunere prelungita la actiunea vanturilor, suprafetele executate trebuie sa fie udate zilnic timp de o saptamana, pentru a mentine tencuiala umeda in permanenta.

Apa de amestec trebuie sa fie curatata / libera de orice impuritati (argile, materii organice), si ar trebui sa fie de preferinta potabila;

Nu trebuie sa fie aplicat / pus in opera nici un mortar care a inceput procesul de priza; nu trebuie sa „inmuiati” mortarul;

În scopul de a obține proprietățile mecanice ale materialului studiat, cum ar fi rezistenta și modulul de elasticitate, am realizat teste de tracțiune care au fost efectuate pe probe cu dimensiuni nominale de 500 x 500 x 50 mm. Testele le-am efectuat într-o mașină universală de testare Instron, la o viteză de încărcare de 0,05 mm / s (deplasare între mânere).

Fig. 5.16 – Proba de mortar cu plasa

Nu se adauga alte produse mortarului, mortarul de Chapisco trebuie aplicat asa cum este prezentat pe ambalajul sau original.

Prezentarea testelor

Testele cvasi-statice le-am efectuat pe modelele realizate la laboratorul de Resistenta Structurilor și Rezistența Materialelor din Institutul Superior Tehnic. Testele constau in aplicarea unor sarcinii pe orizontală și verticală pe modelele incercate. Elementele le-am testat la deplasări orizontale aplicate la partea de sus a elementului, folosind un actuator cu o cursa de 400 mm, cu o capacitate de actionare cu 1.000 kN.

Fig. 5.17 – Prezentarea testului

Apoi am completat cu traductoare pentru a masura deplasarea din diferite puncte.

Sarcina impusă de actuator a fost, de asemenea, măsurată cu o celulă de sarcină, precum și tensiunea în cablurile verticale utilizate pentru a impune sarcina verticală.

Fig. 5.18 – Dispunerea traductoarelor

Pentru a împiedica elementul de zidarie pentru a avea o mișcare de balansare, grinda de lemn de jos a fost prinsa de o grinda de fier prin sase puncte de fixare. Devierea din miscarea plana este prevenita prin aplicarea unor role pe lateral pe partea de sus.

Procedura de testare a constat in a impune o deplasare orizontală în partea de sus, cu o viteză medie de 15 mm/min, aplicată uniform . O sarcină verticală constantă a fost transmisa la partea de sus a elementelor pentru a simula sarcini din nivelurile superioare, prin sase cabluri de oțel tensionate cu prese hidraulice, simulând sarcini gravitaționale.

Acestea au fost prevăzute, pentru a lua în considerare greutatea pe care specimenul o preia de la structura din care face parte. Astfel, încărcarea verticală a fost considerată de 60 kN.

Fig. 5.19 – Aplicarea sarcinilor vertical

Caracterizarea experimentala a comportamentului în plan am realizat-o prin încercări ciclice, statice de forfecare, cu deplasări controlate. Aceasta metoda consta in aplicarea unor secvențe de deplasare ciclice în creștere în amplitudine pe toată durata testului, fiecare segment consta intr-un ciclu primar, cu o amplitudine definita ca multiplu deplasarii de referință. Ciclul primar este urmat de o serie de cicluri, cu amplitudine egală cu 75% din ciclul primar.

Planseele si peretii testati sunt considerati ca fiind la parterul unui imobil cu trei nivele, astfel incat sarcina verticala calculata se va inmulti cu 3, in cazul peretilor, incarcarea totala verticala aplicata fiind de 60kN/m. Pe peretele de reacțiune se găsește montată presa cu care este impusă deplasarea orizontală. Peretele se consideră încastrat la bază, prin legătura cu grinda metalică. Aceasta a fost realizată prin intermediul unor plăcuțe metalice prinse cu șuruburi.

La partea superioară a fost montat un cadru metalic care împiedică mișcarea laterală în afara planului. De asemenea, a fost montată o grindă metalică pentru distributia uniformă a încărcării verticale la partea superioară a peretelui.

Între presa orizontală și elementul orizontal de la partea superioară există două piese metalice, una care este prevazută cu o parte cilindrică ce permite rotirea în acea zonă cand este aplicată forța și cealaltă pentru a asigura distribuția uniformă pe zona de contact cu elementul orizontal din lemn.

Rezultate

Deplasările ciclice au fost aplicate până la ruperea elementelor de lemn. Pierderea rigiditatii a fost identificata in diagramele de incarcare-deplasare, la o deplasare mai mare de 60mm. Analiza se limitează la o serie de deplasări ± 5.5mm, care duce la o deviere de 2,6%.

Comportamentul histeretic a elementelor, supuse la încărcare ciclică, este caracterizat de un comportament neliniar, cu un răspuns de ductilitate mare. Puterea maxima este de 30 kN pentru elementele pe structura de lemn, măsurate la deplasarea de 55 mm .

Energia disipată în fiecare ciclu poate fi evaluată prin calcularea în zona curbei de încărcare-deplasare în fiecare ciclu. Figura 11 și Tabelul 3 arată comportamentul de încărcare – deplasare a elementelor de-a lungul ciclurilor.

Energia disipată, Ed, – corespunde zonei de grafic format din ciclul, Fmax-este forța maximă măsurată pe structura, și dmax-este deformarea maximă în structura. Energia de disipare / ciclu asociat cu comportamentul histeretic a elementului am determinat-o prin măsurarea ariei ciclului mai larg, în fiecare etapă de deformare în diagrama de forță-deplasare. Creșterea deformari duce la o creștere mai mare de disipare a energiei și scaderea amortizari, asociata cu distrugerea grinzilor de lemn.

În primele cicluri, se prezintă practic o comportare liniara, până la aproximativ 35 kN și 15 mm. Cele mai mici bucle de histerezis în această fază sunt asociate cu defectele provenite din conexiuni, care se deschid și se închid în funcție de direcția de sarcina. In functie de treptele de deplasare, o serie de efecte care caracterizează comportamentul neliniar devin vizibile în jurul valorii de 45 kN și o deplasare de 55mm.

Fig. 5.20 – Efectele incercarii

Figura 6.21 prezintă ciclurile histerezice de-a lungul testelor. În tabelul 3 este prezentata energia disipata în cicluri, la diferite niveluri de deformare. Cu cat crește deformarea duce la o creștere mai mare a disipari energiei și mai puțin de amortizare, ducand la deteriorarea grinzilor de lemn și a zidariei de umplutura.

Table 3. Energia disipata si coeficientul de amortizare pentru fiecare ciclu.

Fig. 5.21 – Energia disipata in fiecare ciclu – (Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012)

Concluzii

Diagramele de încărcare-deplasare obținute pentru ramele din lemn și elementele din zidărie (MW), sunt prezentate în figura 6.22.

Fig. 5.22 – Curba forta-deplasare – (Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012)

Cum era de asteptat, elementele structurale au o rigiditate mai mare decat a celor din lemn, 2000 kN/m fata 600kN/m. Umplutura de zidarie este importanta pentru rigiditate și în special la rezistenta intregului modul. Umplutura de zidărie influențează, de asemenea, modul de colaps, de exemplu, prin prevenirea instabilitatii laterale a diagonalei comprimata.
Elementele de zidarie, de asemenea, au o capacitate mai mare de disipare a energiei, ceea ce implică un efect de amortizare mai mare, foarte relevant in ceea ce privește comportamentul elementelor supuse la incarcare de tip cutremur.

http://constructicivile.3x.ro/inginerie/noutati/p1002003.htm

Pe parcursul încercării au putut fi observate pe rând desprinderile panourilor din zidărie, începând cu cele de la partea inferioară, până la cele de la partea superioară.

Pe tot parcursul încercării au căzut bucați de mărimi reduse de mortar, însa nu au sarit la distanțe mai mari de 1 m.

Concluziile acestui studiu pot fi rezumate după cum urmează:

– Potrivit curbelor de forță-deplasare, consolidarea aplicata ofera o capacitate de disipare a energiei seismice si o creștere a rigidității;

– Armarea cu plase de otel a dus la o creștere în rigiditate, până la o de deplasare de 10mm, apoi incepe sa se fisureze la o sarcina relativ constantă.

Fig. 5.23 – Curbele histerezis in pereti – (Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012)

În curbele histerezis obtinute din testarea elementelor, respectiv pentru cele cu tencuiala armata cu plasa de otel, se observă că cele cu tencuiala armata au o rigiditate crescută, în primele cicluri, până la 10 mm de deplasare. După aceea, forța rămâne constantă si incep sa apara fisuri in tencuiala armata, ceea ce duce la pierderea de rigiditate, dar cu o disipare mai mare a energiei.

Diagramele de forta-deplasare arată că pentru o deplasare de 40 mm este nevoie de o forta de 60kN la elementele armate si 40 kN la elementele simple.

Se observă creșteri de rigiditate la fiecare final de ciclu, însă explicația ar fi că atunci când se atinge deplasarea impusă, presele care mențin forța verticală în element întind tiranții verticali astfel încât conferă o rigiditate falsă. Pe măsură ce elementul se descarcă, rigiditatea scade.

Cercetari priviind investigarea zidariei specifice planseelor boltite, la compresiune pe diagonala si uniaxiala

Obiectivele testului

Prin realizarea programului experimental se urmărește obținerea următoarelor date :

evoluția caracteristicilor privind deformațiile și rezistențele, în cele doua situații;

evidențierea diferențelor în ceea ce privește modul de cedare;

valori privind deformațiile și rezistențele, comparativ cu cele obținute pe panourile de zidărie armare cu lamele CFRP;

obținerea de date pentru proiectarea (alcătuirea și calculul) unor asemenea soluții.

Obiectivul testului de compresiune pe diagonala este acela de a determina rezistenta la rupere, tensiunea de forfecare, mecanismul de rupere si diagramele forta-deplasare, fiin utilizate in stabilirea unei comparatii intre zidaria monumentelor istorice, realizata dupa tehnicile si procedurile obisnuite si acelasi tip de zidarie consolidata cu platbenzi din fibre de carbon; acest lucru realizandu-se prin compresiunea pe diagonala a panourilor de zidarie, prin proceduri standardizate.

Testul de compresiune uniaxial a fost realizat pentru a se determina caracteristicile mecanice ale zidariei, fara a se lua in considerare influenta parametrilor structurali precum zveltetea si excentricitatea.

Pentru analizarea conlucrării dintre lamelele CFRP și zidărie precum și a situațiilor in care se pot utiliza aceste produse in domeniul arătat, s-a propus următorul program de cercetări experimentale:

Etapa I : Experimentări pe probe de zidărie realizate cu cărămidă plină pentru studierea mecanismului de cedare și determinarea unor date pentru proiectare.

Etapa a II-a : Extinderea stadiului de cercetare pe viitor, pe panouri de zidărie solicitate cu fasii laminate de tip CFRP, pentru studierea mecanismului de cedare și determinarea unor date pentru proiectare.

Fig. 5.24 – Panouri de zidarie concolidate cu lamele din fibra de carbon (Dragomir Claudiu)

Tehnologia si echipamentul necesar

Pentru realizarea testelor experimentale am realizat panouri dreptunghiulare in planul fețelor zidăriei. Testele au fost realizate pe opt probe cu dimensiunile geometrice de 100x80x12cm, grosimea probelor fiind de o cărămidă specifica structurilor tip „Pombalinia”.

Pe timpul execuției am urmarit sa se respecte forma dreptunghiulara a probeleor prin realizarea perfecta a unghiurilor de 900 si realizarea corecta a zidariei prin realizarea corecta a rosturilor cu mortar pe directie verticala si orizontala.

Cele opt probe au fost realizate pe verticala, in stilul obisnuit de zidire si lasate in locul de zidire, in hala de depozitare a laboratorului de incercari de la IST.

La teste s-au folosit si prese hidraulice marca Enerpac, cu capacitatea de 600 kN si 800 kN, o celula de forta de 600 kN si traductoare de deplasare tip TML cu o cursa de deplasare de 500mm.

Fig. 5.24 – Presa hidraulica Enerpac 800 kN si celula de forta 600 kN

Prezentarea testului

Dupa 35 de zile de la realizarea probelor s-a trecut la pregatirea testului. Probele au fost transportate in laborator pentru a se trece la amplasarea lor.

Pentru testul de compresiune pe diagonala am folosit un pod rulant si niste grinzi din lemn pentru a ridica de la sol probele ce trebuiau incercate. Probele au fost rotite in plan vertical, la un unghi de 450 astfel incat diagonala de incercare a probei sa fie pe verticala.

Pentru a fi pozitionata la un unghi de 450, proba a fost asezata la partea inferioara, pe un suport metalic in forma de V iar la partea superioara a fost pozitionata tot o piesa in forma de V, ambele piese metalici avand latura de contact cu proba de zidarie de 125mm. Proba a fost pozitionata intre cele doua piese metalice pentru aplicarea incarcarilor verticale la partea superioara si transmiterea lor catre proba.

Dupa pozitionarea probei in suportul metalic inferior, am verificat cu aparatura laser ca proba de zidarie sa fie perfect asezata in pozitie vertica. Dupa asezarea piesei metalice de sus, am verificat ca aceasta sa aiba partea superioara perfect orizontala. Dupa ce am realizat pozitionare probei si am verificat stabilitatea acesteia, in suportul metalic inferior am turnat mortar de legatura si am trecut la asezarea presei hidraulice in pozitia de incercat.

Fig. 5.25 – Transportul si montarea probelor

Pe panoul de zidarie a amplasat doua traductoare de deplasare, unul in dreptul diagonalei verticale pentru masurarea deformatiilor de alungire a acesteia si un traductor in dreptul diagonalei orizontale pentru masurarea diagonalei comprimate.

La testul de compresiune pe diagonala, incarcarea verticala a fost transmisa prin intermediul unei prese hidraulice marca Enerpac, cu o capacitate de 100 kN , care transmite incarcarea prin intermediul unui cilindru asupra piesei metalice asezate deasupra probei pe direcția diagonalei verticale.

Fig. 5.27 – Pregatirea probelor pentru compresiunea pe diagonala.

Incărcarea a fost aplicată constant, cu o viteza medie de 1.5kN/min, controlata manual, până la rupere, cu măsurarea valorilor deformației unghiulare, in concordantă cu valorile efortului de lunecare (efortului principal de întindere) iar rezultatele deformatiei verticale si orizontale au fost obtinute cu ajutorul unor traductoare de deplasare de tip TML cu o cursa de 500mm, care sunt aplasate pe ambele fețe ale probei, la distanța egala de centrul fețelor probei.

Fig. 5.28 – Pregatirea probelor pentru compresiunea pe diagonala.

Pentru testul de compresiune uniaxiala am folosit acelasi pod rulant si le-am rotit din poziția de confecționare în poziția de încercare, pe verticală.

Pentru transmiterea încărcării uniform distribuita, de la presa hidraulica la probă, pe direcția verticala am folosit o grinda metalica amplasata la partea superioara a probei. La partea inferioara probele au fost asezate pe un suport din beton armat, asezat pe un pat de 2cm de nisip, pentru a prelua eventualele denivelari ale pardoselii. Presa hidraulica se așează centrat față de mijlocul piesei, urmărindu-se cu aparatura laser asigurarea verticalități probelor, asigurandu-ne ca sunt stabile. Am urmarit de asemenea, ca fața superioară a grinzii metalice să fie perfect orizontală (paralelă cu suportul din beton de la partea inferioara).

Fig. 5.26 – Pregatirea probelor pentru compresiunea uniaxiala.

La testul de compresiune uniaxiala, toate probele au fost testate la o sarcina verticala de compresiune care a fost transmisa prin intermediul unei prese hidraulice marca Enerpac, cu o capacitate de 800 kN si o celula de forta de 600 kN , transmisa prin intermediul unui cilindru asupra unei grinzi metalice de distributie amplasata pe partea de sus a probelor.

Fig. 5.29 – Secvente din timpul testelor.

Pe parcursul testelor, incărcarea a fost aplicată constant, cu o viteza medie de 1.5kN/min, controlata manual, până la rupere.

Pe parcursul testului am masurat forta aplicata pana in momentul cedari, rezultatele deformarii verticale fiind obtinute cu ajutorul unor traductoare de deplasare de tip TML cu o cursa de 500mm, care sunt aplasate pe ambele fețe ale probei, la distanța egala de centrul fețelor probei.

Fig. 5.30 – Secvente din timpul testelor.

Rezultate

In această prima etapă a programului de încercări au fost încercate 4 panouri de zidărie de cărămidă la compresiune pe diagonala si 4 panouri de zidărie de cărămidă la compresiune uniaxiala.

Dupa realizarea testului la compresiune pe diagonala s-a putut observa ca rezistenta la rupere a probelor DT0 si DT1 a fost asemanatoare, fata de rezistenta probelor DT2 Si DT3 care a fost mai mica.

In urma observarii comportamentului probelor testate s-a constatat ca ruptura a avut loc in prima faza prin interfata dintre caramida si mortar si apoi s-a extins pe diagonala dintre cele doua piese metalice ce au fixat proba.

Rezultatele obtinute sunt corespunzatoare fiecarei probe incercate, pe etape de incarcare si sunt figurate relatiile dintre deformatiile relative obtinute si rezultatele efortului unitar de lunecare la rupere.

CUM INTERPRETEZI????????????????????daca nu sti, discutam.

Figura 5.31 – Fisuri verticale – Forta de incercare la rupere

Privind imaginile urmatoare, corespondente primului test DT0, iese in evidenta modul in care s-a produs ruperea probei, dupa diagonala cea mai mare, impartind proba in doua blocuri aproape intacte. In general, nu au existat fisuri semnificative pana la incarcarea de 60 kN, apoi se formeaza fisuri dupa diagonala, pana la ruperea finala la 92 kN.

Fig. 5.32 – Rezultatele testului la compresiuni pe diagonala.

Testul de compresiune uniaxiala

Privind imaginile urmatoare, corespondente testelor CS1-CS4, iese in evidenta modul in care s-a produs ruperea probelor. Obtinandu-se rezistenta la rupere, mecanismul de rupere si diagramele forta-deplasare.

Figura 5.33 – Deslocamento vertical-Força dos ensaio de compressão

Fig. 5.34 – Rezultatele testului la compresiuni uniaxiala.

Concluzi

Incercările desfășurate în acesată etapă au furnizat informații referitoare la comportarea panourilor de zidărie de dimensiuni mici realizate din cărămida.

Deși dispersia rezultatelor obținute pe probele încercate, precum și dimensiunile reduse ale panourilor nu permit formularea unor principii generale pentru utilizarea acestor produse la consolidarea elementelor de zidărie, programul experimental desfasurat in această primă etapă a relevat câteva caracteristici comune ale comportării acestor elemente.

Se poate trage de aici concluzia ca, modul de cedare si rezistenta la rupere este influentata de modul in care se aplica incarcare, dupa diagonala lunga sau cea scurta in cazul probelor DT2 si DT3.

Asa cum a evidentiat si Claudiu Sorin Dragomir, dr.ing. la Incerc Bucuresti, încercarea parametrică s-a făcut la solicitari statice, dupa o singură direcție, monoton crescătoare, în timp ce solicitarea seismică reală este de natură dinamică, de aceea se considera necesar extinderea cercetărilor, pentru a scoate in evidenta diferențele de comportare. Metodologia de incercare si conceptul de baza a specimenelor, influențează foarte mult semnificația rezultatelor. In momentul in care probele martor, încercate fără consolidări și apoi se testeaza alte probe la care se aplică direct consolidări și sunt încercate, situația este cea a unei reabilitări preventive a construcțiilor care nu au trecut printr-o solicitare seismică. Când se testeaza o probă încercată fără consolidări și aceeași probă este consolidată, situația este cea a unei reabilitări post-seism des întâlnite.

Rezultatele obtinute le voi folosi in etapa a II-a a cercetarii in comparatie cu rezultatele obtinute pe probele de zidarie consolidate cu fasii CFRP; probele incercate vor fi luate ca probe martor, fara consolidari. In analiza urmatoare se va lua in calcul valorile eforturilor principale de rupere cit si situatiile specifice, fara a se tine cont de sectiunea probelor.

Pentru clarificarea multiplelor aspecte legate de conlucrarea celor două materiale precum și a delimitării mai precise a influenței condițiilor de executare a zidăriilor asupra eficienței consolidării cu lamele CFRP este necesară extinderea pe viitor a cercetărilor experimentale.

Consolidarea panourilor de zidărie de dimensiuni mici, cu lamele de tip CFRP poate fi considerata o soluție viabilă și eficientă pentru consolidarea acestor elemente.

Testul la compresiune pe diagonala s-a efectuat in vederea stabilirii capacitatii portante a componentelor structurale verticale pe care descarca planseele boltite. Compresiunea pe diagonala apare ca solicitare specifica in timpul actiunii seismice cand elementele din zidarie pe care descarca planseele sunt supuse unor incursiuni de intindere – compresiune dupa cele doua diagonale, durata solicitarii fiind comparabila cu durata miscarii seismice a cutremururlui din 1977. In acest scop, in cadrul temei de cercetare au fost analizate 4 panouri din zidarie supuse actiunii planseelor boltite (planseu cu diagonale, bolta … ), structura la care in timpul actiunii seismice apare efort de compresiune alternativ dupa cele doua directii. Diagrama din figura 5.33 pune in evidenta rezistenta la rupere functie de marimea fortei si a deplasarii pentru cele patru probe considerate. Prin testul efectuat se poate observa ca zidaria realizata cu mortar de var prezinta o elasticitate mai buna, cedarea acesteia efectuandu-se treptat, in comparatie cu zidaria efectuata cu mortar de ciment la care cedarea se produce prin rosturile cu mortar, fenomenul avand un caracter brusc.

Cercetari priviind caracteristicile mecanice a zidariei specifice planseelor boltite

Obiectivele testului

Obiectivul principal al testului experimental este de a determina caracteristicile mecanice ale materialelor din care este realizata structura de rezistenta a planseelor boltite caracteristice constructiilor de patrimoniu.

Dificultatile ridicate din punct de vedere al calculului pentru orice elemente din zidarie de caramida cu tipologie speciala se poate imparti in doua categorii :

dificultati legate de caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor: ce prezinta un grad mai mic sau mai mare de imbatranire si degradare, neomogene in masa elementelor, cu un comportament imprevizibil si deci dificil de parametrizat, fiind mai departe de schemele liniare teoretice;

dificultati legate de caracteristicile tipologice si morfologice ale elementelor structurale care fac dificila definirea unor scheme statice simplificate.

Dificultati sunt intampinate si in incercarea de a obtine informatii privind proprietatile chimice, fizice, mineralogice si mecanice ale materialelor originare si anume :

dificultati in gasirea procedeelor convenabile pentru testare, standardele moderne fiind aproape imposibil de utilizat fara o radicala modificare;

exista mult mai putina omogenitate si uniformitate fata de o structura moderna, astfel incat eforturile medii pe ansamblu vor fi mai greu de estimat pe baza eforturilor unitare ale materialelor constituente;

exista variatii considerabile chiar in ceea ce priveste proprietatile materialelor constituente;

determinarea proprietatilor mecanice ale zidariei originare (E, Rc, coeficientul lui Poisson) cercetarile recente au fost orientate catre metode experimentale (nedistructive sau partial nedistructive) cat si catre procedee ce folosesc micro-elemente de mortar si caramida.

Tehnologia si echipamentul necesar

In stabilirea solutiilor de reabilitare un element important este determinarea cauzei ce a declansat degradarea, dar si caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor din care este realizata structura. De regula, aceste caracteristici fizice si mecanice ale materialelor difera in functie de vechime si de actiunile fizice, chimice si biologice la care au fost supuse in aceasta perioada si pot fi determinate rapid prin metode nedistructive si utilizate in modelarile numerice care se efectueaza pentru stabilirea solutiilor optime de consolidare.

Fig. 5.35 – Prezentarea probelor prelevate

Aceste caracteristici fizice si mecanice, fiind reale, obtinute prin metode nedistructive pe teren, in situ, duce la obtinerea prin modelare numerica, a unor rezultate de comportare reala a structurii.

Necesitatea cuantificarii reale a parametrilor de calcul a motivat efectuarea unor investigatii si cercetari atat pentru infrastructura cat si pentru suprastructura. Pentru realizarea acestui obiectiv am determinat caracteristicle fizice si mecanice ale zidariilor din caramida prin metode nedistructive pentru diverse constructii de patrimoniu. Pentru verificarea si validarea rezultatelor obtinute prin metode nedistructive, acestea au fost comparate cu rezultatele obtinute prin metode distructive in laboratorul Facultatii de Constructii al Universitatii “Ovidius” din Constanta.

Fig. 5.36 – Incercari distructive cu presa hidraulica

Metoda duritatii superficiale unde se aplica si motivatia! Cateva cuvinte, unde si de ce ai facut?

Principiul aplicarii metodei duritatii superficiale consta in masurarea reculului unui ciocan care loveste suprafata de testat. Echipamentul este format dintr-o masa mobila ce are o anumita energie initiala, ce loveste suprafata unui bloc. In urma impactului are loc o redistribuire a energiei cinetice, astfel incat o parte este absorbita de material sub forma de energie plastica sau energie de deformatie permanenta, iar alta parte este returnata masei mobile care va suferi un salt (recul) proportional cu energia ramasa. Conditia esentiala este ca masa blocului sa poata fi considerata infinita in comparatie cu cea a corpului mobil.

Realizarea investigarii s-a realizat cu sclerometrul mecanic Echta 1000, care are o energie de impact de 2,207N/m.

Fig. 5.37 – Echipamentul sclerometrului mecanic

Principiul aplicarii metodei ultrasonice de impuls consta in determinarea vitezei de propagare a unui impuls ultrasonic, prin materialul de studiu, între două puncte (unul emisie și altul receptie), care permite predicții cu privire la proprietățile mecanice ale materialelor, asupra omogenitatii și eventual prezenta fisurilor, golurilor sau alte defecte. Cu cat este mai omogen si mai dens materialul, cu atat va fi mai mare viteza de propagare a undei ultrasonice.

Fig. 5.38 – Echipament pentru teste ultrasonice.

Echipamentul cuprinde o unitate centrală, unde se afla generatorul de impulsuri electrice și sistemul de afisaj. De unitatea centrală, sunt legate cele două traductoare și de asemenea, din echipament face parte si un element pentru calibrarea instrumentului.

Prezentarea testului

Probele utilizate la incercari au fost prelevate din suprastructura unor constructii declarate monument istoric din Romania. In urma selectarii si prelucrarii acestora pentru a indeplini exigentele codurilor actuale de incercari nedistructive si distructive – SREN…. – a ramas un numar de 16 probe de caramida. Primele 4 probe au fost luate din structura a doua cladiri de cult de clasa A, datand din anul 1650 (? – biserica Dara) si 1784 (?) – biserica manastirii Ratesti fiind caracteristice zonei Buzaului.

Urmatoarele 12 probe au fost luate de la constructii monument istoric din zona Dobrogei, constructii datand din anul 1780, 1800 (?) si 1920 (?) din diferite puncte de interes – planseu, ziduri portante interioare si fundatii.

Fig. 5.39 – Biserica Ratesti jud. Buzau

Prelucrarea probelor a constat in finisarea suprafetelor pentru a fi cat mai drepte, indepartarea particulelor de praf, masurarea si cantarirea acestora. Locul ales pentru luarea probei a trebuit sa indeplineasca cateva exigente: sa fie usor de lucrat in spatiul respectiv si sa nu existe avarii grave in zona respectiva pentru ca probele sa nu fie deja fisurate.

Fig. 5.40 – Prelevarea probelor

Aplicarea metodei duritatii superficiale

Am realizat incercari nedistructive in situ, inainte de prelevarea fiecarei probe din locul stabilit. Am aplicat conform codurilor in vigoare doua metode : metoda duritatii superficiale (metoda cu sclerometru) si metoda ultrasonica de impuls. Datele masurate in urma aplicarii metodei duritatii superficiale au fost centralizate in tabelul nr.I de mai jos :

Rcef – rezistenta probei din lucrare obtinuta in urma incercarii nedistructive

Rcref – rezistenta de referinta corespunzatoare indicilor de recul masurati

Ct – coeficientul mediu de influenta pentru epruvetele incercate

Pentru fiecare proba in parte s-a determinat indicele mediu de recul si cu ajutorul coeficientului de calcul stabilit atat experimental in situ cat si pe probele din laborator, s-a determinat in coloana tabelului rezistenta la compresiune in urma aplicarii acestei metode. Probele au fost incercate distructiv si la presa – datele rezultate sunt trecute in tabel in coloana 5.

Fig. 5.41 – Incercare distructiva

Aplicarea metodei ultrasonice de impuls

In urma aplicarii metodei ultrasonice de impuls am masurat viteza de propagare longitudinala a undei prin proba, durata acestei propagari si cu ajutorul datelor experimentale din situ cat si a analizei probelor de laborator am determinat coeficientul de calcul si apoi rezistenta la compresiune pe fiecare proba in urma aplicarii acestei metode. Datele sunt centralizate in tabelul nr. II :

Fig. 5.42 – Metoda ultrasonica de impuls

Rezultate

In lucrare sunt prezentate studii si cercetari pe care le-am efectuat asupra materialului constitutiv la constructii realizate din zidarie de caramida amplasate in Romania.

Se precizeaza faptul ca in zona Dobrogei sunt inventariate un numar mare de constructii cu valoare de patrimoniu realizate in secolul XVIII-XIX a caror structura de rezistenta este realizata din zidarie de caramida. Structurile constructiilor vechi de patrimoniu datorita vechimii si importantei lor necesita in mod frecvent masuri de reabilitare, reparare si/sau consolidare.

In graficul ………….. s-a realizat o comparatie intre valorile rezistentei la compresiune determinata prin metoda duritatii superficiale si valorile rezistentei la compresiune determinate pe fiecare proba la presa.

In graficul ………….. s-a realizat o comparatie intre valorile rezistentei la compresiune determinata prin metoda ultrasonica de impuls si valorile rezistentei la compresiune determinate pe fiecare proba la presa.

Rezultatele obtinute in urma incercarilor nedistructive prin cele doua metode indica o rezistenta medie la compresiune de 11,18 MPa (metoda duritatii superficiale) si 11,55 MPa (metoda ultrasonica de impuls) fata de o rezistenta medie de 11,45 MPa obtinuta in urma incercarii probelor la presa. . Explica influenta

Concluzii

Comparatie intre rezultatele obtinute pe probele din Buzau (valori mai mari ale rezistentei la compresiune Rc mediu ~ 18 MPa) si valorile obtinute pe probele din Dobrogea (Rc mediu ~9,5 MPa); Se constata ca valorile obtinute pentru caramida din zona Buzau fata de cea utilizata in zona Dobrogei sunt mult mai bune (~50%) => calitativ caramida utilizata in zona Dobrogea este mai slaba (trebuie identificati factorii)

in graficul de mai jos se observa ca rezistentele scad pe intervalele de timp alese functie de varsta fiecarei probe (de la 1650 spre 1920) => …calitatea mai slaba a caramizii fabricata odata cu trecerea timpului…. datorita factorilor distructivi, nu reologici – umiditate, inghet-dezghet,agresivitate naturala, s.a.

Rezultatele acestor analize au fost sintetizate intr-o baza de date privind caracteristicile fizice si mecanice cu care s-au putut determina starea de eforturi in diferite sectiuni si pe ansamblul structurii. Parametrii studiati, explica si comportarea in timp a acestor structuri. Rezultatele obtinute ofera un volum de informatii valoros in stabilirea masurilor de interventii in cadrul lucrarilor de restaurare.

Cercetari priviind comportarea si evaluarea capacitatii de tractiune a tirantilor metalici folositi la consolidarea planseelor boltite

Obiectivele testului

Activitatea experimentală din cadrul acestui test a constat in evaluarea capacitatii de rezistenta si comportamentul în timpul unei forte de tractiune a ancorajelor pentru tirantii folositi la consolidara planseelor boltite și pentru a evalua efectul produs asupra componentelor din zidarie.

Obiectivele campaniilor experimentale au fost, studierea și înțelegerea comportamentului tirantilor utilizati la consolidarea boltilor, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente conlucrează împreună.

Tehnologia si echipamentul necesar

Echipamentul principal pentru încercare a constat din:

doua grinzi din beton armat cu lungimea de 2m avand sectiunea de 35x70cm ce au constituit baza, suportul utilizat pentru test;

o presă de 2500 kN care a fost montata la subsol, un nivel inferior celui in care s-a facut testul . Prin pardoseala, in locasuri speciale, s-a introdus o tija metalica prin care presa a putut realize forta orizontala la care a fost supus peretele;

peretele din zidarie, incercat, a fost asezat pe un support de lemn, format din grinzi de lemn de 15x15cm;

Fig. 5.43 – Componenta testului

pentru a se putea obtine diagrama incarcare-deplasare s-a folosit un cadru metalic care a fost utilizat ca suport pentru traductorul central;

de asemenea s-au folosit si doua grinzi metalice tip I, pe care au fost montate doua tije metalice si la capatul lor doua prese hidraulice, prin care s-a incarcat peretele cu o forta de 100 kN;

30 de tiranti din tije profilate precum si 5 ancoraje de fixare de zidarie, cu prindere mecanica.

Eficiența acestor tiranti depinde în mare măsură de sistemele de ancorarea a acestora de pereti.

Ancorajele sunt dispozitive mecanice de fixare a armaturilor la extremitati. In principiu, la sistemele de pretensionare exterioara se pot utiliza tipuri de ancoraje metalice specifice precomprimarii cu armatura postintinsa aderenta, dar in acest caz trebuie sa se acorde o atentie deosebita conceptiei si detalierii zonei de ancorare.

La unitatile de pretensionare individuale, tensionarea se face cu piulite insurubate la capetele filetate ale armaturilor, pana la contactul cu placa de repartitie ancorata in structura.

Tot la unitatile de pretensionare individuale, ancorajele fixe se pot realiza prin ambutisarea capetelor barelor si prinderea lor printr-o placa gaurita adecvata si fixata in structura, fie prin sistemul cu bucla si dorn, armatura rasucindu-se dupa un dorn prins de o placa metalica fixata de structura.

Fig. 5.44 – Ancoraj cu strangere mecanica si placa de distributie

In executie sunt realizate orificii de diametre mici amplasate judicios, in care sunt amplasate ancorajele si stranse, prin inermediul unor placi de distributie, care pot fi sau nu ascunse in grosimea elementului.

In cadrul testului am folosit un numar de patru traductoare de deplasare cu domeniul de măsurare între 25 mm și 500 mm, marca TML sau APEK, 2 celule de forță (una pentru măsurarea sarcinii orizontale aplicate cu ajutorul actuatorului presei și cealalta pentru a măsura tensiunea în barele utilizate pentru a impune sarcina verticală).

Fig. 5.45 – Traductor de deplasare

Achiziția de date și sistemul de control constau din trei elemente de bază, și anume, unitatea de control, unitatea de stocare și dispozitivul de comandă al presei.

Unitatea de control este un computer personal care controlează toate celelalte echipamente care sunt utilizate, de asemenea, pentru stocarea de date.

Unitatea de stocare este unitatea la care sunt conectate traductoarele, și unde semnalele lor analogice sunt tratate și digitalizate.

Unitatea de comandă a presei controlează mișcarea presei și este, la rândul ei, controlată de unitatea de control.

Fig. 5.46 – Unitatea de comanda a presei hidraulice

Realizarea peretilor

S-a încercat reproducerea cât mai fidelă a pereților, de exterior, originali din punct de vedere al caracteristicilor și proprietăților materialelor.

Deși mortarele vechi au fost compuse exclusiv din var și nisip, cimentul a fost adăugat în aceste cazuri, pentru a asigura o intarire mai rapidă. Timpul de uscare este de două luni (mortarele de var au nevoie de câteva luni sau ani pentru a se întări prin procesul de carbonatare).

Realizarea peretilor a fost facuta in cofraje din placi de PAL melaminat prinse de un sistem de grinzi de lemn.

Lucrările pregătitoare (sprijiniri, spargeri, pregătirea suprafețelor ce vor veni în contact cu mortarul, montări de armături, etc.) s-au efectuat cu minuțiozitate. Deoarece la lucrările de consolidare pot apărea neconcordanțe între unele cote din proiect și cele reale, va fi solicitat proiectantul în cazul în care aceste neconcordanțe afectează soluțiile date de proiectant prin detalii de execuție.

Stratul suport trebuie sa fie lipsit de praf, fara produse de decofrare, in general sa nu aiba orice tip de agent care poate diminua aderenta in conditii normale. In mod particular, pe timp uscat, trebuie sa se realizeze saturatia suportului prin stropire.

Fig. 5.47 – Realizarea peretilor

Mortarul folosit trebuie sa fie amestecat in echipamente indicate special pentru determinarea si dozarea automata a apei. Dispune de proprietati de aderenta si durabilitate particular adaptate functiei careia i se adreseaza, fiind in mod special adaptat pentru aplicarea mecanizata a produsului.

Fig. 5.48 – Livrarea mortarului in saci

Dupa amestecare, mortarul trebuie sa fie aplicat mecanizat, in straturi care sa depaseasca cu cel putin 15 cm stratul de roci, astfel incat urmatorul strat de roci sa fie aplicat direct in mortar. Pe suporturi de beton trebuie avuta foarte mare grija in legatura cu conditiile de curatare si degresare prevazute deoarece pe aceste suprafete sunt frecvent folosite substante de decofrare foarte grase si de aceea aderenta este foarte slaba.

Este un mortar pe baza de liant hidraulic si fibre de carbon si nu trebuie aplicat la temperaturi ambientale si ale suportului mai mici de 5oC si mai mari de 30oC

Apa de amestec trebuie sa fie curatata / libera de orice impuritati (argile, materii organice), si ar trebui sa fie de preferinta potabila.

Nu trebuie sa fie aplicat / pus in opera nici un mortar care a inceput procesul de priza; nu trebuie sa „inmuiati” mortarul.

Fig. 5.49 – Incercarea la tractiune a mortarului

În scopul de a obține proprietățile mecanice cat mai aproape de situatia reala, cum ar fi rezistenta și modulul de elasticitate, s-au realizat teste de tracțiune care au fost efectuate pe probe turnate in cofraje speciale. Testele au fost efectuate într-o mașină universală de testare Instron, la o viteză de încărcare de 0,05 mm / s (deplasare între mânere).

Nu se adauga alte produse mortarului, mortarul Armo trebuie aplicat asa cum este prezentat pe ambalajul sau original.

Prezentarea testului

Testele cvasi-statice au fost efectuate pe modelele realizate la laboratorul de Resistenta Structurilor și Rezistența Materialelor din Institutul Superior Tehnic. Au fost efectuate doua teste, pe doi pereti de zidarie de piatra, ce consta in aplicarea unei forte de tractiune asupra ancorajului si a placii de distributie, ce simuleaza forta orizontală din timpul unui seism.

In prealabil testului final a trebuit sa realizam si incercarea la tractiunie a tirantului metalic, prin intermediul caruia se aplica forta orizontala, pentru a verifica ca acesta sa nu se rupa in timpul testului final. Incercarea se execută prin aplicarea lentă și fără șocuri a sarcinii, în condițiile atmosferei ambiante. In cazuri speciale încercarea se execută în condițiile atmosferei standard de încercare sau în alte condițiii specificate în standardul de produs. Viteza de solicitare (inițială) elastică se alege in funcție de caracteristicile de determinat în limitele specificate de standardele de produs.

Valoarea obținută pentru o epruvetă uzuală poate fi considerată aplicabilă pentru toate incercarile efectuate cu masina de incercat respectivă, în condiții de încercare similare, utilizand aceleași dispozitive de prindere.

Incărcarea se execută continuu și progresiv, urmărindu-se inregistrarea sau reprezentarea diagramei încercării la tracțiune in condițiile specificate.

Limita de curgere convențională se determină din diagrama înregistrată sau trasată pe baza măsurărilor, prin trasarea unei drepte paralele cu porțiunea cvasiliniară inițială la o distanță pe abscisă egală cu alungirea neproporțională prescrisă.

In cazul în care limita de curgere convențională se determină din diagrama trasată pe "baza măsurărilor se stabilesc min. 6 trepte de solicitare la 5,10, 25, 50, 75 și 100% din sarcina aferentă limitei de curgere prescrise (aproximate) pentru metalul examinat.

Lungirile la sarcinile stabilite se măsoară cu un extensometru montat pe doua fibre diametral opuse, respectiv pe două fețe paralele ale epruvetei.

Diferența dintre cele două măsurări trebuie să fie mai mică de 5% din valoarea maximă pentru a se asigura axialitalea solicitării. Lungirea se stabilește ca media celor două măsurări.

Fig. 5.50 – Incercarea la tractiune a tirantului

In diagrama încercării la tracțiune, reprezentată pe baza măsurărilor, se trasează o dreaptă paralelă cu porțiunea cvasiliniară inițială, la o distanță pe axa alungirilor egală cu alungirea aferentă sarcinii inițiale. Ordonata punctului de intersecție al acestei drepte paralele cu curba din diagramă determină sarcina aferentă limitei de curgere convenționale.

Determinarea univocă a pantei dreptei pentru demarcarea abaterii de liniaritate se obține prin completarea încercării cu un ciclu final de descărcare-incărcare după depășirea cu 2…5 % a sarcinii corespunzătoare limitei de curgere prescrise pentru metalul examinat. Panta dreptei rezultă din unirea punctului de descărcare la sarcina inițială cu intersecția dintre curba de descărcare și de încărcare. Aplicarea ciclului final este obligatorie numai în caz de litigiu. La încercările curente este facultativă.

Fig. 5.51 – Incercarea la tractiune a tirantului

Verificarea limitei de curgere convenționale se execută prin reprezentarea diagramei încercării la tracțiune stabilită pentru trei sarcini de 25, 75 și 100% din sarcina corespunzătoare limitei de curgere convenționale prescrise pentru metalul examinat.

Dupa ce a fost realizat peretele, acesta a fost pozitionat pe un cadru de lemn, care la randul sau descarca pe doua grinzi din beton armat. Zidul a fost asezat intr-o pozitie orizontala, desi este incercat la o forta ciclica orizontala. POSIBIL? Aici trebuie putina interpretare sau un scenariu. Teoretic nu este relevant. Poti schimba textul si concluziile A fost aleasa pozitia pe orizontala a zidului, deoarece pardoseala laboratorului este prevazuta cu locasuri prin care se poate comunica, catre nivelul inferior. EI VEZI, POATE FI SAIBA Printr-un astfel de locas a fost introdusa tija metalica incercata, care a fost fixata la partea superioara a zidului, prin intermediul unui ancoraj fix de prindere.

Fig. 5.52 – Ancorajul de fixare ditre tirant si zidarie

La celalalt capat al tijei, aflat sub nivelul pardoselii, la nivelul inferior laboratorului, a fost fixata presa hidraulica, care va genera prin tragere, forta care reprezinta incarcarea ciclica orizontala aplicata peretelui.

La partea superioara a peretelui, deasupra acestuia, a fost amplasat un cadru metalic de care sa se prinda un traductor de deplasare, exact pe mijlocul zidului. Acest traductor este montat astfel incat sa citeasca deplasarea, de pe dispozitivul de fixare a tijei metalice.

Fig. 5.53 – Presa hidraulica aflata sub nivelul laboratorului si traductorul de deplasare pozitionat deasupra zidului incercat

Pentru a fi incarcat peretele, cu sarcini verticale, simuland incarcarile gravitationale, am folosit doua profile metalice de tip I, pozitionate la extremitatile peretelui. Pe laterale s-au montat doua tije metalice, trecute prin profilele metalice iar la un capat au fost fixate de grinda metalica iar la celalalt capat au fost montate doua prese hidraulice, care au generat forta gravitationala.

Peretele a fost completat cu traductoare pentru a masura deplasarea din diferite puncte

Sarcina impusă de actuator a fost, de asemenea, măsurată cu o celulă de sarcină, precum și tensiunea în cablurile orizontale utilizate pentru a impune sarcina verticală.

Fig. 5.54 – Traductor de deplasare montat pe lateral

Procedura de testare a constat in a impune o deplasare verticala în partea de mijloc, in primul test, cu o viteză medie de 15 mm/min, iar in al doilea test o deplasre care s-a produs ciclic cu incarcari care au ajuns pana la 110 kN. . Sarcina orizontala folosita pentru a simula sarcini din nivelurile superioare, a fost repartizata prin doua cabluri de oțel tensionate cu prese hidraulice, simulând sarcini gravitaționale, aplicata uniform prin intermediul celor doua grinzi metalice tip I. Incarcarea a fost prevăzuta pentru a lua în considerare greutatea pe care peretele o preia de la structura din care face parte. Astfel, încărcarea verticală a fost considerată la 100 kN.

Caracterizarea experimentala a comportamentului în planul vertical a fost realizata prin; in primul caz prin incarcari constante iar in al doilea cu incarcari ciclice, cu deplasări controlate. Acesta metoda consta in aplicarea unor secvențe de deplasare ciclice în creștere în amplitudine, pe toată durata testului, fiecare segment consta intr-un ciclu primar, cu o amplitudine definita ca multiplu deplasari de referință. Ciclul primar este urmat de o serie de cicluri, cu amplitudine egală cu 75% din ciclul primar.

Fig. 5.55 – Secvente din timpul testului

Rezultate

Deplasările ciclice au fost aplicate până la ruperea peretelui din zidarie. Pierderea rigiditatii a fost identificata in diagramele de incarcare-deplasare, la o deplasare mai mare de 80mm. Analiza se limitează la o serie de deplasări ± 5 mm, care duce la o deviere de 6.25%.

Comportamentul histeretic a peretilor, supusi la încărcare ciclică, este caracterizată de un comportament neliniar, cu un răspuns de ductilitate mare. Puterea maxima fiind de 113 kN.

Energia disipată în fiecare ciclu poate fi evaluată prin calcularea în zona curbei de încărcare-deplasare în fiecare ciclu. Figura ……. in care se poate observa comportamentul de forta – deplasare a peretilor de-a lungul ciclurilor.

Energia disipată, Ed, – corespunde zonei de grafic format din ciclul, Fmax-este forța maximă măsurată pe structura, și dmax-este deformarea maximă în structura.

Energia de disipare / ciclu asociat cu comportamentul histeretic a zidului a fost determinată prin măsurarea ariei ciclului mai larg, în fiecare etapă de deformare în diagram de forță-deplasare.

Figura ……….. prezintă ciclurile histerezice a peretilor din zidarie de-a lungul testelor. Se obtine coeficientul de amortizare în fiecare ciclu. Cu cat creștere deformarea duce la o creștere mai mare a disipari energiei și mai puțin de amortizare, ducand la deteriorarea zidariei .

Fig. 5.56 – Secvente din timpul testului

Concluzii

Incercările desfășurate în acesată etapă au furnizat informații referitoare la comportarea ancorajelor mecanice fixe folosite la consolidarea boltilor cu tiranti metalici.

Deși dispersia rezultatelor obținute pe probele încercate, precum și dimensiunile reduse ale panourilor nu permit formularea unor principii generale pentru utilizarea acestor produse la consolidarea boltilor cu tiranti metalici, programul experimental desfasurat in această primă etapă a relevat câteva caracteristici comune ale comportării acestor elemente.

Tiranti trebuie ancorati in elemente rigide prinse solidar de elementele de zidarie existente. Aceste elemente trebuie astfel dimensionate incat sa nu produca concentrari mari de eforturi in zidarie in zonele de contact, sa nu apara zona de strapungere.

Dispunerea tirantilor orizontali se face la nivelul boltilor, avand ca scop cresterea rigiditatii de ansamblu a cladirii si prevenirea dislocarii de material din pereti. In aceste situatii, pretensionarea are un rol de punere in lucru a armaturilor si ancorajelor. Ancorarea armaturilor se face prin intermediul placilor de repartitie solidarizate de centuri de beton armat sau prin profile metalice prinse direct de zidarie.

Daca in cazul armaturilor aderente interioare, protectia este asigurata de pasta de ciment intarita, in cazul armaturilor exterioare este necesara o strategie de protectie mai complexa, care sa ia in considerare atat conditiile de agresivitate a mediului pentru protectia impotriva coroziunii, cat si considerente privind siguranta armaturii active, plecand in special de la protectia ei la foc si impotriva cedarii armaturii datorita frecarii in zonele de deviere.

La structurile din zidarie, consolidarea prin pretensionare exterioara poate sa fie orizontala sau verticala si poate avea caracter provizoriu sau definitiv. Avand in vedere caracteristicile mecanice ale armaturilor din otel si a zidariei, nivelul eforturilor de pretensionare este scazut (circa 25% pierderi de tensiune), astfel incat el este dificil de controlat datorita deformatiilor remanente din armaturi, existente inainte de operatia de tensionare si a caracteristicilor de deformbilitatea a zidariei in timp.

Cercetari priviind imbunatatirea comportarii in timp prin cresterea capacitatii portante a planseelor boltite restaurate cu armaturi din fibre de carbon.

Realizarea acestei cercetari s-a desfasurat sub indrumarea si cu ajutorul acordat de prof. João Ferreira si ing. Joăo P. Firmo.

În cadrul acestei cercetari am efectuat impreuna cu colectivul laboratorului un test folosind armaturi din fibre de carbon. In acest test sunt descrise rezultatele programului experimental pentru a evalua aderenta si comportamentul dintre zidaria de caramida si fasiile de polimeri CFRP cu care se va realiza reabilitarea, fără montarea de ancore sau de conectori de legatura.

Armaturile din fibre de carbon (CFRP) sunt folosite tot mai mult în aplicațiile de inginerie civilă, datorită avantajelor lor fata de materialele tradiționale, cum ar fi înalta rezistență, greutatea redusă și rezistență la coroziune. Cea mai frecventata aplicatie, implică lipirea la exterior a fibrelor polimerice de carbon (CFRP) folosind rășini epoxidice. Sistemul de consolidare cu CFRP este intalnit mai ales la consolidarea podurilor dar in urma unor cercetari s-a aratat faptul ca sistemul cu CFRP prezinta un mare potential privind si consolidarea structurilor civile.

Obiectivele testului

Pentru a obtine rezultate cat mai clare si precise, privind consolidarea boltilor cu fasii CFRP am desfasurat in cadrul laboratorului de incercari LERM – laboratorul de structuri și rezistența materialelor din cadru Institutului Tehnic Superior –Lisabona, mai multe incercari; teste de compresiune pe mai multe elemente de zidarie, pe cilindri si prisme de mortar, intinderea fasiilor de CFRP precum si aderenta dintre fasiile CFRP si elemente de zidarie, incercarile desfasurandu-se pe mai multe etape.

Această lucrare prezintă investigații experimentale privind comportamentul boltilor din caramida consolidate cu fibre polimerice de carbon.

Obiectivul principal a fost acela de a evalua eficacitatea diferitelor sisteme de intarire și de a evalua viabilitatea utilizării lor la monumentele istorice.

Tehnologia si echipamentul necesar

Lipirea fasiilor laminate de CFRP pe structuri de zidarie de caramida reprezinta o tehnica de reabilitare, consolidare a monumentelor istorice.

In aceasta tehnica, comportamentul aderentei dintre CFRP si zidaria de caramida are o importanta cruciala, deoarece eficacitatea solutiei depinde de modul in care se face transferul tensiunilor intre cele doua materiale, ducand la exploaterea sectiunii compuse sau nu.

Fasiile laminate sunt folosite prin lipire, la consolidarea externa a structurilor, avand denumirea comerciala de S & P laminates CFK 150/2000, cu sectiunea transversala de 20mm x 1,2mm. CFRP sunt utilizate ca armătură externa privind consolidarea elementelor portante , in special cele supuse la incovoiere, realizate din beton, lemn, caramida, piatra etc si sunt livrate in role de 100 m, 150 m sau tăiate la dimensiune. Materialul este constituit din fibre de carbon unidirectionale (aproximativ 70% din greutate), încorporate într-o matrice de rășină epoxidică.

Fig. 5.57 – Banda de consolidare tip CFRP

Desi aceasta incercare a cunoscut un mare interes in studierea comportamentului de conectare intre fasiile CFRP si beton armat, in ceea ce priveste aderenta dintre zidaria de caramida si fasiile laminate se cunosc foarte putine informatii.

In continuare sunt prezentate diferite tehnici experimentale, concepute pentru elementele din zidarie de caramida, pentru a analiza comportamentul aderentei dintre materialul constitutiv si materialul de consolidare, in acest caz CFRP.

a)

b)

c)

Fig. 5.58 – a) testul de aderenta simpla b) testul de aderenta dubla c) testul de aderenta la incovoiere

Fig. 5.59 – Teste similare de aderenta intre fasii CFRP si diverse materiale.

Geometria modelelor are un efect semnificativ asupra rezultatelor experimentale si de aceea, se recomanda stabilirea atenta a marimi si geometriei modelului experimental, in scopul de a evita experimente nedorite si rezultate neconcludente.

Probele analizate au fost confectionate din caramida plina de 150x140x65mm. Materialul laminat este alcatuit din tesatura unidirectionala de fibra de carbon aplicate pe zidarie iar pentru testul nostru s-au taiat doua fasi cu lungimea de 432mm.

Fig. 5.60 – Materialele necesare in cadrul testului

Zonele peste care se montează benzile de consolidare, trebuiesc bine pregătite prin șlefuire și curățate, pentru a rezulta o suprafață cât mai propice dezvoltării aderenței dintre straturile de compozit și zidăria elementului consolidat. Suprafata probelor de zidariei a fost prelucrata prin polizare cu o piatra abraziva, apoi cu o perie de sarma, dupa care suprafata s-a curatat foarte bine cu un pistol cu aer comprimat.

Fig. 5.61 – Pregatirea caramizilor

Dupa curatarea caramizilor se va trece la curatarea, degresarea fasiilor CFRP cu solutie de acetona, pentru a face o priza cat mai buna cu rasina epoxidica.

Dupa curatarea materialelor am inceput sa pregatim rasina epoxidica ce va fi aplicata.

Adezivul epoxidic folosit pentru lipirea laminatelor CFRP are denumirea comerciala de S & P 220 Resin si este furnizata in doua componente, ambele cu o densitate de ρa=1750kg/m3, modulul mediu de elasticitate si efort de intindere Ea = 8.8 GPa și σau = 17.3 MPa. Testele de tractiune, realizate pe esantioane de adeziv au relevat o rezistență la rupere de 17,3 MPa si modulul Young de 8,8 GPa.

Rasina folosita este de fapt un compus intre o baza si un intaritor, ce se gasesc in cutii de tabla diferite. Raportul de amestecare trebuie riguros respectat si conform prescriptiei tehnice este de 4:1 dintre baza si intaritor. Cantitatea necesara de rasina, pentru a realiza lipirea benzilor CFRP este de aproximativ 250g. Se ia un vas care se cantareste si cu el, se stabileste tara cantarului, apoi se cantareste 200g de produs tip baza, peste care se pun 50g de intaritor dupa care cele doua compoziti se vor amesteca continu timp de 5 minute.

Dupa pregatirea rasinii, se va aplica un strat, pe fasiile laminate iar excesul de material este indepartat cu o placa metalica ce are o fanta 4mm. Placa metalica este speciala pentru aplicarea rasinii si este prevazuta cu fanta de 4mm ca la trecerea ei peste rasina, sa ramana pe fasii un strat constant de 2mm.

a), b), c),

d), e), f).

Fig. 5.62 – a) curatarea laminatelor, b) rasina tip baza, c) rasina tip intaritor, d) cantarirea compusilor, e) amestecarea compusilor, f) aplicarea rasini pe fasiile CFRP.

Dupa pregatirea materialelor, caramizile se aseaza pe un suport si se fixeaza cu ajutorul a doua scanduri de lemn si cu doi clesti de strangere, astfel incat, intre ele sa fie o distanta masurata de 235mm, apoi se lipesc fasiile de CFRP. La lipirea lor trebuie sa avem grija sa nu se preseze prea tare, ca stratul de rasina sa ramana intre 1,5-2mm iar materialul in exces de pe laterale, trebuie indepartat.

Fig. 5.63 – Fixarea caramizilor si lipirea fasiilor CFRP.

Fig. 5.64 – Modul si dimensiunile de lipire a fasiilor CFRP pe probe pentru testul de aderenta

La test s-a folosit o presa hidraulica marca Enerpac (in stanga cu galben), cu capacitatea de 20 kN si o celula de forta pentru masurarea fortei aplicata (in dreapta cu portocaliu).

Fig. 5.65 – Presa hidraulica si celula de forta

Am folosit si doua traductoare de deplasare cu domeniul de măsurare între 5 mm și 50 mm, marca TML.

Fig. 5.66 – Traductor de deplasare

Pe fiecare banda CFRP s-a fixat un sensor tenzometric, pozitionat in zona cea mai defavorabila, in care se va produce intinderea benzii, pe mijlocul acesteia.

Fig. 5.67 – Senzor tenzometric

Achiziția de date și sistemul de control constau din trei elemente de bază, și anume, unitatea de control, unitatea de stocare și dispozitivul de comandă al presei.

Unitatea de control este un computer personal care controlează toate celelalte echipamente care sunt utilizate, de asemenea, pentru stocarea de date.

Unitatea de stocare este unitatea la care sunt conectate traductoarele, și unde semnalele lor analogice sunt tratate și digitalizate.

Unitatea de comandă a presei controlează mișcarea presei și este, la rândul ei, controlată de unitatea de control.

Fig. 5.68 – Unitatea de comanda a presei hidraulice

Prezentarea testului

Aplicarea materialelor pe elementele necesar a fi consolidate s-a putut desfășura cu un personal minim calificat și prin respectarea tuturor indicațiilor cu privire la tehnologia de dispunere. Dupa ce au fost pregatite toate componentele s-a trecut la montarea lor. Caramizile au fost asezate pe o masa, pe o placa de lemn melaminata si sub fiecare caramida s-a pus o scandura de lemn de 2cm grosime, pentru a se putea monta celelalte piese. Intre cele doua caramizi s-a fixat presa hidraulica si celula pentru masurarea fortei iar in stanga si in dreapta, la interiorul benzilor CFRP au fost pozitionate traductoarele de deplasare TML. Presa hidraulica, celula de forta, traductoarele de deplasare si senzorii tenzometrici au fost conectati la unitatea de control si la cea de comanda si s-a trecut la realizarea testului.

a) b)

Fig. 5.69 – a)senzor de deplasare TML b) pregatirea testului

Timpul de realizare a incercarii a fost de aproximativ 233secunde.

Testul este o incercare axiala la tractiune inregistrandu-se forta maxima la care cedeaza modelul, respectiv deplasarea maxima la care se produce cedarea si intinderea benzilor CFRP.

Rezultate

Cercetarrea a urmarit studierea influenței, aportului, lamelelor CFRP (aplicate în diferite configurații), asupra rezistenței si modului de cedare al boltilor din caramida.

Incercare am realizat-o pana in momentul in care s-a pierdut aderenta dintre elementul de zidarie si platbanda de CFRP si s-au inregistrat desprinderi ale celor doua materiale, numite si delaminari.

In urma testelor efectuate am putut reprezenta grafic, curbele caracteristice tensiuni-deformații si tensiuni – deplasari, ale materialelor încercate, care exprima faptul ca………………………Daca nu exprimi importanta curbelor degeaba le-ai trasat.

Fig. 5.70 – Graficul forta – deformare pentru fasia CFRP din stanga si dreapta

Fig. 5.71 – Graficul forta – deplasare pentru pozitia din stanga si dreapta

Rezultatele obținute în urma încercărilor caracterizează materialele folosite în evaluarea răspunsului elementelor consolidate si a conlucrării dintre acestea.

Nu fi telegrafic, explica!

Privind rezistenta la foc a laminatelor si a rasinii, testele efectuate de catre Gamage si altii au aratat o pierdere rapidă a rezistentei la forfecare atunci când temperatura adezivului epoxidic creste peste 60-70 grade Celsius. Pe baza măsurătorilor de temperatură și de simulare numerica, Gamage si altii a sugerat utilizarea de ciment mortar de izolare termică pe bază de vermiculit pentru a extinde rezistenta la foc a sistemelor de consolidare CFRP.

Comportamentul aderentei fasiilor CFRP – zidarie de caramida evolueaza in prima etapa printr-o etapa liniar elastica, apoi o etapa de dedurizare, o etapa de pierdere a aderentei si in final o etapa de descarcare liniara.

Rezistenta finala a aderentei creste in functie de lungimea de lipire a fasiilor intr-o masura limitata, iar de la aceasta valoare, forta ramane constanta.

In cadrul programului experimental, pe probe de zidarie consolidate cu fasii CFRP, rezultatele experimentale au aratat o relatie (forta – deplasare) in mod semnificativ neliniara, din cauza fenomenului de exfoliere sau de detasare a fasiilor CFRP.

Fig. 5.72 – Detasarea fasiilor CFRP de caramizi

Proprietatile medii la intindere a fasiilor laminate CFRP, sunt dupa cum urmeaza: rezistenta la rupere σfu= 2741,7 MPa, modulul Young Ef=170.9GPa.

Fig. 5.73 – Inceputul porcesului de exfoliere

Fig. 5.74 – Pierderea aderentei dintre CFRP si caramizi

Concluzii

In acest tip de solutie de consolidare a structurilor, carecteristicile materialului consolidat au o influenta importanta pentru starea limita ultima. Performanta fasiilor laminate CFRP depinde foarte mult de caracteristicile zidariei precum si de proprietatile fizice si geometrice ale structurilor din care fac parte.

Pentru utilizarea mai eficienta a consolidarii zidariilor de caramida cu fasii CFRP se recomanda cresterea distantei dintre benzile CFRP, pentru a se asigura modul de exfoliere si deformare.

Pe baza rezultatelor experimentale, am concluzionat ca rezistenta produsa de FRP creste cu doar 50%. In ceea ce priveste latimea fasiilor CFRP nu s-a identificat o influenta majora asupra conexiunii. In schimb s-a descoperit ca pregatirea suprafetei de contact poate afecta in mod semnificativ cresterea aderentei.

Aderența dintre cele două materiale (zidărie ; CFRP) a avut o comportare favorabilă modelului.

Ca urmare a observațiilor și analizelor efectuate în timpul programului experimental se pot conchide următoarele:

conlucrarea dintre fasiile CFRP și zidărie este în general bună, însă concentrările de tensiuni care apar la capetele fâșiilor CFRP necesita adoptarea unor sisteme de ancorare, suplimentar față de ancorarea cu rasina epoxidica simplă prin contact;

consolidarea bolților din zidărie pe extrados cu fasii CFRP se recomanda a se realiza pe o suprafață discontinua in proportie de 40%-60%, pentru a permite elementului să respire astfel încât să nu existe posibilitatea apariției condensului pe intrados, cerință vitală în căzul monumentelor a căror bolți sunt pictate la interior;

acolo unde este posibil parțial pe anumite zone se pot introduce fâși si la intrados, acestea având un rol favorabil asupra comportării structurale și mecanismului de cedare;

utilizarea rășinii epoxidice care are o vâscozitate mai mare, este mai adecvată în cazul consolidării zidăriilor care au o suprafață rugoasă.

Materialele laminate realizate din fasi de carbon si rasini epoxidice, au avantajul de a putea fi utilizate la consolidarea boltilor din zidarie, datorita proprietatilor mecanice ridicate si conlucrarii bune cu zidaria.

Modelarea matematica si analiza comportarii in timp a planseelor boltite

Cuantificarea parametrilor matematici in analiza performantelor structurale

In cadrul acestui capitol doctorandul realizeaza un studiu pe diferitele tipuri de bolti din cercetarile din Italia care sunt identificate si la noi in Romania, prezentand o sinteza a parametrilor mecanici privind mortarul si caramida, analiza pe care o extinde in mod comparativ pe studiile de caz ce vor fi dezvoltate in cadrul referatului 2. In acest sens, autorul studiaza principiile de analiza a parametrilor prezentate in lucrarile lui Creazza, Foraboschi, Milani, Vermeltfoort si Lucchesi.

Structurile constructiilor vechi necesita in mod frecvent masuri de reabilitare, reparare si / sau consolidare. Solutiile de reabilitare, consolidare se stabilesc in urma unei expertize tehnice pentru care sunt necesare sa fie cunoscute cu precizie caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor din care este realizata structura expertizata.

Determinarea rapida a caracteristicilor fizice si mecanice se poate face prin metode nedistructive pe teren sau prin metode distructive in laborator. In cadrul proiectului de cercetare stiintifica au fost prelevate probe de la constructiile vechi de patrimoniu din zona de interes si au fost determinate caracteristicile mecanice prin metode nedistructive iar la final aceste rezultate au fost comparate cu cele obtinute prin compresiune la presa hidraulica universala (prin metode distructive). Probele prelevate au fost prelucrate conform standardelor in vigoare atit pentru efectuarea incercarilor prin metode nedistructive cat si pentru cele distructive. Validarea rezultatelor obtinute prin metode nedistructive a fost confirmata prin metoda distructiva in laborator, conducand la o siguranta asupra acestor caracteristici mecanice utilizate pentru modelarea si simularea numerica a structurii.

Este incorect ca la aceste modelari numerice sa fie utilizate caracteristici mecanice ale materialelor ca si cand ar fi noi. Caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor in timp sufera modificari (in special in cazul constructiilor degradate ce necesita o interventie de consolidare, reabilitare imediata). Mai mult, aceste caracteristici mecanice pot sa difere de la o constructie la alta in functie de vechime si de cauzele degradarilor suferite in timp. In concluzie pentru stabilirea unor solutii optime de consolidare sunt necesare pentru modelarea numerica a structurii caracteristicile mecanice determinate pentru fiecare structura analizata astfel incat sa obtinem in urma simularilor numerice o comportare reala a structurii.

Toate caracteristicile si proprietatile materialului tip zidarie de caramida vor fi grupate intr-o baza de date ce va sta la baza analizelor numerice si modelarilor ce vor fi efectuate si centralizate in cadrul celei de-a doua parti a lucrarii de cercetare.

In urmatorul tabel s-a realizat o centralizare a caracteristicilor si proprietatilor folosite pentru analiza in literatura si studiile de specialitate centralizate in tabelul urmator:

Tabelul nr. 15

In literatura de specialitate s-a lucrat la inceputuri respectand urmatoarele ipoteze de calcul ce conduceau la un calcul apropiat de cel al panzelor curbe subtiri :

Materialul este continuu, omogen si izotrop

Aceasta ipoteza aproximeaza structura discreta a constructiei cu una continua, ceea ce permite exprimarea eforturilor si a deformatiilor prin functii continue. Omogenitatea si izotropia indica faptul ca modul de comportare al unui element nu depinde de pozitie si orientare, ci numai de fortele care actioneaza asupra sa.

Materialul zidarie nu este continuu, omogen si izotrop in realitate. In majoritatea lucrarilor de specialitate este folosita tehnica omogenitatii materialului si in perioada actuala.

Fig.2.67 -Discretizarea unei bolti in cruce in elemente omogene tip “shell”

Fig. 27 Elementul omogen tip „shell” discretizat

Fig. 28 Influenta unghiului de aplicare a incarcarii asupra starii interne de eforturi

Procedura omogenizarii (asa cum a aratat J.P. Szolomicki in articolul „Structural behaviour of masonry vaults” 2009) consta in introducerea unor cantitati medii reprezentand actiunile macroscopice asupra membranei si tensorii deformatie (N si E) pentru actiuni in plan, momentul incovoietor macroscopic si curbura (M si χ ) tensorilor pentru problema dinafara planului si dinafara planului de lunecare si forta taietoare (Г3 si T3) definite dupa cum urmeaza :

– directia se presupune perpendiculara pe planul de mijloc al zidariei:

unde V = volumul elementului

unde = grosimea transversala

unde u = vectorul deplasarilor (cu componentele ui)

ε, σ = pentru cantitati locale (tensiuni si deformatii)

Solicitarile materialului raman inferioare limitei de proportionalitate din domeniul elastic, iar modulul de elasticitate este acelasi pentru intindere si compresiune (dupa descarcare suprafata mediana deformata revine la starea initiala, fara deformatii sau eforturi remanente). Permite aplicarea principiului suprapunerii efectelor pentru eforturi.

Deformatiile elastice sunt mici in raport cu grosimea boltii. Matematic inseamna considerarea numai a termenilor liniari din dezvoltarea in serie a expresiilor deformatiilor in raport cu cota z, dirijata dupa normala. Permite aplicarea principiului suprapunerii efectelor si in ceea ce priveste deformatiile.

Punctele situate pe o normala la suprafata mediana inainte de deformatie raman si dupa deformatie pe o dreapta care este normala la suprafata mediana deformata. De asemenea lungimea ei ramane ramane neschimbata. Cu alte cuvinte putem afirma ca in aceasta ipoteza deplasarile tuturor punctelor de pe o normala la suprafata mediana sunt constante si egale cu deplasarea ω a punctului corespunzator din suprafata mediana (grosimea boltii nu se modifica prin deformatie).

Lunecarile specifice : γzx si γzy = 0 ; τzx si τzy = 0

Alungirea specifica : εz = 0

Eforturile unitare normale pe suprafata mediana sunt neglijabile si pot fi in consecinta considerate nule (σz=0 ca si in teoria placilor plane si in rezistenta materialelor). In teoria elasticitatii joaca un rol secundar. In practica au valori de 1‰ din cel al celorlalte eforturi unitare normale, ceea ce justifica neglijarea lor.

Ipoteza 4 corespunde unei stari de deformatie plana pentru care constantele elastice se considera si . Ipoteza 5 corespunde unei stari de eforturi plana (cu constantele elastice E si μ.

In lucrarea din 2007 a lui Massimiliano Lucchesi si altii, colectivul de cercetare foloseste in cadrul aplicatiilor urmatoarele :

greutatea specifica a materialului : γ = 20000N/m3;

modulul lui Young : E = 3 109 Pa;

coeficientul lui Poisson : υ = 0.1.

In lucrarea lui Modena Claudio si altii in care este analizata basilica Frari, Venice, colectivul de cercetare foloseste in cadrul modelarii urmatoarele :

greutatea specifica a materialului : γ = 20000N/m3;

modulul lui Young : E = 3300 MPa.

In lucrarea din 2008 a lui D’Ayala si Tomasoni, colectivul de cercetare foloseste in cadrul aplicatiilor urmatoarele:

greutatea specifica a materialului : γ = 18500N/m3;

modulul lui Young : E = 5000 MPa;

coeficientul lui Poisson : υ = 0.15.

In lucrarea din 2010 a lui Antonio Badala si altii, colectivul de cercetare italian foloseste in cadrul aplicatiilor urmatoarele :

greutatea specifica a materialului : caramida γ = 17.5 kN/m3, mortar γ = 20 kN/m3, zidarie γ = 18 kN/m3;

modulul lui Young : caramida E = 9500 MPa, mortar E = 675 MPa, zidarie E = 4100 MPa.

Dificultatile ridicate din punct de vedere al calculului pentru orice elemente din zidarie de caramida cu tipologie speciala se poate imparti in doua categorii :

dificultati legate de caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor: ce prezinta un grad mai mic sau mai mare de imbatranire si degradare, neomogene in masa elementelor, cu un comportament imprevizibil si deci dificil de parametrizat, fiind mai departe de schemele liniare teoretice;

dificultati legate de caracteristicile tipologice si morfologice ale elementelor structurale care fac dificila definirea unor scheme statice simplificate.

Profesorul dr. Ing. Mihail Ifrim spunea ca „daca materialul din care este alcatuita structura este neomogen, anizotrop si neliniar elastic (…), evaluarea prin calcul a comportarii sale sub incarcari dinamice prezinta dificultati imense. Rezolvarile ce se admit in mod curent contin aproximari importante mai ales in privinta naturii caracteristicilor elastice ale materialelor” – Mihail Ifrim – „Analiza dinamica a structurilor si inginerie seismica” 1973, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti.

Materialele originare folosite la realizarea boltilor si a monumentelor istorice in general, prezinta caracteristici variate functie de zona, perioada, compozitie si procesul de productie, rezultand un numar practic nelimitat de tipuri care nici de cum nu corespund standardelor actuale. De aici putem trage concluzia ca in cazul restaurarii unui anumit monument este necesara studierea ad-hoc a proprietatilor materialelor originare ale acelui monument.

In 1995, in cadrul laboratorului pentru structuri al Universitatii din Salonic, a fost lansat un proiect ce isi propunea crearea unei banci de date pentru caramizi si mortare folosite la cladiri monumentale din Regiunea Balcanilor.

Dificultati sunt intampinate si in incercarea de a obtine informatii privind proprietatile chimice, fizice, mineralogice si mecanice ale materialelor originare, si anume :

dificultati in gasirea procedeelor convenabile pentru testare, standardele moderne fiind aproape imposibil de utilizat fara o radicala modificare;

exista mult mai putina omogenitate si uniformitate fata de o structura moderna, astfel incat eforturile medii pe ansamblu vor fi mai greu de estimat pe baza eforturilor unitare ale materialelor constituente;

exista variatii considerabile chiar in ceea ce priveste proprietatile materialelor constituente;

determinarea proprietatilor mecanice ale zidariei originare (E, Rc, coeficientul lui Poisson) cercetarile recente au fost orientate catre metode experimentale (nedistructive sau partial nedistructive) cat si catre procedee ce folosesc micro-elemente de mortar si caramida.

Alegerea modelului de calcul si comportarea in timp a planseelor boltite

Alegerea modelului de calcul reprezinta o actiune complexa si exprima un echilibru intre simplitate si gradul de incredere prezentat in cadrul modelului ales. In acest sens, in cadrul acestui capitol se prezinta pentru inceput o scurta descriere istorica a modelelor propuse pentru boltile planseelor care de fapt explica in multe situatii si principiile de alcatuire, dar si cele de interventie.

Desi structurile din zidarie s-au folosit de-a lungul timpului, abia relativ recent modelele constitutive si tehnicile de calcul au devenit disponibile si pot descrie intr-un mod realist comportarea statica a structurilor realizate din materiale eterogene al caror raspuns la intindere este fundamental diferit de raspunsul la compresiune.

Cu scopul de a determina incarcarea maxima de cedare pentru structurile din zidarie, multi autori au propus modele rigide de blocuri cu diferite tipuri de interfete si au aplicat aceste modele si la studiul boltilor: [Livesley 1978, 1992], [Orduña si Lourenço 2003].

Modelul elasto-plastic este adoptat pe scara larga [de exemplu in lucrarile lui Lourenço si Rots 1997, Lourenço si altii 1998], unii autori realizand chiar si o comparatie intre diferite modele de acest tip [Genna si altii 1998] si o aplicare la studiul boltilor este prezentata in [Theodossopoulos si altii 2002].

Multe modele propuse, utilizand tehnica omogenitatii materialului, permit luarea in considerare a texturii zidariei, dar aplicarea acestor modele este in general limitata la studiul unor panouri [Luciano si sacco 1997; Maier si altii 1992; Trovalusci si Masiani 2005].

O ecuatie constitutiva adoptata pe scara larga de modelare a comportarii materialelor zidariilor le considera ca materiale elastice cu comportare neliniara, cu rezistenta la intindere / tractiune zero si rezistenta infinita la compresiune [Signorini 1925 a, 1925 b; Heyman 1966, 1982; Di Pasquale 1992; Del piero 1989; Panzeca si Polizzotto 1988; Como 1992; Lucchesi si altii 2007, 2010]. Aceasta ecuatie este cunoscuta in literatura de specialitate ca ecuatia materialelor de tip zidarie (“masonry-like”) sau modele fara tensiune (”no tension model”). Aceasta ecuatie poate descrie realistic – cel putin in unele aspecte – comportarea mecanica a zidariei [Bernardeschi si altii 2004, Lucchesi si altii 1996, 2007]. In ciuda simplitatii relative a ecuatiei constitutive a materialelor de tip zidarie, solutii explicite ale problemelor de echilibru de interes practic sunt foarte greu de obtinut [Bennati si Padovani 1997; Lucchesi si Zani 2003].

Pentru a studia aceste probleme reale este necesar a se recurge la metode numerice; cateva astfel de tehnici numerice adecvate au fost dezvoltate de catre colective de cercetare la Universitatea din Firenze, Italia [Lucchesi ai altii 1994, 2008]. Modelele constitutive si metodele numerice studiate au fost implementate in codul NOSA de element finit [Lucchesi si altii 2000] dezvoltat la Institutul de Stiinta si Tehnologie Informatica (ISTI) din Pisa. Codul COMES – NOSA permite determinarea starii de efort in prezenta oricarei fisurari / crapaturi, ca si modelarea oricarei potentiale lucrari de consolidare si restaurare, ca de exemplu montarea de tije si inele de intarire. Codul a fost aplicat cu succes la analiza unor cladiri de interes istoric si arhitectural din Italia, studiile demonstrand ca desi modelul de material tip zidarie nu ia in considerare (cel putin in formularea sa originara) anumite caracteristici precum anizotropia materialului, ne permite sa conducem / sa desfasuram o analiza realista a structurilor complexe de dimensiuni mari.

Mai departe voi propune o metoda dezvoltata de italieni [Lucchesi si altii 2007] pentru studiul boltilor de zidarie cu scopul de a asigura un instrument computational ce poate fi folosit atat pentru evaluarea sigurantei monumentelor de zidarie cat si pentru a ghida alegerea solutiei de consolidare.

Voi descrie ecuatia constitutiva adoptata pentru a studia problema echilibrului boltilor de zidarie si metodele numerice folosite pentru modelarea comportarii mecanice a boltilor de zidarie folosind pentru discretizarea structurii boltilor un element finit de tip “shell” cu 4 noduri bazat pe teoria Love-Kirchhoff [Nagtegaal si Slater 1981]. Apoi intervine si conceptul de modul maxim de excentricitate al suprafetei cu scopul de a permite o redare concisa si efectiva a rezultatelor analizei elementului finit, ca si evaluarea sigurantei / gradului de siguranta a boltilor. Aceasta suprafata poate oferi informatii utile despre posibilul mecanism de cedare cand analiza numerica este facuta crescand progresiv incarcarea pana cand nu mai este posibila determinarea unei solutii admisibile echilibrate. Putem defini apoi un factor geometric de siguranta similar cu cel propus pentru arce de Heyman [1982, 1966]. Prin aceasta metoda putem analiza orice tip de bolta supusa oricarui tip de incarcare statica – o problema ce este destul de dificil de rezolvat prin metodele clasice. Mai mult, pentru diferite tipuri de incarcari este posibil sa determinam factorul multiplicator corespunzator colapsului / cedarii acesteia.

Studiile efectuate de catre italieni asupra unor constructii de interes istoric si arhitectural (si dam aici exemplu Teatrul Goldoni din Livorno, biserica Sfantu petru din pisa, clopotnita Buti) au demonstrat ca desi initial modelul nu ia in considerare intr-o faza initiala anumite caracteristici ca anizotropia materialului, totusi a permis realizarea unei analize realiste a structurilor complexe de dimensiuni considerabile [Lucchesi si altii 2007].

Interactiunea componentei structurale – planseu – cu mediul ambiant are drept rezultat aparitia si dezvoltarea unor procese de transformare fizico-chimica, manifestate prin aparitia si dezvoltarea unor fenomene sesizabile sau deductibile sau vizibile. In cazul planseelor astfel de fenomene se refera la : deformare, fisurare, rupere, vibratii, umiditati.

Aceste fenomene sunt sesizate intr-o prima etapa subiectiv, iar pentru o sesizare obiectiva si o cuantificare a fenomenelor se utilizeaza analiza si cuantificarea marimii acestor fenomene. Marimea poate fi exprimata prin modificari ale volumului, ale greutatii, aparitia unor diferente de nivel, modificari ale sagetii, aparitia unor frecvente si cresterea umiditatii.

Proprietatile de comportament se pot referi fie la materiale, fie la tehnologie, dar ele pot afecta structura si functiunea. Proprietatile de comportament se stabilesc intr-un proces istoric, iar cuantificarea lor se realizeaza pe masura cunoasterii progresului tehnic. Din acest punct de vedere la planseele pe bolti trebuie sa se cunoasca proprietatile de comportament “rezistenta la actiuni mecanice”, bazat pe urmatoarele fenomene si marimi :

incarcarea utila suportata;

deformatiile specifice;

aparitia si dezvoltarea degradarilor.

La acestea se pot adauga si altele functie de structura planseului, de elementele verticale pe care descarca si altele. Literatura de specialitate prezinta proprietatile de comportament sub aspect teoretic, dar in realitate acestea se transforma in performante de comportament.

b)

Fig.2.67 – Mecanism de cedare si de realizare a unor arce si bolti de Mascheroni

Fig.2.68 – Mecanism de cedare si de realizare a unor arce si bolti de Belidor

Fig.2.69 – Dimensionari empirice pentru bolti –de Rondelet

Fig.2.70 – Scheme empirice de realizare a arcelor si boltilor din caramida din antichitate.

Fig. 2.71 – Eforturi in bolta tip Vela Fig. 2.72 – Eforturi in bolta cilindrica

Fig. 2.73 – Eforturi in bolta in cruce Fig. 2.74 – Eforturi in bolta gotica

Fig. 2.75 – Eforturi in bolta Fig. 2.76 – Eforturi in bolta

Fig. 2.77 – Eforturi in bolta in oglinda

Principiu general in calculul matematic al boltilor

Definitia ecuatiei constitutive si aplicarea acesteia pentru bolti

Notam cu tensorul infinitezimal al deformatiilor, unde :

E = tensorul infinitezimal al deformatiilor;

u = campul deplasarilor;

T tensorul tensiunilor Cauchy

Definitie :

Un material tip zidarie cu rezistenta la intindere zero si rezistenta la compresiune infinita este un material elastic, a carui functie a eforturilor , , E (1) satisface urmatoarele proprietati (2) :

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

Ee si Ef sunt partile elastice, respectiv partea inelastica a tensorului deformatiilor E, intalnita in lucrarile de specialitate si sub notatia Ea. Ca in teoria de elasticitate liniara numim C tensorul elasticitate care este definit pozitiv astfel incat :

pentru fiecare , (3)

Pentru ecuatia constitutiva exista si este unica o solutie.

Pentru fiecare E sa consideram problema de a gasi astfel incat inegalitatea variationala se mentine :

pentru fiecare (4)

Pentru fiecare E tripletul ( T , Ee, Ef ) elementelor lui Sym este o solutie a ecuatiei constitutive (2) daca si numai daca ( T , Ee, Ef ) satisface (2.2), (2.4) si si este o solutie a inegalitatii variationale (4).

Pentru fiecare E exista si este unic un ce satisface inegalitatea variationala (4).

Din cele doua propozitii rezulta ca solutia ecuatiei constitutive (2) exista si este unica.

Pentru fiecare E exista si este unic tripletul ( T , Ee, Ef ) tensorilor lui Sym ce satisface relatiile (2). Tensorii T si Ef ce satisfac relatiile (2) sunt coaxiali.

Propozitia urmatoare insumeaza unele proprietati ale functiei neliniare a eforturilor definita prin ecuatia constitutiva (2) sau echivalent de inegalitatea variationala (4) si anume :

Functia eforturilor prezinta urmatoarele proprietati :

nu este injectiva si de aceea nu este inversabila;

Intr-adevar E daca si numai daca (5)

Mai mult, daca si numai daca (6)

este omogen pozitiva de gradul unu

pentru fiecare β ≥ 0, E (7)

este monotona

(8)

pentru fiecare cu (9)

este continua Lipschitz

pentru fiecare (10)

Mai departe se intentioneaza a se verifica daca materialul definit de ecuatia constitutiva (2) este hiperelastic, adica daca exista o functie diferentiabila ψ, numita densitatea energiei de deformatie, definita pe Sym cu valori in astfel incat derivata lui in raport cu E coincide cu . De fapt, vom demonstra ca functia :

pentru fiecare E (11)

este o densitate a energiei de deformatie.

Fie ψ o functie definita prin relatia (11). Urmatoarele inegalitati sunt adevarate pentru orice

(12)

unde k este dat in relatia (9).

Functia ψ definita de relatia (11) este o diferentiabila continua, convexa si

(13)

In calculul matematic se poate utiliza in continuare definitia materialului tip zidarie adoptata pentru o rezistenta la intindere zero si o rezistenta la compresiune limitata.

Definitie :

Un material tip zidarie cu rezistenta la intindere zero si rezistenta la compresiune infinita este un material elastic, a carui functie a eforturilor , , E (1) satisface urmatoarele proprietati (2) :

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Vom considera in continuare in calcule materialul zidarie cu ecuatia constitutiva conform definitiei (1) si relatiilor (2.1) – (2. 5). Se considera in calcule pentru analiza ca deformatia infinitezimala E este alcatuita din doua parti – o parte elastica (ce revine la forma initiala dupa incetarea solicitarii) si o parte inelastica (fisurata) : .

Se va determina apoi tensorul tensiunilor Cauchy conform relatiei : negativ semidefinite si ortogonale lui Ef ce depind liniar si izotropic de asa cum colectivul de cercetare [Lucchesi si altii, 2008] a demonstrat in lucrarea „Masonry constructions: mechanical models and numerical applications” in capitolele 1 – 3.

Se vor considera si modulii de material Lame ce respecta conditiile : . Presupunem si coeficientul lui Poisson non-negativ.

Pentru a conduce calculul matematic mai departe si ulterior a putea aplica si metoda elementului finit este necesar a se considera tipul elementului finit. In literatura de specialitate metoda s-a dezvoltat avand la baza doua tipuri consacrate de element finit : elementul patrulater cu 8 noduri de tip „thin shell” si grosime h si elementul triunghiular cu 6 noduri si grosime h.

Fig. 29 Elementul finit cu 6 noduri definit de Milani

Fig. 30 Starea de eforturi in elementul cu 6 noduri

Astfel de studii au fost efectuate de catre italieni, astfel colectivele de cercetare de la Universitatea din Ferrara si Institutul federal elvetian de tehnologie din Zurich propun in studii elementul cu 6 noduri pentru discretizare evidentiind avantajele [Milani si altii, 2008] iar cei de la Universitatea din Firenze in colaborare cu Institutul de stiinta si tehnologie informatica Alessandro Faedo din Pisa propun in studii elementul cu 8 noduri, insa realizeaza printr-un program national destinat restaurarii monumentelor istorice si cuantificarii reale a starii de tensiuni din elementele structurale portante ale acestora, un cod de proiectare COMES-NOSA in care sunt definite mai multe tipuri de elemente finite ce pot fi folosite in discretizarea si modelarea structurilor [Lucchesi si altii, 2007, 2010]. Mai departe pentru a exemplifica vom folosi un element cu 8 noduri ca in figura de mai jos:

Fig. 31 Elementul cu 8 noduri tip „ thick shell”

Fie η1 si η2 un sistem de coordonate ortogonal (nu neaparat cel principal) definit pe suprafata principala a elementului cu coordonata in directia normalei n. Notam prin g1 si g2 vectorii tangenti unitari pe axele η1 si η2. Presupunem ca pentru orice si tensorul tensiunilor T satisface conditia :

(14)

T poate fi exprimat ca o functie neliniara a deformatiei totale E, , utiliand coaxialitatea lui E, T si Ef si luand in considerare relatia (14) asa cum au demonstrat [Lucchesi si altii, 2007].

In acest scop, indicam cu aceleasi simboluri restrictiile lui E, T si Ef in spatiul bidimensional liniar generat de g1 si g2. Fie e1≤e2 valorile proprii ale lui E si q1 , q2 vectorii proprii ortonormali corespunzatori. Definim tensorii :

(15)

cu produs de tensori si introducem urmatoarele subspatii ale spatiului Sym – spatiul vectorilor dimensionali reali ale tuturor tensorilor simetrici:

(16)

unde . Definim interfetele intre regiunile si cu :

(17)

Asa cum au demonstrat Lucchesi M., Padovani C. si Pagni A. in articolul „A numerical method for solving equilibrium problems of masonry-like solids” in 1994 si apoi dezvoltat mai elaborat in capitolul 2 si 3 al cartii „Masonry constructions: mechanical models and numerical applications” :

dacaatuncisi (18)

daca atunci si T = 0 (19)

daca atunci si (20)

Derivata a lui in raport cu E este folosita pentru obtinerea solutiei numerice a problemei de echilibru fiind calculata in articolul sus-mentionat de Lucchesi si ceilalti.

Expresia acestei derivate este :

(21)

daca

daca

daca

unde I si O sunt tensorii identitate, respectiv tensorul nul de ordin 4.

Pe interfetele I13 si I23 tensorul de ordin patru nu exista. Cu toate acestea, poate fi inlocuit de combinatii potrivite convexe ale lui S3 si S1 si respectiv S3 si S2.

Ef este fractiune din deformatie deoarece daca este nenul in orice regiune a structurii atunci ne putem astepta sa apara fisuri in regiunea respectiva. Cunoscand Ef putem afla informatii referitoare la distributia fisurii. Pentru a atinge acest scop, bolta poate fi considerata ca fiind constituita din straturi :

si (22)

Presupunem ca intr-un punct fix p’, – unul si numai unul – valoarea proprie a lui T este zero. Echivalentul cu afirmatia precedenta se poate considera ca . In acest caz, Ef are o valoare proprie care este egala cu zero si o valoare pozitiva, iar directia caracteristica a celei din urma coincide cu cea corespunzatoare valorii proprii pentru T=0. Rezulta ca fisurile se pot dezvolta in aceasta directie.

Fie , si componentele ortonormale ale lui Ef raportate la baza ortonormala rezulta ca :

(23)

Presupunem ca . Ne putem limita la cazul in care , componentele q1 si q2 ale vectorului propriu corespunzator lui satisfac conditia :

(24)

Deoarece putem trage concluzia ca din moment ce semnul lui variaza, aplicand acest criteriu pentru fiecare punct apartinand lui este posibil sa desenam curbura corespunzatoare fisurii.

Fig. 32 Comportarea fisurii pe masura ce ε12f variaza

Metode numerice

Problema expusa din punct de vedere matematic poate fi rezolvata prin metode numerice adecvate. In aceasta sectiune autorii descriu procedura elementului finit implementata de codul NOSA pentru analiza statica a boltilor de zidarie si a domurilor. Problema echilibrului boltilor din zidarie este rezolvata folosind un element cvadrilater cu 8 noduri tip „shell” bazat pe ipoteza Love – Kirchhoff. Fiecare astfel de element are pe nod de colt trei grade de libertate. Cele 4 noduri de mijloc au un grad de libertate (rotatia in jurul laturii). Aceasta rotatie este independenta de deplasarile nodurilor de colt si atunci elementele nu sunt conforme.

Deplasarile acestea in cadrul elementului si rotatiile sunt date de :

si

unde :

ui = deplasarea vectorului din nodul i;

φi = functii biliniare de forma i = 1 … 4

θj = rotatii ale nodurilor de mijloc (5 … 8) si rotatie centroid (9)

ψj = functii bicuadrice de forma j = 5 … 9

Notam cu componenta deformatiei totale privind baza locala . Vectorul deformatiilor poate fi exprimat ca o functie a vectorului deplasare generalizata :

unde sunt rotatii ale nodurilor de mijloc in jurul laturii proprii, prin intermediul matricei B ce contine derivatele functiilor de forma . In particular matricea B se poate scrie ca : (1) unde Bm este matricea deformatiilor membranei iar Bc si Bθ sunt matricile penru schimbarea curburii.

S-au dezvoltat tehnici numerice adecvate bazate pe metoda Newton – Raphson de rezolvare a sistemului neliniar obtinut prin discretizarea structurii in elemente finite. Astfel, in acest sens, folosim matricea de rigiditate tangenta a carei expresie este :

(25)

unde :

KT = matricea de rigiditate tangenta (Newton – Raphson)

A = aria elementului

D = matricea componentelor derivatelor ale efortului in raport cu deformatia E din subcapitolul anterior.

Tinand cont de relatiile precedente, relatia de mai sus devine :

unde i = 0,1,2 (26)

Modulul maxim de excentricitate a suprafetei

Fig. 33 Exemplificarea suprafetei modulului maxim de excentricitate pentru un dom analizat

Pentru fiecare punct cu , notam cu vectorul unitate tangent la suprafata principala in p, unde este unghiul format de cu directia lui . Stabilim (27). Rezulta relatiile :

forta normala (28)

moment incovoietor pe unitatea de lungime corespunzator lui g(γ) (29)

Datorita faptului ca este negativ semidefinita atunci este nonpozitiva pentru fiecare γ. Mai mult :

(30)

Ultima inegalitate este justificata de faptul ca pentru fiecare γ si ζ.

Notam cu M(p) si N(p) tensorii definiti cu relatiile:

(31)

Din moment ce si (32) se poate arata usor ca inegalitatea (30) de mai sus este echivalenta cu conditiile urmatoare :

(33)

Presupunem acum ca forta normala N(p,γ) ≠ 0 in orice directie si in orice punct al boltii si vom demonstra contrariul. Pentru fiecare vom defini excentricitatea corespunzatoare :

(34)

Functia este bine definita si continua pentru N(p,γ) ≠ 0. Mai mult decat atat, daca exista γ1 pentru care N(p,γ1) = 0 atunci este o functie constanta a lui γ. Observam ca daca N(p,γ1)=0 atunci din semidefinirea negativa a lui N(p) rezulta ca relatia si din relatia (33) va rezulta ca si . Atunci un vector g(γ2) ortogonal pe g(γ1) este un vector propriu comun lui M(p) si N(p). Notam cu m si n < 0 valorile proprii corespunzatoare.

Setam ca cu si obtinem ca :

(35)

Deci prin urmare, nu depinde de γ.

Pentru orice punct p apartinand suprafetei principale, fie ca sa fie valoarea lui γ, nu neaparat unica, pentru care functia atinge valoarea ei maxima.

Cantitatea reprezinta modulul maxim de excentricitate in punctul p.

Suprafata obtinuta prin translatia punctului cu valoarea in lungul vectorului unitate normal este suprafata modulului maxim de excentricitate. Singurele puncte p in care nu este definita sunt acelea pentru care cele doua valori γ0 si γ1 maximizeaza functia cu .

In cazul particular in care geometria boltii si incarcarile sunt axial simetrice, atunci excentricitatea atinge modulul ei maxim numai in directia paralelelor sau meridianelor [Lucchesi 1999]. Conform inegalitatii (30) suprafata modulului maxim de excentricitate corespunzatoare unui camp de eforturi negativ semidefinit este in totalitate continut in cadrul boltii. Cu scopul de a determina minimul si maximul functiei pe masura ce γ variaza in intervalul putem sa ne limitam la cazul in care (vezi ecuatia (35)). Asa cum am aratat deja, daca atunci este functia constanta . Datorita ecuatiilor (32) si (34) cantitatea este coeficientul Rayleigh corespunzator problemei valorilor proprii generalizate : ale carei valori proprii sunt :

(36)

(37)

cu vectorii proprii f1 si f2. Este bine cunoscut ca coeficientul Rayleigh si putem concluziona ca minimul functiei este ω1 si maximul functiei este ω2. Deci :

daca (38)

daca

daca

Daca suprafata modulului maxim de excentricitate este tangenta la extrados sau intrados in lungul unei cai, aceasta cale poate fi considerata locul in care se dezvolta articulatiile. Axa de rotatie corespunzatoare coincide cu directia ortogonala pe directia careia valoarea absoluta a excentricitatii este maxima. In ipoteza in care zidaria are rezistenta la compresiune infinita si nu poate ceda prin lunecare in plan orizontal, pe masura ce creste incarcarea colapsul boltii se produce atunci cand suprafata modulului maxim de excentricitate este tangent cu extradosul sau intradosul boltii in lungul cailor, in asa fel incat sa determine o distributie a articulatiei suficienta pentru ca bolta sa devina o structura cinematica nedeterminata. Trebuie subliniat faptul ca in modelul prezentat in acest capitol colapsul boltii din zidarie se datoreaza formarii articulatiilor la extradosul si intradosul ei. Totusi, pot fi considerate si alte mecanisme de cedare (de exemplu scoaterea ipotezei de a nu ceda prin lunecare – cum au facut Livesley 1978 – sau ipoteza in care se presupune o limita a rezistentei la compresiune pentru zidarie – Livesley 1992).

Stiind in fiecare punct de pe suprafata principala ne permite sa definim niste factori geometrici de siguranta. Urmand sugestia lui Heymann [1982], pentru fiecare punct stabilim :

(39)

Determinam care este volumul celei mai mici bolti ce poate contine suprafata modului maxim de excentricitate. Apoi determinam volumul V al boltii si stabilim :

(40)

Alternativ putem stabili (41)

unde h(p) este grosimea boltii si consideram (42)

Coeficientul poate fi foarte conservativ. In ceea ce priveste definitia din ecuatia (41), prezenta unui singur punct in care suprafata modulului maxim de excentricitate ajunge cel mai aproape de limita boltii duce la apropierea de valoarea zero a lui .

Studii de caz

Prin aceste studii de caz se urmareste a se evalua si demonstra eficacitatea metodei propuse initial de Lucchesi si ceilalti si implementata in codul italian NOSA, precum si o comparatie cu celelalte metode aplicate in literatura de specialitate.

Primul exemplu se ocupa de analiza starii limita a structurilor din zidarie simpla, fiind studiata o bolta sferica supusa la incarcarea din greutatea proprie si o forta concentrata aplicata in cheia boltii. Se va determina solutia exacta si apoi se va face o comparatie cu analiza de element finit prin cresterea incarcarii variabile pana cand nu se mai poate gasi un camp de eforturi admisibil echilibrat (un camp negativ semidefinit in fiecare punct al structurii).

In sistemul sferic de referinta consideram bolta sferica D, cu raza principala R si grosime h. Bolta este incastrata in reazeme si supusa la greutatea ei proprie co si o incarcare forta concentrata aplicata in cheia boltii. Scopul este de a determina valoarea multiplicatorului λc de colaps / cedare.

Incepem prin a scrie ecuatiile de echilibru ale domului sub ipoteza / presupunerea ca forta normala de circumferinta si momentul de incovoiere dispar. Notand q – greutatea boltii pe unitatea de arie, N si M ca forta normala meridionala si, respectiv, moment de incovoiere pe unitatea de masura, Q ca forta taietoare pe unitatea de lungime putem scrie [conform Timoshenko si Woinowsky-Krieger 1978] :

(43)

(44)

(45)

unde

Impunand echilibrul fortelor verticale a bilei sferice cu amplitudinea φ obtinem :

(46)

unde : este incarcarea totala ce actioneaza pe o bila sferica. Luand din ecuatia (46) si inlocuindu-l in ecuatia (43) obtinem:

(47)

unde am notat cu , p ≥ 1 (48)

Solutia ecuatiei (47) in intervalul [ 0 ; π/2) este : .

Pe de alta parte, impunand echilibrul fortelor orizontale pe o portiune de amplitudine Δθ obtinem: din care putem deduce :

Din relatia de mai sus si cu ajutorul relatiei (46) putem obtine usor expresia pentru taietoare :

Cum este acum cunoscut, putem integra ecuatia (45) obtinand :

(49)

Suntem interesati sa determinam fortele interne de cedare / colaps si presupunem ca cele doua articulatii formate la extrados (una in cheia boltii si cealalta la nasterea boltii) :

(50)

Folosind relatiile (50) si notand obtinem :

(51)

care pe rand ne ajuta sa ajungem la expresiile pentru forta normala si moment incovoietor. De fapt, din ecuatiile (49) – (51) obtinem:

Din aceasta cauza, excentricitatea care depinde de unghiul φ si de parametrul de incarcare p este:

(52)

Din moment ce forta normala de circumferinta este zero, excentricitatea este independenta de directia in planul tangent. De aceea, suprafata modulului maxim de excentricitate este acea suprafata a carei distanta fata de suprafata principala a boltii, masurata in lungul directiei radiale, este . Printr-un calcul simplu rezulta ca : pentru orice si . De aceea exista un unic pc pentru care exista un unic pentru care suprafata modulului maxim de excentricitate intalneste intradosul boltii (vezi fig. 34) :

Fig. 34 Schema de calcul dom

Pentru a verifica ca este coeficientul multiplicator de cedare / colaps (comparati cu ecuatia 48) este suficient sa determinam un mecanism corespunzator. Figura 34 sugereaza considerand bolta a fi o structura cinematic nedeterminata formata din felii (parti) de amplitudine infinitezimala, fiecare la randul ei constituita din doua corpuri si unite prin articulatie in punctul C. Centrele de rotatie absolute ale primului si celui de-al doilea corp sunt punctele A si B. In figura 35 stanga se arata comportarea coeficientului ca o functie de . In particular, este minimul de grosime necesar pentru ca bolta sa fie in echilibru sub greutate proprie. Mai mult decat atat, pe masura ce t se apropie de valoarea de aproximativ 0.17 incarcarea de cedare creste infinit.

Un sfert de bolta cu raza de 1 m, grosimea de 16 cm si γ = 20 000 N/m3 a fost discretizata cu elemente shell – 3200 – si analizata cu codul NOSA. Coeficientul multiplicator al incarcarii λ este crescut incremental pana la valoarea λs dincolo de care nu mai este posibila obtinerea convergentei. Pentru cazul dat, coeficientul multiplicator λc = 6230 N si coeficientul multiplicator al incarcarii determinat de NOSA este λs = 6200 N.

In figura 35 dreapta este aratata o comparatie intre excentricitatea derivata din campul eforturilor (linie punctata) calculata numeric in momentul cedarii si excentricitatea obtinuta din ecuatia 31 (linie continua).

Fig. 35 – stanga – raportul λc/c0 functie de t ; dreapta – excentricitatea e ca o functie z = R cosφ la colaps

Al doilea exemplu de calcul prezentat in lucrarea [Finite element modeling of masonry vaults] Degl’Innocenti, Lucchesi, Padovani, Pagni, Pasquinelli, Zani analizeaza bolta in cruce.

Fig. 36 Schema bolta in cruce

In 1997 in lucrarea „Equilibrium of shell structures”, Heymann considera o bolta in cruce ca in figura de mai sus obtinuta din intersectia a doua suprafete cilindrice de raza a cu o grosime constanta t. Sa presupunem ca bolta este supusa incarcarii din greutate proprie si notam cu w greutatea pe aria unitara. Daca se neglijeaza incovoierea si se considera un material fara rezistenta la intindere, o solutie simplificata poate fi determinata prin tehnica „felierii” lui Heymann 1977. Presupunem ca arcele circulare in figura 37 nu interactioneaza unele cu altele si sunt sprijinite pe diagonalele in cruce. Ca o consecinta, singura forta interna diferita de zero este Nθ.

Fig. 37 Distributia fortelor in bolta cruce conform Heymann 1977

Se presupune ca forta in fiecare arc la partea superioara are valoarea wa. Impunand echilibrul unei portiuni XxX a boltii este posibil sa calculam atat forta verticala R si distanta z de la partea superioara in care impingerea din diagonala nervurii eliptice actioneaza.

Fig. 38 Echilibrul unei portiuni (suprafete) din bolta conform Heymann 1977

Alternativ, Heymann propune calculul liniei impingerilor la baza sub presupunerea ca intensitatea impingerii la cheia boltii este o functie crescatoare a distantei din punctul B. Aceasta linie a impingerilor este aratata in figura 40.

Fig. 39 – stanga – Linia impingerilor in nervura considerand linia din cheia boltii uniforma; dreapta – Linia impingerilor in nervura considerand linia din cheia boltii neuniforma, Heymann 1977

Pentru comparatie bolta in cruce de zidarie din figura 36 cu a = 5m si t = 0.1m a fost discretizata in 3744 elemente de tip shell (figura 38) si analizata cu codul NOSA.

W = 2000Pa

Proprietati mecanice : E=5 109 Pa modulul lui Young si υ=0.1 coeficientul lui Poisson.

Nu au fost modelate si nervurile diagonale.

Figurile 42,43,44 arata comportarea fortei axiale normale pe unitatea de lungime Nx , forta circumferentiala normala pe unitatea de lungime Nθ si forta taietoare normala pe unitatea de lungime intr-o panza Nxθ.

Fig. 41 – stanga – Discretizarea boltii in elemente finite; dreapta – Forta normala pe unitatea de lungime in panza Nx

Fig. 43 – stanga – Forta normala pe unitatea de lungime Nθ; dreapta – Forta taietoare pe unitatea de lungime Nxθ

Fig. 45 – stanga – Moment incovoietor pe unitatea de lungime Mx; dreapta – Moment incovoietor pe unitatea de lungime Mθ

Fig. 47 – stanga – Momentul incovoietor pe unitatea de lungime Mxθ; dreapta – Suprafata modulului maxim de excentricitate intr-o panza supusa incarcarii din greutate proprie

In figura 49 se indica modulul maxim de excentricitate al suprafetei intr-o panza, aceasta suprafata fiind determinata folosind campul fortelor interne din figurile 42 – 47. Sunt definiti factorii de siguranta :

Daca modelam nervurile, rezultatele analizei sunt similar calitative cu rezultatele obtinute neglijand existenta nervurilor. Trebuie subliniat ca panzele sunt supuse unei scaderi a valorilor eforturilor ce tind sa se concentreze in lungul nervurilor.

Analize numerice au fost efectuate cu scopul de a cerceta comportarea boltii in prezenta unei incarcari verticale variabile de intensitate λ, distribuita in lungul laturii ABC si pe partea ortogonala la acesta. Intensitatea incarcarii λ este crescuta progresiv pana la valoarea λs = 2900N/m cand eforturile de compresiune maxime ating valoarea de aproximativ 19 105Pa in apropierea intersectiei boltilor.

Modulul maxim de excentricitate al suprafetei din figura 50 a fost calculat folosind campul fortelor interne corespunzator incarcarii λs. In acest caz avem

Figura 51 si 52 indica comportarea componentei Bθ a lui Ef la intradosul si extradosul panzei pentru λ = λs. In aceste figuri se poate observa procesul de formare a articulatiilor la extrados in corespondenta cu cheia boltii si nasterea boltii si la intrados in apropierea corpului boltii.

Fig 51 – stanga -Componenta Bθ a deformatiei la intradosul boltii; dreapta – Componenta Bθ a deformatiei la extradosul boltii

Studiu de caz – Biserica “Sf. Mare Mucenic Gheorghe”

In prezentul capitol, sunt incluse studiile si cercetarile realizate in cadrul programului doctoral efectuat si elaborat de autor sub coordonarea indrumatorilor stintifici Prof. Univ. Dr. Ing. Gramescu Ana Maria si Prof. Univ. Dr. Ing. Joao Gomes Ferreira.

Activitatea, studiile si cercetarile desfasurate la studiu de caz – biserica „Sf. Mare Mucenic Gheorghe” le-am efectuat atat in situ cat si in laboratoarele Univeristatii „Ovidius” din Constanta precum si la Institutul Superior Tehnic – Universitatea Tehnica din Lisabona.

Ca orice monument istoric cercetarea am efectuat-o in cadrul unui program complex in conformitate cu prevederile legii 422/2001 coroborat cu rezultatele experimentale care au vizat cuantificarea parametrilor de calcul a structurii de rezistenta si a rezultatelor urmaririi comportarii in timp.

Fig. 6.1 – Imagini cu biserica Sf. Mare Mucenic Gheorghe

Descrierea lacasului de cult, evenimente si fapte

Prezentarea generala

Biserica Sfintul Mare Mucenic Gheorghe a fost realizata in timpul primarului Virgil Andronescu care conform documentelor existente in arhiva bisericii a constatat in 1915 insuficienta bisericilor pentru comunitatea timpului (in documente se mentioneaza ca in anul 1915 existau doua biserici respectiv Catedrala si Adormirea Maicii Domnului). Conform inscrisurilor consultate perioada fusese marcata de o crestere importanta a populatiei crestine fapt pentru care in 1915, dupa ce in 1914 se pusese piatra fundamentala a edificiului, incepe construirea celei de-a treia biserici, pusa sub ocrotirea M. Mc.Gheorghe.

Fig. 6.2 – Imagini din arhiha bisericii

Conform manuscrisului existent la biserica Sfantul M. Mc. Gheorghe scris de catre Stavroforul Nicolae Paveliu, actul de sfintire a temeliei este implinit de catre Inalt Preasfintitul Episcop al Dunarii de Jos D. Nifon asistat de intregul cler din oras si de la Episcopia din Galati. Cu toate ca perioada este marcata de primul razboi mondial, totusi lucrarile au continuat in anul 1915 si 1916 pana la 14 august cand evenimentele politice au impiedicat continuarea lucrarilor de edificare. In octombrie 1916 in urma dezastrului de la Constanta si Turtucaia, marea parte a populatiei orasului se refugiaza, orasul fiind ocupat de turci, bulgari, nemti si unguri.

In aceasta perioada, lacasul bisericii a avut diverse functiuni de grajd, spalatorie de rufe, ulterior dandu-se foc la intreaga schela montata atat in interiorul cladirii cat si in exterior. In primavara anului 1919 populatia se reintoarce si biserica este declarata ca biserica parohiala de catre preotul Nicolae Paveliu si reincep lucrarile de constructie.

Fig. 6.3 – Imagini din arhiva bisericii din timpul executiei

In 1922 lucrarile sunt finalizate tot prin sprijinul primarului Virgiliu Andronescu, astfel ca la 1 septembrie 1922 au inceput continuarea lucrarilor in varianta definitiva. Ele au fost finalizate in 1923.

Fig. 6.4 – Imagini cu fatadele bisericii

Prezentarea starii tehnice

In baza analizei in timp si spatiu a compozitiei structurale, pentru studiu de caz am cules informatii privind fazele de proiectare-executie precum si istroricul interventiilor realizate in timp. Rezultatele acestei etape au evidentiat faptul ca, biserica se evidentiaza in peisajul lacasurilor de cult constantene prin echlibrul proportiilor, cu o acuratete deosebita a liniei arhitectonice intre turla centrala si turlele laterale, prin simetria Sfintei Cruci, formata de axa Usilor Imparatesti cu axa abiselor din naos si prin trecerea armonioasa de la forma dreptunghiulara catre forma rotunda a turlei. Caracteristica importanta o constituie coloanele sculptate si impodobite cu ornamentele pe care le regasim si la ramele ferestrelor. Biserica este impartita in trei zone: pronaos, naos si altar. Ultimele doua sunt despartite de catapeteasma. Acoperisul este in forma de bolta arcuita si prezinta o cupola centrala ridicata deasupra naosului in care este pictat Hristos.

Constructia bisericii in stil brancovenesc este realizata din zidarie de caramida simpla cu mortar de ciment. Grosimea zidurilor pe inaltimea parterului este de 96 cm. Fundatia este alcatuita din zidarie de piatra legata cu mortar de ciment, iar adancimea de fundare este de 2,25m de la cota terenului natural. Subsolul este realizat din zidarie de piatra cu planseu din bolti de caramida si partial profile metalice pe care descarca boltisoare din caramida. O portiune a fost reabilitata realizandu-se in urma cu 30 ani(estimat) un planseu din beton armat si o scara de acces in subsol din beton armat.

Planseul peste naos este conceput in bolta cilindrica din caramida iar deasupra, pe ziduri descarca sarpanta din lemn.

Cafasul are planseu din lemn care descarca pe bolta din caramida. Deasupra cafasului, in zona podului, se poate presupune ca odata cu realizarea planseului partial peste subsol din beton armat, cat si scara de acces de la parter catre subsol din beton armat, s-a realizat o placa de 12 cm din beton armat a carei rezemare (descarcare pe elementele verticale) este precara.

Datorita acestei lucrari de interventie care posibil a fost justificata la momentul respectiv prin avariarea zonei, s-au produs si unele deformatii ale zidariei incapabile a prelua aceasa greutate. Aceasta componenta a fost adaugata fara a se avea la baza un proiect de restaurare structurala.

Fig. 6.5 – Document privind istoricul bisericii, din arhiva

Pictura murala – factor decisiv in consolidare

Fig. 6.6 – Pictura de pe fatada principala

Pictura interioara a fost executata de pictorii Nicolae Tonitza, Constantin Bacalu si Constantin Buiuc, in stil neobizantin, intre anii 1931 – 1936, perioada in care a fost sculptata si catapeteasma bisercii si mobilierul ( amvonul, iconostasul si stranele) de catre sculptotul Anghel Dima din Bucuresti, in lemn de tisa si de stejar.

Intre anii 1956 si 1957 a fost executata lucrarea de restaurare a picturii de catre Pr. Lembrau Constantin, slujitor la Parohia “Sf. Gheorghe”, biserica fiind resfintita de P.S. Episcop Chesarie al Dunarii de Jos, Galati, iar anul 1970 s-au efectuat lucrari de spalare si conservare a picturii de catre pictorul Raducanu Gheorghe din Bucuresti.

In vara anului 2005, s-au executat lucrari de conservare a scuplturii si picturii catapetesmei, a mobilierului bisericii, sonorizare exterioara, mobilier sculptat din stejar in Sfantul Altar, mochetarea intregii suprafete a bisericii. In ziua de 6 noiembrie 2005, Inaltpreasfintitul Parinte Teodosie, Arhiepiscopul Tomisului, a savarsit Sfanta liturghie si a resfintit catapeteasma bisericii.

Lucrarile de reparatii si infrumusetare a bisericii au continuat si in anii 2007 – 2008, prin inlocuirea totala a acoperisului turlelor cu tabla de cupru si reparatia acoperisului bisericii, zugravire exterioara a bisericii, usi de stejar scupltat, la intrare, construirea unui lumanarar, lucrari efectuate sub indrumarea si supravegherea preotului paroh Radu Horiceanu.

Fig. 6.7 – Imagini cu pictura interioara

Investigarea si diagnosticarea constructiei

Actiunea de investigare in vederea diagnosticarii structurii de rezistenta am efectuat-o in baza prescriptiilor tehnice in vigoare la data prezentei, a observatiilor vizuale a procedurilor recomandate de indrumator in calitate de expert tehnic, a metodologiei de investigare studiata in cadrul programului doctoral efectuat si elaborat, sub coordonarea indrumatorului stintific prof. univ. dr. ing. Gramescu Ana Maria.

Incadrarea in timp a solutiei constructive, analiza conceptie structurale de ansamblu, analiza tehnologiei de executie, analiza deprecierilor constatate au definit metodele si tehnicile de investigare aplicate in cadrului planului de cercetare doctorala, acestea din urma avand drept scop stabilirea ipotezelor de lucru, a contiuitatii modelului dar tot odata si a identificarii elementelor cu caracter de unicitate care se constituie intr-o substanta istorica valoroasa transmisa in timp din generatie in generatie atat in ceea ce priveste materialul constitutiv, tehnologia sau conceptia de ansamblu a structurii.

Analiza structurala a pus in evidenta elemente deosebit de interesante, o prima componenta fiind cea geometrica, o alta componenta a constituit-o modalitatea de descarcare a starii de eforturi. Analiza structurala a pus in evidenta elemente caracteristice arhitecturii religioase romanesti utilizata atat in zona de SE a Romaniei dar si in alte zone; absida altarului, decrosuri, conformarea in plan a turlei mari, existenta unei convergente geometrice dar si elemente adaugate in special in zona de acces.

Analiza comportarii in timp a urmarit identificarea zonelor de degradare, masura acestora, directia de propanagare a fisurilor, localizarea lor in ansamblul structurii boltii, toate aceste elemnete contribuiind la punerea in evidenta a zonelor solicitate care nu mai prezinta capacitatea asigurarii continuitatii elementului.

Investigarea tehnologica si a conceptiei structurale de ansamblu

Investigarea tehnologica cuprinde descrierea constructiei din punct de vedere al componentelor tehnologice, si anume: tipul elementelor structurale, materialele si tehnologiile utilizate, dimensiunile caracteristice ale componentelor structurale, tipul legaturilor si capacitatea lor functionala, eventualele vicii de alcatuire.

Zidaria bolti este realizata cu caramida dispusa dupa latura de 28cm, la intrados noi vazand o latime de 6,5cm si lungimea caramizii de 28cm. Grosimea panzei cilindrice este de 17cm.

Mortarul de acoperire nu poate avea mai mult de 1.5cm, sectiunea mortarului este o prisma cu suprafata variabila (adica grosimea mortarului de la 1cm la 2 cm). Mortarul din componenta fiind pe baza de var si nisip. In zona grinzii canal, la nastera boltii structura este mai robusta grosimea fiind de 47 cm (1 caramida si 1/2 – respectiv 28cm+14cm). In cadrul analizei am gasit in componenta structurii si caramizi cu dimensiuni atipice de 15×29.6×5.7cm fara a avea proprietati diferite fata de cele standard. Fig. 6.8 – Caracteristicile geometrice ale caramizii

Fig. 6.9 – Probe de mortar extras

Fig. 6.10 – Imagini cu degradarile zidariei

Investigarea structurala se efectueaza pe baza releveului geometric al constructiei si vizeaza existenta unor sensibilitati structurale de ansamblu si ale unor componente structurale: scheme statice, marimea incarcarilor, proeminente, asimetrii, distributia maselor si a rigiditatilor, discontinuitati structurale, deschideri excesive, interventii ulterioare.

Fig. 6.11 – Releveu beci

Fig. 6.12 – Imagini din beci

Fig. 6.13 – Releveu biserica cota +-0.00

Fig. 6.14 – Imagini din biserica

Fig. 6.15 – Releveu cafas

Fig. 6.16 – Releveu pod

Fig. 6.17 – Imagini din pod

Fig. 6.18 – Detalii privind alcatuirea structurii din pod si sarpanta

Fig. 6.19 – Releveu sarpanta

Fig. 6.20 – Imagini din turlele bisericii

Investigarea factorilor patologici si a degradarilor

Aceasta investigare s-a bazat pe cumularea de date informative percepute direct, in mod empiric, din documente, sau analize efectuate anterior datei in cauza. In aceasta faza am analizat informatiile privind materialele si tehnologiile originale, conceptia structurala de ansamblu, istoria si starea de degradare, respectiv acele elemente care influenteaza comportamentul structural si pot furniza informatii utile privind mecanismul specific de avariere. Investigatiile efectuate au urmarit comportarea urmatoarelor probleme importante:

probleme cu caracter static materializate prin verificarea comportamentului structural al zidariei (tipul zidariei, compozitia materialelor constitutive, prezenta eventualelor discontinuitati, valoarea incarcarilor, distributia eforturilor, caracteristicile elastice ale zidariei).

probleme cu caracter higrotermic, determinarea starii de umiditate.

Practic cele doua probleme sunt intim legate, contribuind la degradarea materialelor, a comportamentului structural.

Aceste aspecte au fost investigate prin :

investigatii in laborator, pe probe prelevate.

investigatiile in situ unde am urmarit verificarea dinamicii avariilor constatate si determinarea caracteristicilor zidariei cu privire la morfologia si omogenitatea elementelor, caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor constitutive, umiditatea elementelor de constructie.

Cauzele degradarilor constatate sunt:

degradarea materialelor datorata fenomenelor reologice dar si umiditatii excesive prin infiltrarea directă a precipitațiilor, apa din capilaritate, infiltratii pe la acoperis, infiltrari prin goluri (lipsa de etanseitate), vapori de apă (condens). Apa (din surse diferite) provoacă degradarea zidariei, în primul rând a straturilor de acoperire (picturi si tencuieli), ceea ce face ca zidariea sa fie mai vulnerabila la acțiunea apei.

urmatoarea degradare fiind la mortarul de legatura si la elementul de caramida, care poate duce la pierderea rezistentei structurale.

degradari cauzate de imbatranirea materialului, depasirea termenelor de garantie, lipsa intretinerii si reparatiilor periodice;

Supraincarcarea elementelor structural peste limita lor portanta;

interventiilor in timp necorespunzatoare – ex improvizatii ale sarpantei, reazeme de ordinul doi, componente structurale care nu au o descarcare adecvata pe elementele structurii de rezistenta, componente intermediare care sunt montate pentru preluarea eforturilor si deformatiilor si care nu descarca pe peretii portanti, s.a.;

actiunile seismice anterioare care au dus la scaderea capacitatii portante;

deformatii ale terenului produse de: distributia neuniforma a presiunilor, neuniformitatea caracteristicilor terenului, variatii ale incarcarilor aplicate, variatii ale umiditatii terenului, efectele dinamice ale terenului, infiltratia apelor pluviale sau infiltratia apelor din cauza instalatiilor de alimentare cu apa, de canalizare si de incalzire.

De multe ori localizarea, direcția și mărimea fisurilor din elementele de zidărie ne pot oferi unele indicii în legătură cu cauzele posibile ale degradărilor.

Astfel, avem:

fisuri verticale în planul boltii, datorate unor forțe verticale mari, care au generat în blocurile de zidărie tensiuni peste limita de rezistență la întindere a materialului;

fisuri oblice, care semnalizează prezența eforturilor de întindere perpendiculare pe acestea, solicitate la forțe orizontale;

fisuri verticale în bolti și arce de zidărie, care evidențiază eforturi de întindere din încovoiere la cheie, ca urmare a cedării reazemelor sub influența împingerilor orizontale neechilibrate sau a supraîncărcării;

fisuri înclinate, sub formă de arc, ce semnalizează cedarea elementului de susținere a zidăriei (centuri, grinzi, tiranti, nasteri, pinteni);

exfolieri, macinarea blocurilor din zidărie, însoțite de pete albe de săruri; sunt consecința acțiunii apei și a fenomenului de îngheț-dezgheț și denotă lipsa sau ineficiența hidroizolației sau acțiunea îndelungată a apelor meteorice.

Investigarea starii de degradare cuprinde inventarierea tuturor degradarilor, materializate pe planse privind releveul degradarilor precum si material ilustrativ.

Inspecțiea, cel mai simplu se face cu ochiul liber sau cu ajutorul unor dispozitive optice care maresc capacitatea vizuala, evaluandu-se caracteristicile geometrice ale structurii, materialele generale constituiente si simtomele patologice prezente.

Reprezentarea grafică a anomaliilor observate pot fi foarte utile, având în vedere posibilitatea de a detecta modele care conțin informații valoroase pentru a înțelege mecanismele de deteriorare. Acesta este cazul unor crăpături în pereții de fatade, fisuri deschise, neconcordanțe și aparitia organismelor biologice (prezenta plantelor, ciuperci, mucegaiuri, etc), semnale de aparitia apei in capilaritate, degradari si fisurari ale fundatiilor.

Fig. 6.21 – Releveu degradari beci

Fig. 6.22 – Imagini cu degradari de la nivelul beciului

Fig. 6.23 – Releveu degradari biserica cota +-0.00

Fig. 6.24 – Imagini cu degradari la cota +-0.00

Fig. 6.25 – Releveu degradari cafas

Fig. 6.26 – Imagini cu degradari din cafas

Fig. 6.27 – Releveu degradari pod

Fig. 6.28 – Fisuri stanga la 45grade (fisura cu grosimea de10mm in zona de mijloc)

Fig. 6.29 – Degradari ale sarpantei produse de apele meteorice

Fig. 6.30 – Depozite de moloz la nivelul boltilor

Fig. 6.31 – Deplasari ale elementelor structurale

Investigarea amplasamentului

Influenteaza considerabil comportarea constructiei prin: morfologia si caracteristicile fizico – mecanice ale terenului de fundare, adancimea si fluctuatiile apelor freatice, caracteristicile seismice ale amplasamentului.

La inceputul anului 2011 a fost semnalata o inundatie a bisericii in urma careia s-a scurs o mare cantitate de apa in subsolul. Urmare a acestei inundatii, s-a cerut o verificare a terenului de fundare si a structurii de rezistenta a constructiei.

S-au executat urmatoarele lucrari de teren:

3 foraje geotehnice FG1 ÷ FG3 pana la adancimi de – 7,80m ÷ – 7,90m, cu prelevare de probe conform normativ NP 074-2007;

doua sondaje deschise SD1; SD3; executate la fundatiile constructiei Sp+ Pinalt , pentru a pune in evidenta: – adancimea de fundare; – stratul portant pentru fundatii; – tipul fundatiei si materialul din care este alcatuita fundatia;

Fig. 6.32 – Releveu pozitionare sondaje

Din fisele forajelor geotehnice FG1÷FG3 anexate si din coroborarea datelor de teren obtinute in zona pentru alte obiective, stratificatia si caracteristicile geotehnice ale terenului amplasament se prezinta astfel :

0,00 ÷ 0,20m ( ,30m ) – sol vegetal

0,20m ( ,30m ) ÷ 1,70m( 1,80m) – umplutura de praf argilos cafeniu inchis cu resturi de materiale de constructie spre suprafata, plastic vartoasa;

1,70m( 1,80m) ÷ 4,00m – argila prafoasa de natura loessoidaga, culoarea galbena;

4,00m ÷ 5,30m( 5,80m ) – argila prafoasa maronie;

5,30m( 5,80m ) ÷ 7,80m( 7,90m ) – argila prafoasa galbuie;

Fig. 6.33 – Grafice de variatie a umiditatii naturale (W ) cu adancimea ( H )

Din sondajele deschise executate la fundatiile constructiei reies urmatoarele date:

Sondajul deschis SD1 s-a executat din exterior ( spre strada Nicolae Balcescu) a pus in evidenta urmatoarele date:

– adancimea de fundare Df = – 2,25m de la cota trotuar atual;

– strat portant pentru fundatii= stratul de praf argilos loessoid cafeniu plastic varos;

– fundatia este din beton ciclopian;

– elevatia fundatiei este de 1,85m;

Fig. 6.34 – Sondaj goetehnic S1

S-a recoltat stanta de sub fundatie de la adancimea de – 2,30m, a fost analizata si a pus in evidenta urmatoarele date:

granulometric : A = 23%; P = 64% ; N = 13% este praf argilos loessoid ;

umiditatea naturala W = 20,32%;

indicele de plasticitate Ip = 12,08% indica pamant cu plasticitate medie;

indicele de consistenta Ic = 0,59 situeaza stratul in domeniul plastic consistent;

greutatea volumica in stare naturala w= 15,91 kN/mc ;

greutatea volumica in stare uscata d = 13,22 kN/mc ;

porozitatea n = 49,72% ;

indicele porilor e = 0,989;

gradul de saturatie Sr = 0,550 indica pamant foarte umed;

modulul de compresibilitate M 2-3 = 5600 kPa indica pamant cu compresibilitate foarte mare;

tasarea specifica εp = 4,3 cm/m;

tasarea specifica suplimentara la umezire im3 = 6,30 cm/m indica pamant sensibil la umezire grupa B– PSU (im3>5 cm/m);

Fig. 6.35 – Imagini cu realizarea sondajului

Sub fundatie avem un pamant macroporic sensibil la umezire, plastic consistent cu porozitate mare, umed, compresibilitate foarte mare si care se taseaza sulpimentar in prezenta apei. Dupa Normativ 125/2010 , loessul – praful argilos loessoid , este pamant macroporic sensibil la umezire ce se incadreaza in grupa B – P.S.U. ( im3> 5 cm/m ) si care prezinta fenomene de tasare sub propria greutate cat si sub incarcarile transmise de fundatii.

Sondajul deschis SD3 s-a executat in interior, in beci si a pus in evidenta urmatoarele date:

– adancimea de fundare Df = – 2,47m de la cota trotuar atual exterior cladire

( 0,70m de la cota pardoselii demisol );

– strat portant pentru fundatii= stratul de argila prafoasa de natura loessoida cafenie ;

– fundatia este din beton;

Fig. 6.36 – Sondaj geotehnic S3

S-a recoltat stanta de sub fundatie de la adancimea de – 2,50m de la cota trotuarului actual, a fosta analizata si a pus in evidenta urmatoarele date:

granulometric : A = 33%; P = 56% ; N = 11% este argila prafoasa ;

umiditatea naturala W = 21,52%;

indicele de plasticitate Ip = 18,97% indica pamant cu plasticitate medie;

indicele de consistenta Ic = 0,68situeaza stratul in domeniul plastic consistent;

greutatea volumica in stare naturala w= 18,58kN/mc ;

greutatea volumica in stare uscata d = 15,29kN/mc ;

porozitatea n = 41,67% ;

indicele porilor e = 0,719;

gradul de saturatie Sr = 0,802 indica pamant foarte umed;

modulul de compresibilitate M 2-3 = 8100 kPa indica pamant cu compresibilitate mare;

tasarea specifica εp = 4,12 cm/m;

tasarea specifica suplimentara la umezire im3 = 2,06 cm/m indica pamant sensibil la umezire grupa A – PSU (im3< 5 cm/m);

Fig. 6.37 – Imagini cu realizarea sondajului SD3

Sub fundatie avem un pamant macroporic sensibil la umezire, plastic consistent cu porozitate medie, umed, compresibilitate mare si care in prezenta apei se taseaza in limite admise. Dupa Normativ 125/2010 , argila prafoasa de natura loessoida , este pamant macroporic sensibil la umezire ce se incadreaza in grupa A – P.S.U. ( im3< 5 cm/m ) si care prezinta fenomene de tasare suplimantara numai in prezenta apei.

Diagnosticarea starii tehnice

Constructia in timp a avut o comportare buna. Nu s-au identificat avarii structurale de ansamblu grave. Deficientele constatate sunt cauzate de lipsa unei interventii tehnice adecvate (ex planseul din zona podului din beton armat) cat si de avarii la conductele purtatoare de apa. Acestea din urma au generat tasari suplimentare si implicit avarierea locala a unor componente structurale.

Principalele avarii identificate sunt:

in zona podului: degradarea zidariei in zona cosurilor de fum, prinderea locala a contrafisei de descarcare a panei de capat este descentrata, fisura in bolta din caramida ax 5, fisuri in peretele din zidarie caramida in axul 6 si perpendicular local pe zona pe care s-a turnat un planseu din beton armat in urma cu 30 ani, acesta neavand o descarcare corespunzatoare pe elementele verticale.

in zona parterului: fisura in cheia arcului ax 5, fisuri la nivelul pardoselilor deoparte si de alta a intrarii, fisuri verticale in zona de evacuare a apei zona spalator altar, desprinderi ale tencuielii in turla central, fisuri in arcele de timpan ale boltii cilindrice din zona naosului;

in zona subsolului: in axul bisericii o fisura verticala in zidul ax 5 si in cheia arcului ax 6.

Analiza caracteristicilor fizice, mecanice si cromatice ale materialelor structurale

Incercarile nedistructive efectuate pe studiul de caz au avut drept scop stabilirea rezistentei, a umiditatii, a deprecierii superfeciale atat pentru caramida cat si pentru mortar in vederea cuantificarii in mod realist a carcateristicii mecanice. Testele au fost efectuate pe zone ale fiecarei bolti alegandu-se zone eterogene si in portiuni la care aceasta actiune a fost permisiva.

Pentru caracterizarea fizica, mecanica si cromatica epruvetele au fost uscate pana la masa constanta in cuptor ventilat la (60 ± 5)ºC si apoi racite pana la temperatura mediului, in exsicator. Masa constanta este atinsa cand diferenta dintre doua cantariri succesive la un interval de 24 de ore nu este mai mare decat 0.1% din masa epruvetei, determinate cu o precizie de 0.01%. Dupa incercari sistematice studiate am constatat ca masa constanta a fost atinsa dupa 64 de ore in cazul mortarului si dupa 87 de ore in cazul caramizi, iar acest timp a fost considerat timp de referinta pentru uscarea probelor in cadrul testelor.

Fig. 6.38 – Uscarea probelor in cuptor ventilat

Pentru testele la care acest timp de referinta nu a fost respectat riguros se va face referire in text si vor fi descrise conditiile initiale corespunzatoare. Temperatura de uscare de 60±5oC este aleasa in locul uneia mai mari pentru a evita deteriorarea materialelor organice folosite pentru tratarea caramizi.

Tipurile de materiale investigate au fost caracterizate din punct de vedere fizic, mecanic si cromatic, iar metodologiile de studiu utilizate corespund unui set de teste utilizate in mod uzual in studiile din domeniul de conservare a mortarului si a caramizii.

Pentru caracterizarea materialelor noi, pe plan mondial au fost create norme, recomandari si proceduri de testare care, pentru materialele deja puse in opera, caracteristice monumentelor istorice, nu sunt compatibile din punct de vedere al restaurarii materialului. De aceea in studiile si cercetarile priviind restaurarea si conservarea acestor materiale, apar modificari cu privire la numarul epruvetelor folosite si al dimensiunilor acestora fiind impuse de specificitatea studiului efectuat.

Fig. 6.39 – Realizarea epruvetelor pentru teste

Toate cele mai sus amintite si studiile pe aceasta tema din literatura de specialitate justifica nefolosirea acestor norme, proceduri si recomandari in forma lor originala si adaptarea lor la fiecare situatie in parte, chiar in unele cazuri acestea ajung sa reprezinte doar puncte de plecare / suport in definirea metodelor utilizate pentru cercetare.

In ceea ce priveste metodologia de studiu a actiunii produsilor de conservare situatia este asemanatoare. Cu toate ca exista la nivel international reglementari si recomandari pentru metodologia de lucru, amintesc in teza pe cele de la laboratoarele RILEM si NORMAL, analiza diverselor lucrari publicate din literatura de specialitate permite verificarea frecventa a mai multor altor proceduri de lucru. Pentru a putea compara rezultate ale diferitelor lucrari trebuie verificat ca procedura de lucru folosita sa fi fost aceeasi in ambele studii, si chiar si in aceasta situatie compararea devine dificila datorita diversitatii procedurilor de aplicare a produsilor de conservare adoptati si a stadiului actual al cunoasterii nesuficient dezvoltat care nu permite inca normalizarea metodologiei de studiu a tratamentelor de conservare astfel incat sa satisfaca toate necesitatile de investigare si de practica a conservarii.

Analiza caracteristicilor fizice

Caracterizarea fizica a materialelor poate fi efectuata prin incercarii de determinare a :

– porozitatii accesibile la apa;

– densitatilor aparenta si reala;

– procentului maxim de absorbtie in apa;

– coeficientului de saturatie;

– coeficientului de absorbtie a apei prin capilaritate;

– absorbtiei apei sub presiune scazuta (metoda tuburilor Karsten);

– coeficientului de conductivitate la vaporii de apa;

– curbei de evaporare;

– determinarea distributiei marimii particulelor.

Testul de determinare a porozitatii accesibile la apa

Porozitatea este o proprietate fundamentala a caramizi si mortarului ce poate avea influenta asupra durabilitatii acestora. Multe procese de alterare prezinta o crestere in porozitate, in timp ce tratamentele de impregnare ce umplu porii trebuie sa scada porozitatea. De aceea acest test poate fi folositor pentru urmatoarele :

evaluarea extinderii unor anumite tipuri de degradare a caramizi si mortarului;

determinarea extinderii pana la care spatiul porilor a fost umplut cu un tratament prin impregnare;

evaluarea succesului tratamentelor de impermeabilizare comparand probele tratate si cele netratate;

evaluarea durabilitatii materialelor tratate si netratate;

Testul de porozitate trebuie sa fie facut pe cel putin 3 probe din fiecare grupa: nealterat, alterat, netratat, tratat cu produsul propus pentru impregnare.

Probele pentru testul de porozitate nu necesita sa aiba o forma regulata, dar cand este posibil este bine ca toate probele ce urmeaza a fi comparate sa aiba o forma regulata si sa fie de aceeasi dimensiune, de obicei cuburi de 4 sau 5 cm latura deoarece aceasta ofera o mai buna omogenitate intre probe in special in ceea ce priveste gradul de alterare. Toate probele alterate ce urmeaza a fi comparate (tratate si netratate) trebuie sa fie cat mai omogene posibil, de aceea trebuie sa fie luate din aceeasi zona a monumentului si taiate in asa fel incat fata unui cub sa apartina suprafetei anterior expuse in situ. Cand se face acest test pentru a compara eficacitatea diferitelor tratamente, aceste tratamente trebuie duse la bun sfarsit in aceleasi conditii, de exemplu prin imersie a probelor pe aceeasi perioada de timp. Mai mult, trebuie subliniat ca atunci cand o proba tratata nu este complet impregnata descreste in porozitate relationat cu proba netratata, nu are o valoare exacta deoarece porozitatea sa este legata de o proba non omogena. Acest punct trebuie considerat in mod particular cand comparam diferite tratamente.

Probele pentru aflarea densitatii pot avea forma cilindrica, de cub sau de prisma; volumul lor trebuie sa aiba cel putin 25 de cm3.

Tehnologie

Dupa ce s-a uscat pana la masa constanta M1 (g) in cuptor, probele sunt puse intr-un vas vidat. Presiunea este scazuta in mod gradual pana la 2.667 Pa (20 mm Hg). Aceasta presiune este mentinuta constant timp de 24 de ore pentru a elimina aerul continut in porii probelor. Apoi, se trece la umplerea vasului cu apa deionizata la 15 – 20o C, ce este introdusa incet in vas, rata de crestere a apei trebuie sa fie in asa fel incat probele sa fie complet imersate in cel putin 15 minute. Vacumul este mentinut in timpul introducerii apei si pentru inca 24 de ore dupa.

Fig. 6.40 – Aparatura necesara testului de porozitate

Dupa aceasta perioada, probele sunt lasate sub apa pentru inca 24 de ore la presiune atmosferica, apoi sunt cantarite separat in apa; fie M2 masa in grame a probei imersate in apa (cantarire hidrostatica). Proba este stearsa rapid cu o carpa umezita si masa M3 a acestei probe saturate este masurata. Pentru a face aceasta masuratoare, este folosit un instrument de masura cu o precizie de 0.1 mm.

Fig. 6.41 – Cantarirea probelor hidrostatic si in atmosfera

Porozitatea accesibila la apa se exprima ca un procent din volumul in vrac si se calculeaza cu

ajutorul urmatoarei formule : [%] unde :

M1 – masa probei uscate;

M2 – masa probei saturate cu apa sub vacum cantarita in apa;

M3 – masa probei saturate cu apa in vacuum cantarita in aer.

Testul de determinare a densitatii aparenta si reala

Densitatea reala (volumul de masa a materialului impermeabil) – reprezinta raportul dintre volumul masei si volumul impermeabil a probei si este exprimat in kg/mc iar probele pot avea forma cilindrica, de cub sau de prisma; volumul lor trebuie sa aiba cel putin 25 de cm3.

Masurarea densitatii reale si aparente este un test de laborator care poate fi folositor in urmatoarele cazuri:

in evaluarea extinderii anumitor tipuri de degradari ale pietrei;

determinarea extinderii in care spatiul porilor a fost umplut printr-un tratament de impregnare.

Testul pentru aflarea densitatii trebuie sa fie facut pe cel putin 3 probe.

Procedura de lucru este identica cu cea de la testul de determinare a porozitatii accesibile la apa.

Volumul porilor in cm3 este exprimat numeric prin relatia: M3 – M1.

Volumul in vrac este dat de relatia: M3 – M2, astfel volumul impermeabil este M1 – M2.

Densitatea reala (densitatea materialului impermeabil) – exprimata prin raportul dintre masa probei uscate raportata la volumul impermeabil : .

Densitatea aparenta – exprimata prin raportul dintre masa probei uscate si volumul in vrac :

Testul de determinare a procentului maxim de absorbtie a apei

Pentru determinarea acestui procent trebuie realizate aceleasi etape ca in cadrul testului de determinare a porozitatii accesibile la apa.

Procentul maxim de absorbtie a apei (Wmax) este calculat plecand de la ecuatia:

[%]

Testul de determinare a coeficientului de saturatie

Acest test determina raportul dintre capacitatea naturala a probei de a absorbi apa si porozitatea totala deschisa. Capacitatea naturala de a absorbi apa este determinata prin imersia completa a probelor la presiune atmosferica, teoretic pana cand este atinsa masa constanta. Coeficientul de saturatie (CS) este definit prin coeficientul dintre volumul de apa prezent in structura poroasa a materialului, dupa imersarea completa la presiune atmosferica pentru o perioada de 48 de ore, si volumul total de pori accesibili la apa. Coeficientul de saturatie este calculat conform ecuatiei:

unde:

CS – coeficientul de saturatie [%];

– procentul de apa la 48 de ore dupa scufundare la presiune atmosferica [%];

– procentul de apa maxim absorbit [%].

Pentru determinarea procentului de absorbtie a apei la 48 de ore, epruvetele, dupa uscare in cuptor si racire in exsicator, au fost cantarite astfel incat sa se obtina masa probei uscate (M1), urmata apoi de scufundarea probei in apa deionizata timp de 48 de ore. Dupa aceasta perioada, epruvetele au fost scoase din apa, sterse cu o carpa umeda si cantarite ().

Procentul de absorbtie a apei la 48 de ore este calculat cu relatia: unde:

– procentul de apa la 48 de ore dupa scufundare la presiune atmosferica [%];

M1 – masa probei uscate;

– masa epruvetei la 48 de ore de la imersie [g].

Coeficientul de saturatie depinde de structura poroasa a materialului. Un tip de caramida cu un coeficient de saturatie mare poate fi deteriorata de unele procese de alterare cum ar fi inghetarea apei. De aceea, acest test poate fi folositor, in unele cazuri, pentru a da informatii despre durabilitatea materialului. Unele alterari mecanice produc o crestere a acestui coeficient, de aceea acest test poate fi considerat ca un test secundar de analiza a extinderii degradarii unor anumite tipuri de zidari. Acest test completeaza rezultatele testului de porozitate privind umplerea spatiului poros dupa un tratament de impregnare. Poate da informatii privitoare la eficacitatea folosirii anumitor produse de impermeabilizare / produse hidrofuge.

Testul trebuie efectuat pe un numar de minim trei probe din fiecare tip.

Testul de determinare a coeficientului de absorbtie prin capilaritate

Acest test cere impermeabilizarea celor patru fete laterale ale epruvetelor cu obiectivul de a evita evaporarea apei in timpul testului. Pentru a reduce evaporarea apei prin aceste fete, testul a fost efectuat intr-o atmosfera saturata, obtinuta prin folosirea unui capac ce acopera tava in care se afla probele.

Tehnologie:

Intr-o tava s-au asezat pe fundul acesteia doua baghete de sticla fixate de partea de jos a tavii. Pe probe se traseaza la 5 mm de partea de jos o linie pana la care trebuie sa ajunga apa din tava.

Se masoara apa si se umple tava astfel incat nivelul apei sa se opreasca la linia trasata pe probe si in timpul experimentului sa nu coboare sub acest nivel (daca este necesar se completeaza cantitatea de apa).

Dupa ce totul este pregatit, se poate incepe experimentul. Cu ajutorul unui cronometru se va contoriza timpul.

Probele se introduc in apa astfel incat sa nu patrunda bule de aer in partea de jos (se inclina, se aseaza partea din fata si apoi incet se aseaza proba in tava). Se acopera tava si probele cu un capac de plastic astfel incat experimentul sa nu fie influentat de vreo sursa de caldura care sa faciliteze evaporarea apei.

Se masoara nivelul apei pe fiecare din cele 4 fete ale probelor la anumite intervale de timp; intai mai dese, apoi din ce in ce mai rare. Probele se scot din tava la timpul dat, se sterg in partea de jos de apa cu o carpa umeda si se cantaresc, apoi sunt intoarse pe cele 4 fete si este masurat nivelul apei. Cantarirea probelor se face in primele 30 de minute la intervale scurte de timp, dupa aceasta perioada initiala probele se cantaresc la 1 ora, 8 ore si apoi la fiecare 24 de ore.

Fig. 6.42 – Testul de absorbtie prin capilaritate la mortare si caramizi

Trebuie sa avem foarte mare atentie cand nivelul apei este foarte aproape de cota superioara si sa masuram mai des si cu atentie pentru a stabili coeficientul de capilaritate experimental.

Cantitatea de apa absorbita de fiecare epruveta Mi pe unitatea de suprafata si la sfarsitul intervalului de timp ti, e calculata cu urmatoarea expresie: unde:

mi – masa epruvetei la sfarsitul unui timp dat ti [g];

M1 – masa probei uscate, la inceputul testului [g];

S – suprafata epruvetei in contact cu apa [cm2].

Cu rezultatele obtinute este construita curba absorbtiei capilare ce exprima cantitatea de apa absorbita pe unitatea de suprafata, functie de radacina patrata a timpului. Aceasta curba prezinta, in general, o portiune initiala liniara ce tinde apoi asimptotic catre o cantitate maxima absorbita. Coeficientul de absorbtie capilara corespunde pantei de pe tronsonul initial si poate fi exprimata in [].

Testul de determinare a absorbtiei de apa sub presiuni scazute

Cand o coloana de apa este aplicata pe un material poros apa penetreaza materialul. Volumul de apa absorbit dupa o perioada de timp definita este o caracteristica a materialului. Acest test se utilizeaza in scopul de a masura cantitatea de apa absorbita sub presiune scazuta de o suprafata definita a unui material poros si dupa un anumit interval de timp determinat.

Masurarea absorbtiei de apa sub presiune scazuta este un test folositor atat in lucrarile experimentale de laborator cat si in situ:

pentru a caracteriza materialul intact si prin comparatie, a evalua modificarile superficiale sau alterarile care modifica absorbtia apei la nivelul suprafetei;

pentru a analiza eficacitatea unui tratament prin impregnare, a unui tratament ce modifica permeabilitatea suprafetei (impermeabilizare, produse hidrofuge);

pentru a caracteriza efectul actiunii elementelor climatice asupra materialului;

pentru determinarea adancimii actiunii tratamentului de impermeabilizare.

Fig. 6.43 – Tub Karsten pentru absorbtia apei sub presiuni scazute

Aparatura este foarte simpla si exista sub doua forme, functie de pozitia suprafetei de material ce se doreste a fi testata, verticala sau orizontala.

Instrumentul folosit in acest test este un tub cilindric gradat, avand la extremitatea inferioara o sectiune deschisa de 5,7cm2, pentru aplicarea tubului pe material.
Tubul vertical este gradat de la 0cm3 la 4cm3 cu gradatia incepand de la partea superioara catre cea inferioara iar fiecare zona este divizata in unitati de 0.1cm3.

Pe sectiunea inferioara a tubului se aplica un cordon de mastic ce asigura etanseitatea conexiuni, apoi prin presare se fixeaza tubul Karsten pe suprafata incercata. Prin partea superioara a tubului se toarna apa demineralizata pana cand se ajunge la gradatia de 0cm3 si in acelasi timp se cronometreaza cantitatea de apa absorbita de proba. Citirile se vor efectua direct de pe scara gradata a tubului si se va nota cantitatea de apa absorbita de material la un interval de timp de: 2, 3, 5, 10, 15, 30 si 60 de minute.

Rezultatele pot fi exprimate intr-un grafic de absorbtie, pe axa verticala, volumul de apa absorbita de material in cm3 iar pe axa orizontala, timpul exprimat in minute.

Fig. 6.44 – Determinarea absorbtiei apei sub presiuni scazute

Fig. 6.45 – Determinarea absorbtiei apei sub presiuni scazute in situ

Testul de determinare a coeficientului de conductivitate la vapori de apa

Masurarea coeficientului conductivitatii la vapori de apa este o metoda de laborator folosita pentru a caracteriza materialul si pentru a analiza eficacitatea tratamentelor de impermeabilizare a materialului (comparand probele tratate cu cele netratate) sau a tratamentului de protectie impotriva actiunii apei care permite difuziunea vaporilor de apa (comparand probele tratate cu cele netratate).

Vaporii de apa trec printr-un material poros in conditii izoterme, acest fenomen corespunde relatiei : unde qd – fluxul de vapori de apa ce traverseaza epruveta [] si pd – presiunea partiala a vaporilor de apa [Pa]. Constanta de proportionalitate δ este numita coeficientul de conductivitate la vapori de apa. Mai sunt utilizati in literatura de specialitate si alti termeni precum coeficientul de difuzie a vaporilor de apa si permeabilitatea la vapori de apa.

Evaluarea permeabilitatii la vapori consta in cuantificarea vaporilor de apa ce patrund prin intermediul unei anumite grosimi a epruvetei de material. Astfel, epruvetele cu dimensiunea de 4 cm x 4 cm x (5 – 7) mm au fost asezate in dispozitive / celule special pregatite inauntrul carora a fost stabilita o anumita atmosfera, si la randul lor aceste celule au fost au fost introduse intr-un recipient mai mare in care a fost stabilita o atmosfera de umiditate relativa cunoscuta si constanta.

Procedura consta in cantariri succesive ale celulelor pe care sunt fixate probele de material cu ajutorul unei balante analitice cu o capacitate maxima de 200g si o sensibilitate de 0.1 mg, dat fiind faptul ca variatiile rezultatelor inregistrate sunt foarte mici.

Probele au fost fixate pe celule cu ajutorul unui cordon de mastic ce a asigurat si etanseitatea celulei. Inainte de fixarea epruvetelor pe celula s-a introdus solutia de clorura de calciu in interiorul acesteia. Pentru cuantificarea vaporilor ce ar putea trece prin aceste celule si nu prin epruvete, in interiorul recipientului mare s-a mai montat o celula, cu aceeasi structura, insa in loc de proba de material a fost fixata o proba de sticla de dimensiunile probelor de material si astfel s-au putut cuantifica trecerea vaporilor prin prinderile celulelor mici.

Fig. 6.46 – Determinarea conductivitati la vapori de apa

Cand vaporii de apa traverseaza epruveta, sub conditii izotermice, fenomenul poate fi reprezentat cu ajutorul urmatoarei expresii: unde

qd – fluxul de vapori de apa ce traverseaza epruveta [];

δ – coeficientul de permeabilitate la vapori de apa [];

e – grosimea epruvetei [m];

p1, p2 – presiuni partiale ale vaporilor de apa din atmosferele localizate de-o parte si de alta a fetelor epruvetei [Pa].

Presiunea partiala a vaporilor de apa dintr-o atmosfera, in Pa, la o temperatura data si umiditate relativa, este calculata plecand de la expresia , unde Psat este presiunea de saturare la o temperatura considerata si Hr este umiditatea relativa. Odata ce diferenta de presiune partiala a vaporilor intre cele doua fete ale epruvetei depinde de temperatura, testul s-a desfasurat la o temperatura de (19 ± 2)ºC.

Evaluarea cantitatii de vapori de apa ce traverseaza proba se face prin cuantificarea variatiei de masa a celulelor de masurare, ce permite realizarea unui grafic de variatie de masa functie de timp, considerandu-se atins regimul stationar cand punctele definesc clar o linie, adica cantitatea de vapori de apa ce traverseaza epruveta in unitatea de timp este constanta. Plecand de la acest grafic se obtine fluxul de vapori de apa qd, care este dat de coeficientul obtinut raportand cantitatea de vapori de apa ce traverseaza proba in unitatea de timp prin suprafata sa si cu ajutorul carora s-a putut obtine coeficientul de permeabilitate la vapori de apa.

Testul de determinare a curbei de evaporare

Procesul de uscare a probelor este foarte complex si depinde nu numai de procentul de apa initial continut de proba, ci si de alti parametrii, si anume distributia apei in interiorul materialului, conductivitatea vaporilor de apa, de dimensiunile epruvetelor testate si de conditiile ambientale in care se desfasoara testul.

Evaluarea caracteristicilor de uscare au fost efectuate prin determinarea curbelor de evaporare ce exprima evolutia procentului rezidual de apa din epruveta de-a lungul timpului. Aceste curbe sunt realizate in doua faze. Intr-o faza initiala s-a constatat prezenta unui tronson liniar caruia ii corespunde o reducere a procentului de apa cu o rata constanta. Dupa aceasta faza, se constata o o descrestere a vitezei de uscare ce nu mai are loc liniar cu o rata constanta. Forma curbei este influentata de diferiti factori, cum ar fi: forma epruvetelor, procentul initial de apa, proprietatile de material si conditiile ambientale. Diversitatea factorilor ce afecteaza uscarea cere ca comparatia diferitelor materiale sau tratamente aplicate acestora sa fie efectuata in situatii similare, echivalente.

Fig. 6.47 – Determinarea conductivitati la vapori de apa

Pentru determinarea diferentelor fazelor de uscare au fost determinate si curbele de evolutie a fluxului de iesire a apei functie de timp, la fel ca si variatia lor, cu obiectivul de a determina si caracteriza prezenta fazei de evaporare corespunzatoare unui flux constant. In prezenta uscarii la flux constant, caracterizarea evaporarii poate fi efectuata cu ajutorul:

– fluxului de evaporare qc [];

– duratei fazei de uscare la flux constant tc [h];

– saturatia critica Sc [%];

– indicele de uscare, IS.

Saturatia critica Sc corespunde saturarii cu apa a epruvetei in momentul in care se termina evaporarea la flux constant. Timpul in care evaporarea are loc la flux constant este notat ca fiind timpul critic tc.

In cazurile in care s-au inregistrat valori ale fluxului de uscare doar descrescatoare, caracterizarea evaporarii a fost efectuata prin determinarea indicelui de uscare IS.

Epruvetele utilizate au cele patru fete laterale impermeabilizate cu rasina epoxidica. Dupa saturarea epruvetelor, pe fata opusa celei testate a fost impiedicat schimbul de apa prin invelirea acesteia intr-o pelicula de polietilena.

Conditiile ambientale prescrise de RILEM corespund la o temperatura si umiditate constanta de 20ºC si respectiv 40%. Prescriptiile NORMAL recomanda realizarea testului la o temperatura de 20ºC, dar in interiorul unui exsicator ce contine silicagel, adica 0% umiditate relativa.

Indicele de uscare IS, in concordanta cu normele descrise de NORMAL, este calculat prin intermediul curbei de uscare, functie de procentul maxim de apa si in relatie cu intervalul de timp necesar pentru realizarea uscarii materialului. Cu alte cuvinte, indicele de uscare se calculeaza dupa expresia: unde:

f(Qi) – cantitatea de apa in interiorul epruvetei functie de timp, exprimata in procente raportate la masa uscata;

Qmax – cantitatea de apa initiala, exprimata in procente raportate la masa uscata;

tf – timpul final al testului [h];

to – timpul initial de incercare [t = 0].

In prezenta lucrare, calculul integral a fost efectuat prin inetrmediul expresiei urmatoare:

unde:

Qi – cantitatea de apa in interiorul epruvetei la momentul i, exprimata in procente raportate la masa uscata;

Qmax – cantitatea de apa initiala, exprimata in procente raportate la masa uscata;

tf – timpul final al testului [h];

to – timpul initial de incercare [t = 0];

ns – numarul de cantariri de control efectuate.

Materialele existente in constructiile monument istoric sunt de cele mai multe ori expuse direct atacului umiditatii atat din exterior (ploaia) cat si din interior (condensul). Dar daca materiale prezinta proprietatea de a absorbi apa, atunci acestea se pot si usca. Procesul de uscare este complicat si depinde de cantitatea initiala de apa existenta in material, distributia initiala a apei, continutul critic de apa, conductivitatea la vapori si dimensiunile materialului.

Acest test este folositor in a determina masura in care spatiul poros se umple printr-un tratament de impregnare si pentru evaluarea eficacitatii tratamentelor de impermeabilizare.

Rata de uscare trebuie data pe unitatea de suprafata, de aceea probele trebuie sa aiba o suprafata rectangulara. Cinci din cele 6 fete ale probei trebuie impermeabilizate / sigilate. Aria pe care se va efectua evaporarea nu trebuie sa fie foarte mica, RILEM recomandand minim 10 x 10 cm. Din motive de simetrie, suprafata incercata trebuie sa fie orizontala, iar grosimea probei fixa (de exemplu 3 cm).

Din motive practice, cantitatea initiala de apa trebuie sa fie echivalenta cu cantitatea maxima de apa ce poate fi absorbita de proba.

Temperatura camerei in care se desfasoara testarea trebuie sa fie de 20ºC iar umiditatea relativa de 40%. In camera in care se realizeaza testul nu trebuie sa existe ventilare artificiala.

Testul de determinare a distributiei marimii particulelor

Trebuie specificat in primul rad faptul ca acest test face referire doar asupra mortarului, deoarece se aplica nisipului din componenta acestuia

Standardele europene specifica doua metode de determinare a distributiei marimii particulelor – analiza granulozitatii: forma uscata si forma umeda (pentru mortare neintarite).

In principiu, o serie de site sunt puse unele peste altele in ordinea crescatoare a dimensiunilor golurilor acestora, iar la fundul acestei asezari este pusa o tava. Proba, mixul este pus pe cea mai de sus sita iar apoi acest bloc / stiva de site este pus pe o masina de agitare, care nu cauzeaza nici o modificare in masa acestuia, doar ca fiecare sita va retine o anumita parte din masa mixului functie de dimensiunile gaurilor sitelor si apoi acestea vor fi cantarite.

Fig. 6.48 – Agitator mecanizat cu site

Trebuie sa fim atenti deoarece pentru probe cu particule de densitati diferite analiza granulometrica nu va da distributia particulelor in procente din masa totala. Pentru cantarire se va folosi un instrument cu o capacitate de 1 kg si care trebuie sa cantaresca cu o acuratete de 0.1 g. Sitele pentru testare trebuie sa aiba gauri sub forma patrata de: 0.063, 0.125, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8 mm.

Tehnologie:

Mortarele continand agregate mici vor fi testate prin analiza uscata.

Proba trebuie imprastiata in strat subtire in tavi si uscata la cuptor la o temperatura de 100±5oC. Pentru probe cu constituenti organici trebuie folosita o uscare la o temperatura de 60±5oC; exemple de astfel de constituenti : agregate de polistiren expandat sau vermiculite exfoliate, etc.

Trebuie continuat procesul de uscare pana cand la doua masuratori de masa consecutive ale probei la interval de 2 ore acestea nu difera cu mai mult de 0.2 g.

Proba uscata trebuie pusa peste site pana cand mai putin de 0.2% din totalul masei va trece in timp de 1 minut. Nu trebuie fortat nici un material, sa treaca prin site.

Sitele sunt asezate unele peste altele in ordinea crescatoare de jos in sus a dimensiunilor gaurilor. Peste sita cea mai mare se aseaza proba uscata si blocul de site se fixeaza pe masina agitator si aceasta este pusa in functiune timp de 1 minut. Dupa un minut se opreste si se trece la cantarirea probelor.

Se determina masa fiecarei fractiuni retinuta de fiecare sita in parte si suma lor ar trebui sa dea masa probei uscate cantarita initial. Diferenta dintre suma totala si masa probei cantarita initial este cantitatea de particule fine. Pe sitele cu ochiuri mai mici de 4 mm, masa fiecarei fractiuni de proba retinuta la sfarsitul agitarii, nu ar trebui sa depaseasca :

Fig. 6.49 – Cantarirea fractiunilor rezultate

mr – masa fractiunii retinute pe fiecare sita in parte, in grame;

A – aria fiecarei site in parte, mm2;

d – dimensiunea ochiului sitei in mm;

dmax – dimensiunea maxima a agregatului din proba, in mm;

; daca oricare din fractiunile de masa retinute depaseste aceasta cantitate, trebuie folosita una din urmatoarele proceduri:

trebuie impartita fractiunea in portiuni mai mici decat cele specificate si facuta incercarea pe acestea;

trebuie impartita proba in elemente care trec de ochiurile de 4 mm cu ajutorul unui divizor de probe si sa continuam analiza pe proba redusa.

Trebuie calculate fractiile individuale ca procente din masa totala a probei si calculat procentul total de material ce a trecut prin fiecare sita. Daca a fost efectuata o operatie de diviziune ca mai sus, atunci aceasta trebuie considerata in momentul in care este realizat calculul.

Analiza caracteristicilor mecanice

Rezistenta mecanica a zidariilor din caramida, impune comportamentul acestora la actiuni mecanice exterioare si depinde de rezistenta mecanica a componentelor sale mineralogice si de legaturile sale intercristaline. Rezistenta mecanica variaza in conformitate cu efortul la care este supus materialul.

Caracterizarea mecanica a caramizilor si mortarului din acest studiu de caz s-a efectuat apeland la teste ce permit evaluarea coeziunii interne, cum este incercarea de rupere la incovoiere, sau prin intermediul caracterizarii proprietatilor mecanice ale suprafetei, cum este cazul evaluarii duritatii superficiale prin intermediul masurarii zgarierii suprafetie, executata in conditii standard. Alte proprietati, ca de exemplu viteza de propagare a ultrasunetelor, ne ofera informatii indirecte privind aceste caracteristici mecanice.

Pentru a realiza caracterizarea mecanica au fost utilizate urmatoarele incercari:

viteza de propagare a undelor longitudinale;

rezistenta mecanica la incovoiere;

rezistenta mecanica la compresiune;

rezistenta in profunditate prin metoda micro-forari.

Testul de determinare a vitezei de propagare a undelor longitudinale

Proprietatile mecanice ale caramizilor si mortarelor pot fi evaluate prin determinarea vitezei de propagare a undelor longitudinale, chiar daca rezultatele pot fi influentate de diferiti factori, in special de tipul de structura poroasa a materialului. Aceasta tehnica este adecvata in mod special pentru caracterizarea acelor materiale ale caror goluri sunt datorate in mod deosebit fisurarii. In cazul caramizilor si mortarelor golurile se datoreaza in special porilor si acest lucru face ca aceasta incercare sa nu poata fi folosita la capacitate maxima, existand o corelatie buna intre viteza de propagare a undelor longitudinale si porozitatea esantionului.

Determinarea vitezei de propagare a ultrasunetelor, in laborator si in situ, a fost efectuata folosind un echipament portabil, alcatuit dintr-o unitate generatoare de ultrasunete cu citire digitala, doi transductori plani, de forma cilindrica.

Fig. 6.50 – Testul cu ultrasunete asupra mortarelor

Acest echipament masoara timpul necesar intre aplicarea unui impuls pe o zona a fetei de incercat si receptionarea acestuia pe fata opusa. Cunoscand timpul si spatiul parcurs de acest impuls este posibil sa calculam viteza de propagare a undei ultrasonice cu expresia: unde :

v – viteza [m/s];

lp – distanta parcursa [m];

ter – timpul scurs intre emisia si receptia semnalului [μs].

In cazul utilizarii acestei metode cu transductori plani s-a recurs la interpunerea unui material intre suprafata pietrei si transductor, cu obiectivul de a ameliora in acest mod contactul si de a obtine rezultate mai constante. Materialul utilizat a fost pasta de dinti, deoarece functioneaza optim ca material de contact si poate fi usor indepartata cu apa, spre deosebire de materialul folosit in mod curent la aceste testari – vaselina, ce se indeparteaza extrem de greu si impiedica refolosirea acelorasi probe, afectand rezultatele testelor viitoare.

Au fost incercate epruvete uscate in diferite conditii, epruvete pastrate si stabilizate in camera climatica sau in aer in ambientul din laborator.

Viteza de propagare a ultrasunetelor determinata cu transductori punctiformi a fost calculata la intervale regulate aflate la o distanta de 1 cm.

DE COMPLETAT

Testul de determinare a rezistentei mecanice la incoviere

Incercarea s-a bazat pe recomandarile RILEM III.6 si a fost efectuat pe 5 epruvete de forma prismatica de dimensiuni 30 x 30 x 120 [mm], pe o masina universala de incercari mecanice, cu o capacitate de incarcare de 10 kN. Reazemele pe care epruvetele au fost pozitionate si punctul de aplicare a incarcarii au fost niste cilindrii cu diametrul de 5 mm. Distanta intre reazeme a fost de 80 mm iar viteza de aplicare a incarcarii a fost corespunzatoare unei deplasari de 2 mm/min.

Rezistenta mecanica la incoviere este data de urmatoarea expresie: unde:

σf – rezistenta mecanica la incovoiere [MPa];

Ff – incarcarea la care are loc cedarea la incoviere [N];

la – distanta intre reazeme [mm];

b – lungimea epruvetei [mm];

h – inaltimea epruvetei [mm].

In cazul mortarului

Rezistenta la incovoiere a mortarului este determinata prin incarcarea in trei puncte a mortarului intarit pana la cedare.

Fig. 6.32 – Incercarea rezistentei la incovoiere a mortarului

Am folosit cofraje de metal constituite din pereti detasabili ce formeaza trei compartimente cand sunt asamblate.

Batator rigid care sa nu absoarba, cu sectiune circulara, cu diametrul de 12 mm ±1 mm, pe ambele parti este drept si masa acestuia este de 50 g ± 1g.

Camere de pastrare capabile sa mentina o temperatura de 20oC ± 2oC si o umiditate relativa de 95% ± 5% sau o umiditate relativa de 65% ± 5%.

Clema care sa mentina cofrajul celor trei prisme de mortar la unghiurile corecte.

Tifon de bumbac alb – 4 buc cu marime de aproximativ 150 mm x 175 mm.

Hartie absorbanta cu o masa specifica de aproximativ 200 g/m2 ± 20 g/m2 si o capacitate de absorbtie de apa de 160 g/m2 ± 20 g/m2; 12 bucati cu dimensiuni de aproximativ 150 mm x 175 mm.

Saci de polietilena capabili sa contina cofrajul de metal.

Doua placi de sticla cu a arie suficienta pentru a acoperi cofrajele de otel.

O paleta tip cutit.

O retea cu panze de sectiune triunghiulara ce furnizeaza / asigura punctul de suport pentru depozitarea si conservarea specimenelor.

Mistrie.

Mortarul proaspat pentru acest test va avea un volum minim de 1.5 l sau un volum de 1.5 x cantitatea necesara pentru realizarea testului care este mai mare si va fi obtinut fie prin reducerea la testarea probei in vrac folosind un divizor de proba, fie prin prepararea din constituenti uscati si apa in laborator.

In momentul in care probele sunt facute in laborator durata perioadei de mixare va fi masurata din momentul in care toti constituenti vor fi introdusi in mixer. Inainte de testare, lotul va fi agitat manual folosind un agitator sau o paleta tip cutit de la 5 pana la 10 secunde pentru a contracara falsele rezultate dar fara aditionari suplimentare in lot.

Probele ce urmeaza a fi testate vor fi prisme cu dimensiuni de 160 x 40 x 40 mm. Trei probe trebuie sa fie produse; pentru rezistenta la compresiune prismele vor fi impartite in 2 bucati si testul se va efectua pe 6 jumatati de prisma.

Tehnologie

Pentru pregatirea mortarelor bazate pe lianti hidraulici si mortare de var aerian, trebuie sa umplem cofrajul cu mortar in doua straturi aproximative, fiecare strat fiind compactat cu 25 de lovituri cu batatorul de fier. Excesul de mortar trebuie indepartat cu o paleta tip cutit lasand suprafata mortarului plana, nivelata la partea superioara a cofrajului. Apoi se plaseaza cofrajul intr-o camera umeda sau in pungi sigilate de polietilena. Apoi, dupa o perioada data in tabelul nr 1 se scot specimenele din cofraj si se depoziteaza pe o retea cu panze triunghiulare .

Durata de preparare a celor trei probe pentru testare la o varsta de 28 de zile sau mai mult, daca sunt adaosuri de intarziere incorporate in mortar si daca nu este specificata alta durata privind datele incercarii. Trebuie curatate cofrajele si lubrifiate fetele interne a cofrajelor asamblate cu o solutie de ulei mineral pentru a preveni adeziunea la mortar a acestora.

Tabelul 1 – Prepararea si conditiile de depozitare a specimenelor

Var aerian – varul in general constand in oxid de calciu sau hidroxid de calciu, care se intareste lent in aer, prin reactiune cu CO2 din atmosfera. In general nu se intaresc sub apa deoarece nu au proprietati hidraulice.

DE COMPLETAT

Testul de determinare a rezistentei mecanice la compresiune

Acest test a fost efectuat pe 5 epruvete cubice cu latura de 25 mm, cu fetele incercate anterior pregatite, pe o presa pentru incercari la compresiune, cu o capacitate de incarcare maxima de 200 kN.

Sarcina a fost aplicata in asa fel incat sa produca o crestere a tensiunii de 0.75 ± 0.25 MPa s-1. Rezistenta mecanica la compresiune este determinata cu ajutorul formulei: unde:

σc – rezistenta mecanica la compresiune [MPa];

Fc – incarcarea la care are loc ruperea la compresiune [N];

S – aria de aplicare a sarcinii [mm2].

DE COMPLETAT

Fig. 6.51 – Incercarea rezistentei la compresiune a mortarului

Testul de determinarea rezistentei in profunzime prin metoda micro-forarilor

Determinarea rezistentei in profunzime prin metoda micro-forarilor a fost executata pe epruvete uscate in diferite conditii, si anume uscate in cuptor sau stabilizate in aer, in ambientul din laborator.

Se executa o gaura, un foraj, cu diametru, viteza de rotatie, rata de penetrare si profunditatea definite anterior, functie de materialul incercat. Duritatea in profunditate este data de forta necesara inaintarii burghiului pe distanta introdusa, la rotatia si viteza predefinita de utilizator. Echipamentul inregistreaza continuu (la fiecare 0.1 mm) profunditatea forarii si forta corespondenta necesara pentru forare. Achizitionarea de date si descrierea conditiilor de incercare sunt memorate intr-un soft cu ajutorul unui cablu de date conectat la un computer. Softul permite , intre alte lucruri, sa se calculeze forta medie necesara pentru forarea unui anumit tronson de gauri. Echipamentul permite utilizarea unor burghie cu diametrul intre 1 si 8.5 mm. Viteza de rotatie a echipamentului este fixata in faza initiala a incercarii intre 0 si 1200 rpm si este controlata electronic pentru a garanta o valoare constanta in timpul testului. Dislocarea burghiului este controlata de un motor pentru a garanta precizia valorii fixate de utilizator pentru viteza de penetrare, care poate fi de la 1 la 10, 15 sau 20 mm/min. Pozitia burghiului este data in relatie cu fata epruvetei si este controlata direct de soft prin dispozitive electronice, fiind posibil executarea gaurilor pana la 50 mm profunditate.

S-a optat pentru utilizarea burghiului de 5 mm diametru marca FISHER, cu o viteza de rotatie de 400rpm si o viteza de penetrare de 15 mm/min.

Forta medie considerata in caracterizarea rezistentei la forare / gaurire a fiecarei caramizi, mortar, va corespunde mediei fortelor inregistrate intre o profunditate de 2 si 18 mm (FM2-18).

Caracterizarea rezistentei tipurilor de caramida in profunditate a diferitelor tipuri de varietati dupa tratamentul de consolidare, a fost efectuata avand la baza o serie de incercari executate pe diverse epruvete. Pentru fiecare incercare de forare s-a determinat valoarea medie a fortelor inregistrate intre profunditatea de 2 pana la 18 mm.

DE COMPLETAT

Analiza caracteristicilor cromatice

Obiectivul testului

In zona de SE a Romaniei, numarul anual de zile cu precipitatii insumeaza in general intre 40-70 de zile anual. Ceea ce conduce la ideea ca intre 40-70zile anual, monumentele istorice se afla intr-o stare de degradare nestructurala. Apa provenita din precipitatii duce la degradarea nestructurala a monumentelor istorice prin deteriorarea aspectului vizual, prin modificarea cromatici materialelor constitutive de la exterior. In studiu incercam sa aratam cum apa, in diferite procente de umiditate reprezinta un factor declansator in schimbarea cromaticii cladirilor de patrimoniu, afectand atat saturatia culorilor cat si nuanta lor.

Monumentele istorice din Romania, sunt bunuri imobile situate pe teritoriul tarii sau în afara granițelor, proprietăți ale statului român, semnificative pentru istoria, cultura și civilizația națională și universală.

Protejarea monumentelor istorice este reprezentata si prin totalitatea măsurilor cu caracter științific, menite să asigure identificarea, cercetarea, inventarierea, clasarea, evidența si punerea lor in valoare. Asa cu este bine stiut, apa in special cea provenita din precipitatii duce la degradarea structurala cat si nestructurala a monumentelor istorice. Una din degradarile nestructurale provocate de apa din precipitatii este aceea de a deteriora aspectul vizual si cromatic, atribuit monumentelor istorice. Apa din precipitatiile atmosferice, in contact cu materialele constitutive, duce la schimbare cromaticii acestora, de regula, prin inchiderea culorii originale.

În mod normal, în zona României, precipitațiile sunt moderate și cad în cantități ce variază între 400 l/an în Delta Dunării și 1400 l/an în zona montană. Media anuală a precipitațiilor căzute pe întreg teritoriul țării este de 637 l/an. În ciuda faptului că în zona Dobrogei de obicei cad cele mai mici cantități de precipitații în timpul unui an, la stația pluviometrică de la Letea, Delta Dunării, în iulie 1926 au căzut 600 l/mp. O statistică arată că numărul maxim anual de zile cu precipitații însumează între 100 – 140 în regiunile de munte, 60 – 100 în zonele deluroase și 40 – 70 la câmpie. În mod obișnuit, cele mai mari cantități de precipitații din zona României cad în lunile mai și iunie, când circulația atmosferică și condițiile climaterice permit dezvoltarea rapidă pe verticală a formațiunilor noroase. Potrivit Institutului Național de Statistică, între anii 1901 – 2001, cantitatea medie de precipitații căzute în luna iunie a depășit 70 de l/mp în mai multe zone ale țării și a ajuns la 140,1 l/mp în zona de munte (Vf. Omu). Cele mai multe precipitații cad în zona României în intervalul decembrie – iunie. În anii foarte ploioși, numărul maxim lunar de zile cu precipitații au totalizat între 14 – 30 în zonele montane, 15 – 25 în zonele deluroase și 14 – 20 în zonele de câmpie, ceea ce înseamnă că în zona de munte s-au înregistrat și perioade în care timp de o lună a plouat aproape în fiecare zi. In acest studiu ne propunem sa demonstram modul in care apa duce la modificarea cromaticii initiale a caramizilor caracteristice monumentelor istorice si produce o degradare nestructurala, vizuala, in cazul in care sunt folosite la placarea fatadelor.

Culoarea unei cărămizi este data de conținutul chimic de minerale al materiei prime, de temperatura de ardere și de atmosfera din cuptor. De exemplu, cărămida de culoare roz are un conținut mai ridicat de fier, cărămida albă sau galbenă are un conținut mai mare de var. Pe măsură ce temperatura crește, cele mai multe cărămizi ard în nuanțe de roșu deschis până la rosu închis, violet și chiar la maro. Cărămizile din silicat de calciu au o gamă mai largă de nuanțe și culori, în funcție de coloranții utilizați. Uneori culoarea sau nuanta specifica unei caramizi poate reflecta originea lor, cum ar fi cărămida specifică Londrei sau cea numită Alb de Cambridgeshire.

Prezentarea testului

Prelevarea caramizilor pentru acest studiu s-a facut din zona Dobrogei, de la Catedrala „Sf. Apostoli Petru și Pavel" din Constanța de unde s-a prelevat un numar de 6 probe iar testul a fost realizat numai pe fetele aflate in situ. Caracterizarea cromatica a caramizilor a fost realizata intr-o maniera cantitativa utilizand un spectrocolorimetru. Echipamentul si principiile metodologiei adoptate in acest studiu se bazeaza pe standardul ISO 11664-4. Metodele stabilite in acest standard sunt concepute pentru suprafete monocromatice, de aceea a fost necesar o adaptare, in special in ceea ce priveste aria rezervata de masurare si numarul de citiri luate la fiecare determinare.

Fig. 6.52 – Sistemul CIELAB.

Determinarea culorii a fost realizata, folosind coordonatele cromatice din sistemul cromatic de referinta CIE 1931, in spatiul cromatic uniform CIE 1976. Determinarea culorii s-a facut utilizand sistemul CIELAB, determinand coordonatele cromatice L, a si b. In acest sistem, stimularea culori este reprezentata intr-un spatiu tridimensional, in care pe axul vertical 0-Z este inregistrata coordonata L de masurare a luminozitatii de la 0 ce semnifica deschis pana la 100 ce semnifica intunecat, variatiile de culori obtinandu-se in planul X-Y. Astfel, in planul X-Y sunt reprezentate coordonatele; – a – ce masoara pozitia pe axa verde – rosu si coordonata – b – care inregistreaza variatiile pe axa albastru – galben. In cuantificarea culorii am folosit un colorimetru cu o sursa de lumina, care emite radiatii in spetrul utilizat si un spectrofotometru care analizeaza si cuantifica lumina reflectata de suprafata incercata. Am utilizat un model portabil marca X-RITC, cu o fereastra de masurare rotunda cu diametrul de 2cm, cu capacitatea de a stoca datele automat si cu prelucrarea rezultatelor obtinute.

Fig. 6.53 – Aparatura folosita in cadrul testului

Selectarea lumini utilizata pentru a cuantifica culoarea unui obiect, trebuie sa fie in conformitate cu tipul de lumina in care obiectul va fi observat. Sursa de lumina utilizata a fost setata la luminozitatea D65 deoarece aceasta reprezita cel mai bine lumina soarelui, iar valorile au fost obtinute cu ajutorul unui observator standard, pozitionat la 10 grade fata de un plan orizontal. Probele utilizate nu au o culoare omogena si din aceasta cauza s-a realizat un numar mare de citiri pe diferite zone ale aceeasi suprafete prin care am putut determina culoarea de baza a materialului, folosind o mediere a citirilor efectuate.

Desi valorile medii nu pot ilustra aspectele cromatice ale unui material cu suprafata heterogena, permit totusi o evaluare si o comparatie rapida intre doua suprafete diferite.

Prin urmare, evaluarea culorii unui material se face prin masurarea coordonatelor de culori L, a si b ale sistemului CIELAB si complementar fata de valorile cromatice se pot determina:

saturatia culorilor sau croma – Cab, si reprezinta rezultanta componentelor de culoare a si b;

unghiul de nuanta – Hab si poate avea valori intre 00 si 3600;

Se pot determina si diferentele de culoare ale probelor analizate fata de o culoare luata ca referinta.

diferenta de culoare ΔEab reprezinta distanta geometrica dintre punctele corespunzatoare cu coordonatele L1, a1, b1 si respectiv L2, a2, b2 ce corespund probei analizata 1 si probei de referinta 2.

diferenta totala de culoare ΔEab se poate descompune si in compodentele care evidentieaza diferenta de luminozitate, diferenta de croma si diferenta de nuanta.

In prima faza s-au determinat coordonatelor de culori L, a, b, pe 3 probe prelevate, uscate in prealabil, pana la masa constanta, in cuptor ventilat. Pe fiecare proba s-au stabilit 3 pozitii iar in fiecare pozitie au fost realizate minim 2 citiri. Aceste probe au fost luate ca probe de referinta in realizarea studiului.

Table. 1. Determinarea coordonatelor de culori.

Dupa ce s-a realizat testul pe probele uscate s-a determinat si procentul maxim de apa ce poate fi absorbit de probele prelevate. Din cele 6 probe luate, 3 au fost folosite la testul de cromatica si 3 au fost folosite pentru testul de porozitate unde s-a determinat masa probei uscate, masa probei saturate cu apa sub vacum cantarita in apa si masa probei saturate cu apa in vacum, cantarita in aer. S-a facut o medie a rezultatelor obtinute, determinand procentul de saturatie mediu de apa ce poate fi continut in probele noastre.

Pe cele 3 probe testate anterior in stare uscata, s-a aplicat prin pensulare o cantitate de apa ce insumeaza 10% din procentul de saturatie mediu de apa si apoi s-au determinat din nou, coordonatele de culori L, a, b.

Table. 1. Determinarea coordonatelor de culori si saturatia culorilor pentru probele cu 10%umiditate.

Folosind aceleasi probe, s-a aplicat prin pensulare o cantitate de apa ce insumeaza 20% din procentul de saturatie mediu de apa si apoi s-au determinat din nou coordonatele de culori L, a, b.

Table. 1. Determinarea coordonatelor de culori si saturatia culorilor pentru probele cu 20%umiditate.

Rezultate.

Din citirile efectuate a rezultat saturatia culorilor, unghiul de nuanta si diferenta de culoare, prezentate in tabelul de mai jos, diferentele acestor caracteristici fiind reprezentate printr-un grafic.

Table. 1. Determinarea coordonatelor de culori si saturatia culorilor pentru probele cu 20%umiditate.

a)b)c)

Fig. 6.54 a) diferenta de saturatie, b) diferenta de unghi de nuanta, c) diferenta de culoare.

a)b)c)

Fig. 6.55 a) cromatica probei in stare uscata, b) cromatica probei cu umiditatea de 10%, c) cromatica probei cu umiditatea de 20%.

Concluzii

Numarul medierilor efectuate depinde de suprafata ce trebuie caracterizata si de omogenitatea cromatica a acesteia, dar si de obiectivele ce se doresc a se obtine in urma medierii. Din citirile facute, putem deduce ca probele utilizate nu au o culoare omogena dar s-a putut determina culoarea de baza a materialului, folosind o mediere a citirilor efectuate. Desi valorile medii nu pot ilustra aspectele cromatice ale unui material cu suprafata heterogena, permit totusi o evaluare si o comparatie rapida intre doua suprafete diferite. In urma statisticilor meteorologice, se poate apricia faptul ca, apa profenita din precipitatii are tendinta de a degrada nestructural, constructiile de patrimoniu, placate in fatada cu caramida, prin schimbarea cromatici atribuita initial.

Monitorizarea structurii si masurile de interventie propuse

Referirile din acest studiu de caz, oglindesc stadiul tehnic existent la data elaborării lui, astfel că și măsurile de intervenție propuse corespund constatărilor respective.

În cazul în care până la adoptarea deciziilor de intervenție asupra construcției survin și alte degradări, este necesar ca proiectul de consolidare să le aibă în vedere.

În acțiunea de consolidare și reparare va fi necesar să se aibă în vedere modul în care sunt respectate măsurile de prevenire și stingere a incendiilor (normativul P 118 – 99) în scopul asigurării încadrării construcției și din punct de vedere al exigenței “siguranței la foc”.

După fiecare eveniment ce ar genera noi degradări sau ar determina agravarea celor constatate în prezent, este necesară reexaminarea imobilului.

Complexitatea deosebită, caracterul special al lucrărilor de consolidare, renovare, impune ca proiectarea lucrărilor de intervenție și executarea acestora să fie încredințate în mod obligatoriu unor unități specializate capabile să asigure calitatea ce este impusă potrivit legislației și prescripțiilor tehnice în vigoare.

Monitorizarea structurii si dinamica degradarilor.

Odată cu examinarea fisurilor și a degradărilor în scopul stabilirii cauzelor generatoare și a stării de eforturi, este necesar să se cunoască dacă acestea s-au stabilizat sau continuă sa progreseze.

În situatia prezenta, zidăria a obținut un nou echilibru, ceea ce nu înseamnă o situație avantajoasă. În al doilea caz, dezvoltarea în continuare a fisurilor existente și apariția unora noi sunt semne ale intensificării stării de solicitare ca urmare a creșterii intensității acțiunilor, a reducerii secțiunilor sau a dezvoltării deformațiilor elementelor de reazem.

Cea mai simplă și mai accesibilă metodă de urmărire a dinamicii fisurilor constă în utilizarea lamelelor martor din sticlă, ceramică, hârtie, etc, care sunt lipite de o parte și de alta a fisurii. În mod curent se utilizează lamele din sticlă cu ipsos: dacă fisurile continuă să se deschidă, martorii se rup sau se desprind.

S-a amplasat un senzor de inregistrare a dinamicii fisurii in zona podului, pe peretele cafasului ce face trecerea de la cota +9.45 la cota +10.67, perete ce se afla pe ax 6. Fisurometru a fost amplasat la 88cm fata de usa de acces din cafas in pod, la 46cm fata de pardoseala aflata la cota +9.45 si a fost aplasat pe fisura din peretele din zidarie caramida in axul 6 cauzata de interventia efectuata in timp prin trurnarea unui planseu peste cafas din beton, planseu a carei descarcare nu este corect realizata.

Inregistrarea evolutiei fisurii s-a inceput pe data de 25 septembrie 2012 ora 10:06:16 AM.

Fig. 6.56 – Fisurometru

Fig. 6.57 – Detaliu privind amplasarea fisurometrului

Dacă fisurile continuă să se deschidă, se vor adopta de urgență măsuri de sprijinire provizorie și de evacuare a porțiunii avariate a clădirii.

Masuri de interventie propuse

Masurile de interventie prevazute in lucrare sunt de natura a elimina cauzele care au condus la aparitia degradarilor, de a inbunatatii conlucrarea structurala si de a reface componentele degradate in aceasi solutie constructiva cu a constructiei initiale fara a afecta valoarea monumentului.

Masurile de interventie asupra constructiei analizate au in vedere urmatoarele criterii :

Realizarea unui grad de protectie seismica corespunzator pentru constructia bisericii ;

Eliminarea degradarilor aparute cauzate si de alti factori decat actiunea seismica;

Marimea resurselor financiare.

Din analiza efectuata se constata faptul ca pe parcursul timpului constructia bisericii a suferit degradari cauzate de infiltratii de apa la terenul de fundare, de realizarea unor lucrari de interventie uneori incompatibile cu materialele existente ale monumentului care de fapt au adus prejudicii constructiei cum ar fi planseul din beton armat din zona podului, de suprasarcina clopotelor montate in turla dreapta a intrarii principale.

Valoarea constructiei cuantificata ca monument, valoarea picturii cat si a altor component presupune o atentie deosebita pentru exploatarea acesteia in conditii optime, care sa asigure o comportare forte buna in timp. Masurile de interventie propuse sunt in concordanta cu exigentele activitatii de restaurare la care lucrarile de reabilitare nu trebuie sa afecteze substanta istorica a monumentului. Iar principiile de restaurare structural nu sunt modelate dupa exigentele de conformare structural actual constructiilor sala din zidarie.

Din acest motiv, lucrarile propuse sunt:

Injectarea cu rasina epoxidica de inalta rezistenta a fisurilor identificate in arcele interioare in structura zidariei .

Realizarea unor centuri din beton armat la nivelul superior al zidurilor in zona podului;

Realizarea unui platelaj metalic sau din lemn (dulapi asezati pe inaltime) cu rol de saiba la nivelul podului si ancorat in centurile din beton armat (conform plansei anexate)-se recomanda varianta din lemn deoarece are greutate mai mica;

Fig. 6.58

Montarea tirantilor de legatura deoparte si de alta a peretelui fisurat la nivelul podului in dreptul placii din beton armat turmata intr-o etapa anterioara (nu se propune demolarea acesteia pentru a nu afecta rezistenta monumentului din cauza vibratiilor);

Consolidarea turlei fisurate prin dispunerea unor bride circulare metalice pe inaltimea acesteia si repararea zidariei fisurate. Se va avea in vedere si evaloarea tuturor clopotelor functionale, cele nefunctionale propunandu-se a se demonta de la aceasta cota. La data prezentei erau 4 clopote din care unul functional. Masura propusa are in vedere reducerea incarcarii de la aceasta cota.

Repararea locala a unui component de descarcare al sarpantei ( marcat prin inclinatie);

Realizarea unui sistem adecvat de preluare si evacuare a apelor pluviale.

Revizuirea tuturor instalatiilor purtatoare de apa din incinta bisericii si montarea acestora in tub de protectie. Se mentioneaza faptul ca la data efectuarii investigatiilor s-a constata o umiditate foarte mare a terenului in partea stanga – zona lumanarar – umiditate care provine din instalatiile existente. Se va revizui cu adoptarea unei solutii eficiente scurgerea condensului aparatului de aer conditionat din zona subsolului.

Revizuirea si refacerea dupa caz a instalatiei electrice in conformitate cu actualele prescriptii tehnice si acte normative.

Se propune realizarea unui dren in perimetrul adiacent constructiei, dren care va avea cota inferioara sub cota fundatiei existente si care va fi proiectat pentru a asigura evacuarea excesului de apa.

Se recomanda in prima urgenta eliminarea cauzelor umiditatii terenului din imediata vecinatate a constructiei si efectuarea unei analize privind utilitatea celor 4 clopote in turla dreapta a bisericii in scopul mentinerii elementelor utilizate si a demontarii celor neutilizare – masura care vizeaza reducerea incarcarii la aceasta cota.

Cu exceptia lucrarilor de injectare a romanatelor – arcelor din zona pronaus si naos, injectari care se propun a se realiza concomitent cu lucrarile de restaurare a picturii, restul lucrarilor propuse pentru constructia bisericii nu afecteaza finisajele interioare, pictura.

Concluzii.

Tehnici de interventie asupra unor patologii ne-structurale

Concluzii și directii viitoare de cercetare

Contribuții la dezvoltarea cunoasterii in domeniul protejarii si restaurarii constructiilor de patrimoniu

Studiile si cercetarile efectuate in prima etapa au urmarit identificarea caracteristicilor geometrice dar si mecanice ale planseelor din bolti de caramida, solutie des intalnita la constructiile de patrimoniu. Aceasta etapa de cercetare si identificare este deosebit de importanta in analiza structurala a componentelor, in stabilirea masurilor de interventie, conservare si restaurare. Am identifica compozitia structurala a planșeelor construcțiilor de patrimoniu și a valorilor proprii de patrimoniu ale acestora (concepție geometrico-mecanică, tehnologii tradiționale, materiale istorice), analiza comportării în timp a acestor planșee. Identificarea parametrilor care influențează conformarea structurală și a factorilor care definesc vulnerabilitatea în exploatare, metode și tehnici de îmbunătățire a comportării mecanice a planșeelor, necesar a fi considerate în cadrul acțiunii de restaurare și conservare a clădirilor de patrimoniu.

Cercetarea a avut la baza inspectia constructiilor cu aceste caracteristici, studiul acestora dar si consultarea unui bogat material din domeniu aparut atat in literatura de specialitate, sustinute la conferinte internationale sau rezultatele unor cercetari efectuate in cadrul laboratoarelor de incercari din Italia, Germania, Portugalia, Spania, Turcia s.a.

Am realizat o centralizare a caracteristicilor de material (zidarie de caramida) utilizate si demonstrate in literatura de specialitate dar si pe baza cercetarilor efectuate asupra materialelor din zona de SE a Romaniei. Materialele originare folosite la realizarea boltilor si a monumentelor istorice in general, prezinta caracteristici variate functie de zona, perioada, compozitia si procesul de productie, rezultand un numar practic nelimitat de tipuri care, nici de cum nu corespund standardelor actuale. De aici putem trage concluzia ca in cazul restaurarii unui anumit monument este necesara studierea ad-hoc a proprietatilor materialelor originare ale acelui monument.

Am realizat teste experimentale pentru a determina caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor din care, este realizata structura de rezistenta a planseelor boltite caracteristice constructiilor de patrimoniu, dificultati legate de caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor: ce prezinta un grad mai mic sau mai mare de imbatranire si degradare, neomogene in masa elementelor, cu un comportament imprevizibil si deci dificil de parametrizat, fiind mai departe de schemele liniare teoretice, dificultati legate de caracteristicile tipologice si morfologice ale elementelor structurale care fac dificila definirea unor scheme statice simplificate.

În cadrul lucrarii de cercetare am realizat activități legate de :

identificarea compoziției structurale a planșeelor utilizate la construcțiile de patrimoniu în decursul timpului din punct de vedere al tehnologiilor tradiționale, al materialelor istorice, al conformării structurale;

identificarea factorilor care conduc la deprecierea acestor componente structurale și modul lor de cuantificare în stabilirea rezistențelor mecanice cât și a stării de eforturi și tensiuni;

identificarea modelelor de calcul pentru fiecare compoziție structurală în parte funcție de rezultatele cercetărilor privind parametrii de comportament;

modalități de identificare a condițiilor de rezemare;

metode și tehnici privind îmbunătățirea comportării mecanice a planșeelor clădirilor de patrimoniu – studiu de caz planșee din bolți de cărămidă;

elaborarea unei metodologii de analiză structurală pentru fiecare categorie de planșeu în parte;

Rezultatele acestor analize au fost sintetizate intr-o baza de date privind caracteristicile fizice si mecanice cu care s-au putut determina starea de eforturi in diferite sectiuni si pe ansamblul structurii. Parametrii studiati, explica si comportarea in timp a acestor structuri. Rezultatele obtinute ofera un volum de informatii, valoros in stabilirea masurilor de interventii in cadrul lucrarilor de restaurare.

Lucrarile de interventie asupra planseelor cu bolti sunt lucrari de inalta complexitate, care in contextul exigentelor prevazute de legea 422 / 2001 trebuie sa pastreze substanta istorica si componentele artistice. Studiile si cercetarile efectuate au pus in evidenta abordarea a doua aspecte, si anume, lucrari de conservare necesare a fi considerate atunci cand evaluarea calitativa pune in evidenta faptul ca elementul structural poseda capacitatea portanta necesara, iar nonconformitatile constatate pot fi excluse prin interventii asupra parametrilor de comportament ai materialului constitutiv – caramida si mortar.

Tehnica de interventie asupra materialului constitutiv cat si metoda utilizata este dependenta de parametrii de comportament ai fiecarui material component, de calitatea materialului si de conditiile de exploatare. Tehnicile calitative se bazeaza pe insertia in structura materialului constitutiv a unor materiale capabile de a creste rezistenta suprafetei de contact cu mediul inconjurator, de a mari compactitatea, de a elimina friabilitatea, de a limita posibila depreciere progresiva cauzata de mediul ambiant in principal (umiditati, temperaturi, s.a.).

Cunoasterea structurii materialului, a compozitiei acestuia este deosebit de importanta in stabilirea compozitiei peliculelor sau a penetrarilor care se fac in componentele structurale si care au drept scop limitarea degradarilor, cresterea rezistentei suprafetei in contact cu mediul.

Studiile si cercetarile efectuate in cadrul acestei teze au pus in evidenta si un alt aspect deosebit de important – aspectul legat de necesitatea cresterii capacitatii portante a planseelor din bolti de caramida. Pentru structurile analizate s-a constatat ca nu in putine situatii planseele din bolti au fost avariate de unul din factorii prezentati sau de factorii sinergici cum ar fi :

depasirea incarcarii pe planseu;

modificari artizanale aduse planseului;

actiunea umiditatii;

tasari diferentiate;

actiunea seismica care a distrus legatura dintre componentele orizontale si cele verticale, s.a.

In astfel de situatii rolul restauratorului structurist pare a fi deosebit de important, motivat de faptul ca prin lucrarile de interventie nu trebuie alterata substanta istorica, conformatia sau arhitectura elementului. In acest sens am studiat o bogata literatura de specialitate, aplicandu-le in studiile de caz rezolvate iar metodele propuse sunt metode si tehnici de crestere a capacitatii portante, crestere a rigiditatii.

In cadrul lucrarii de cercetare am studiat si cercetat experimental, tehnologii de consolidare a zidariilor caracteristice constructiilor de patrimoniu, pentru a evalua comportamentul în timpul unei forte seismice și pentru a evalua efectul produs asupra componentelor sale. Am evalua caracterul adecvat și eficiența metodelor propuse de restaurare pentru constructiile de patrimoniu. Am urmarit studierea și înțelegerea comportamentului pereților structurali, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente lucrează împreună.

In cadrul etapei experimentale am determina evoluția caracteristicilor privind deformațiile și rezistențele la compresiune uniaxiala si pe diagonala, a zidariilor specifice monumentelor istorice, evidențierea diferențelor în ceea ce privește modul de cedare, valori privind deformațiile și rezistențele precum si obținerea de date pentru proiectarea unor solutii de restaurare. In cadrul cercetarii experimentale am realizat teste de compresiune pe zidarie, pe diagonala, pentru a determina rezistenta la rupere, tensiunea de forfecare, mecanismul de rupere si diagramele forta-deplasare precum si teste de compresiune uniaxiala, in scopul de a determina caracteristicile mecanice ale zidariei, fara a se lua in considerare influenta parametrilor structurali precum zveltetea si excentricitatea.

Incercările desfășurate în acesată etapă au furnizat informații referitoare la comportarea panourilor de zidărie de dimensiuni mici realizate din cărămida.

Deși dispersia rezultatelor obținute pe probele încercate, precum și dimensiunile reduse ale panourilor nu permit formularea unor principii generale pentru utilizarea acestor produse, la consolidarea elementelor de zidărie, programul experimental desfasurat in această etapă a relevat câteva caracteristici comune ale comportării acestor elemente.

Pentru clarificarea multiplelor aspecte legate de conlucrarea celor două materiale precum și a delimitării mai precise a influenței condițiilor de executare a zidăriilor asupra eficienței consolidării cu lamele CFRP este necesară extinderea pe viitor a cercetărilor experimentale.

Armaturile din fibre de carbon sunt folosite tot mai mult în aplicațiile de inginerie civilă, datorită avantajelor lor fata de materialele tradiționale, cum ar fi înalta rezistență, greutatea redusă și rezistență la coroziune. Cea mai frecventata aplicatie, implică lipirea la exterior a fibrelor polimerice de carbon folosind rășini epoxidice. Sistemul de consolidare cu CFRP este intalnit mai ales la consolidarea podurilor dar in urma unor cercetari s-a aratat faptul ca sistemul cu CFRP prezinta un mare potential privind si consolidarea structurilor civile. De aceea, in cadrul lucrarii de cercetare am realizat campanii experimentale pentru a evalua aderenta si comportamentul dintre zidaria de caramida si fasiile de polimeri cu care se vor putea realiza restaurari, fără montarea de ancore sau de conectori de legatura.

Pentru a obtine rezultate cat mai clare si precise, privind consolidarea boltilor cu fasii CFRP s-au desfasura mai multe incercari; teste de compresiune pe mai multe elemente de zidarie, pe cilindri si prisme de mortar, intinderea fasiilor de CFRP precum si aderenta dintre fasiile CFRP si elemente de zidarie, investigații experimentale privind comportamentul boltilor din caramida consolidate cu fibre polimerice de carbon CFRP.

In vederea consolidari planseelor boltite, cu tiranti metalici am studiat comportamentul tirantilor utilizati la consolidarea lor, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente conlucrează împreună.

Evaluarea capacitatii de rezistenta si comportamentul în timpul unei forte de tractiune, a ancorajelor pentru tirantii folositi la consolidara planseelor boltite și urmarirea efectului produs asupra componentelor din zidarie.

Incercările desfășurate în acesată etapă au furnizat informații referitoare la comportarea ancorajelor mecanice fixe folosite la consolidarea boltilor cu tiranti metalici.

Pentru calculul boltilor in literatura de specialitate am adoptat un model elasto-plastic ce utilizeaza tehnica omogenitatii materialului. Pentru realizarea acestui model pe scara larga am adoptat o ecuatie constitutiva ce poate fi folosita pentru modelarea comportarii materialelor zidariilor pe care le considera materiale elastice cu comportare neliniara, cu rezistenta la intindere zero si rezistenta la compresiune infinita (materiale „masonry-like” sau „no tension materials”). Prin aceasta ecuatie constitutiva aplicata boltilor se poate descrie realistic – cel putin in unele aspecte – comportarea mecanica a zidariei. In ciuda simplitatii relative a ecuatiei constitutive a materialului tip zidarie, solutiile explicite ale problemelor de echilibru de interes, practic, sunt destul de greu de obtinut.

In lucrare am studiat cateva astfel de probleme in studiile de caz, prin tehnici numerice adecvate ce au fost dezvoltate de catre colective de cercetare la Universitatea din Firenze, Italia. Modelele constitutive si metodele numerice studiate au fost implementate in codul NOSA de element finit dezvoltat la Institutul de Stiinta si Tehnologie Informatica (ISTI) din Pisa. Codul COMES – NOSA permite determinarea starii de efort in prezenta oricarei fisurari / crapaturi, ca si, modelarea oricarei potentiale lucrari de consolidare si restaurare. Codul a fost aplicat cu succes la analiza unor cladiri de interes istoric si arhitectural din Italia, studiile demonstrand ca desi modelul de material tip zidarie nu ia in considerare (cel putin in formularea sa originara) anumite caracteristici precum anizotropia materialului, ne permite sa desfasuram o analiza realista a structurilor complexe de dimensiuni mari. Tot aici, intervine si conceptul de modul maxim de excentricitate al suprafetei, cu scopul de a permite o redare concisa si efectiva a rezultatelor analizei elementului finit, ca si evaluarea sigurantei / gradului de siguranta a boltilor. Aceasta suprafata poate oferi informatii utile despre posibilul mecanism de cedare, cand analiza numerica este facuta, crescand progresiv incarcarea pana cand nu mai este posibila determinarea unei solutii admisibile echilibrate. Putem defini apoi un factor geometric de siguranta similar cu cel propus pentru arce, de Heyman [1982, 1966]. Prin aceasta metoda putem analiza orice tip de bolta supusa oricarui tip de incarcare statica – o problema ce este destul de dificil de rezolvat prin metodele clasice. Mai mult, pentru diferite tipuri de incarcari este posibil sa determinam factorul multiplicator corespunzator colapsului / cedarii acesteia.

Rezultatele cercetarii experimentale si validarea stintifica a acestora

Am realizat o evidentiere si o clasare a constructiilor de patrimoniu, masurile necerare priviind protejarea monumentelor istorice precum si legiferarea normelor si conditiilor de conservare si reabilitare. Am stabilit exigentele referitoare la planseele cladirilor, descrierea, clasificarea, evolutia istorica a solutiilor constructive si materialelor componente. Am pus in evidenta si o clasificare a planseelor boltite, caracteristicile geometrice si tehnicile de realizare.

Prin studii documentare si cercetari in situ am prezentat, culegerea de informatii privind caracteristicele geometrice ale planseelor, solicitarile si starea de avariere. Am prezentat tehnici, metode si aparate pentru investigare si diagnosticare, precum si degradari și mecanisme de cedare la bolțile din zidărie. Am descris si cauzele principale ale degradarilor elementelor componente si analiza structurala a planseelor, in situatii patologice.

Am aratat obiectivul lucrarilor de interventie, clasificarea lor, alegerea strategiilor de intervenție, interventii si solutii asupra constructiilor de patrimoniu precum: solutii pentru asigurarea continuității traseului forțelor gravitaționale / seismice, solutii pentru remedierea neregularităților pe verticală, solutii pentru eliminarea efectelor împingerilor, solutii pentru sporirea redundanței, solutii pentru eliminarea / limitarea efectelor de răsucire de ansamblu, solutii pentru sporirea rigidității în plan orizontal a planșeelor, soluții de sporire a rezistenței la forță tăietoare, soluții de sporire a rezistenței la încovoiere, solutii de sporire a capacității de transmitere a forțelor de lunecare între placă și elementele structurii verticale si soluții de sporire a rezistenței în jurul golurilor. Am prezentat si tehnicile de restaurare atat nestructurale cat si cele structurale. Tehnici de restaurare cu elemente metalice, tehnici de restaurare cu elemente din beton armat, tehnici de restaurare cu lianti de legatura, tehnici de restaurare cu materiale compozite. La sfarsit, o parte din tehnicile de restaurare au fost adoptate si prezentate in studii si cercetari efectuate in situ, in studii de caz.

Pentru a mentine si conserva integritatea structurala a cladirilor am incercat implementarea unor solutii de consolidare corecte adaptate fiecarei situatii in parte.

Am realizat diferite teste experimentale priviind reabilitarea unor clădiri care au nevoie de lucrări de reabilitare, din cauza degradării lor, intervențiilor inadecvate la care au fost supuse și la noile coduri si norme mai exigente pentru rezistența la cutremur. Experimental am realizat tehnci si metode de consolidare a zidariilor, prin camasuirea cu plase de polimeri si plase galvanizate. Activitatea experimentală pe zidarii a cuprins două părți. Prima parte a constat intr-un test experimental pentru a evalua comportamentul în timpul unei forte seismice și pentru a evalua efectul produs asupra componentelor sale. A doua parte a vizat evaluarea caracterului adecvat și a eficienței unei metode propuse de reabilitare cu tencuiala armata.

Testul de compresiune pe diagonala a determinat rezistenta la rupere, tensiunea de forfecare, mecanismul de rupere si diagramele forta-deplasare iar testul de compresiune uniaxiala a determinat caracteristicile mecanice ale zidariei, fara a se lua in considerare influenta parametrilor structurali precum zveltetea si excentricitatea.

In cazul investigarii zidariei specifice planseelor boltite, am determinat caracteristicile fizice si mecanice ale materialelor din care este realizata structura de rezistenta a planseelor boltite caracteristice constructiilor de patrimoniu.

Am determinat caracteristicle fizice si mecanice ale zidariilor din caramida prin metode nedistructive pentru diverse constructii de patrimoniu iar pentru verificarea si validarea rezultatelor obtinute prin metodele nedistructive, au fost comparate cu rezultatele obtinute prin metode distructive.

Activitatea experimentală realizata pentru consolidarea cu tiranti, a planseelor boltite, a constat in evaluarea capacitatii de rezistenta si comportamentul în timpul unei forte de tractiune, a ancorajelor pentru tirantii folositi la consolidara boltilor și in a evalua efectul produs asupra componentelor din zidarie. Campaniile experimentale au condus la studierea și înțelegerea comportamentului tirantilor utilizati la consolidarea boltilor, supusi unei acțiuni orizontale ciclice alternante care simulează acțiunea seismică în același timp cu fortele verticale menite să simuleze greutatea structurii și, de asemenea, contribuția zidăriei și modul în care materialele componente conlucrează împreună.

Testul de consolidarea a boltilor cu fasii CFRP, a fost facut pentru a evalua aderenta si comportamentul dintre zidaria de caramida si fasiile de polimeri CFRP cu care se va realiza reabilitarea, fără montarea de ancore sau de conectori de legatura. Armaturile din fibre de carbon sunt folosite tot mai mult în aplicațiile de inginerie civilă, datorită avantajelor lor fata de materialele tradiționale, cum ar fi înalta rezistență, greutatea redusă și rezistență la coroziune.

In studiu de caz –Catedrala Sf. Apostoli Petru si Pavel -, am analizat nivelul de asigurare antiseismică și analiza siguranței structurale pentru încărcări din gruparea fundamentală, pentru construcția în situația propusă. Am stabilit măsurile ce trebuiesc luate în vederea consolidării constructiei catedralei, a asigurării unui nivel de protecție seismică acceptabil din punct de vedere al riscurilor sociale și economice, conform capitolelor 11 și 12, modificate din normativul P 100-92/96 “Normativ pentru proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe social – culturale, agro-industriale și industriale” si am propus măsuri de consolidare ce au drept obiectiv încadrarea în exigențele pe care le prevăd actualele prescripții tehnice și acte normative.

Am realizat analiza, investigarea si diagnosticarea obiectivului. Analiza istorica a boltii s-a realizat prin culegerea de informatii privind fazele de proiectare si executie, documentatiile privind interventiile efectuate asupra ei in timp. In urma cercetarilor bibliografice am stabilit faptul ca, bolta analizata a fost construita in jurul anilor 1883 – 1885 atunci cand a fost construita si catedrala. Analiza conceptiei structurale de ansamblu am efectuat-o pe baza releveului geometric al constructiei cat si cercatari bibliografice si s-a vizat existenta unor sensibilitati structurale de ansamblu si ale unor componente structurale: scheme statice, marimea incarcarilor, proeminente, asimetrii, distributia maselor si a rigiditatilor, discontinuitati structurale, deschideri excesive, interventii ulterioare.

Analiza tehnologica cuprinde descrierea constructiei din punct de vedere al componentelor tehnologice, si anume: tipul elementelor structurale, materialele si tehnologiile utilizate, dimensiunile caracteristice ale componentelor structurale, tipul legaturilor si capacitatea lor functionala, eventualele vicii de alcatuire.

Analiza starii de degradare a cuprins inventarierea tuturor degradarilor, materializate pe planse, privind releveul degradarilor precum si material ilustrativ.

Investigatiile instrumentale prin metode nedistructive au furnizat date privind caracteristicile materialelor si continutul degradarilor , ajutand la precizarea cauzelor care au dus la aparitia mecanismului de avariere si contribuind decisiv la evaluarea gradului de asigurare al constructiei.

Tehnicile si aparatele de investigare disponibile actual, au condus la identificarea si diagnosticarea rapida a degradarilor, care au permis colectarea de date si informatii necesare pentru a evalua capacitatea de performanta a cladirii si gradul de degradare existent. Informatii care, dupa prezentarea degradarilor, defectelor sau deficientelor, au permis determinarea cauzelor, masurile care trebuiesc adoptate si a planului de interventie, conservare.

Analiza experimentala (instrumentala) a reprezentat realitatea materiala pe care am investigat-o iar analiza factorilor patologici s-a bazat pe cumularea de date informative percepute direct , in mod empiric, din documente, sau analize efectuate anterior datei in cauza. In aceasta faza am analizat informatiile privind materialele si tehnologiile originale , conceptia structurala de ansamblu, istoria si starea de degradare, respectiv acele elemente care influenteaza comportamentul structural si pot furniza informatii utile privind mecanismul specific de avariere.

Am realizat si analiza caracteristicilor fizice, mecanice si cromatice ale materialelor structurale. Caracterizarea fizica a materialelor a fost efectuata prin incercarii de determinare a :

porozitatii accesibile la apa;

densitatilor aparenta si reala;

procentului maxim de absorbtie in apa;

coeficientului de saturatie;

coeficientului de absorbtie a apei prin capilaritate;

absorbtiei apei sub presiune scazuta (metoda tuburilor Karsten);

coeficientului de conductivitate la vaporii de apa;

curbei de evaporare;

determinarea distributiei marimii particulelor.

Caracterizarea mecanica a caramizilor si mortarului din acest studiu de caz am determinat-o apeland la teste ce permit evaluarea coeziunii interne, cum este incercarea de rupere, la incovoiere sau prin intermediul caracterizarii proprietatilor mecanice ale suprafetei, cum este cazul evaluarii duritatii superficiale prin intermediul masurarii zgarierii suprafetie, executata in conditii standard. Alte proprietati, ca de exemplu, viteza de propagare a ultrasunetelor, ne ofera informatii indirecte privind aceste caracteristici mecanice.

Pentru a realiza caracterizarea mecanica au fost utilizate urmatoarele incercari:

viteza de propagare a undelor longitudinale;

rezistenta mecanica la incovoiere;

rezistenta mecanica la compresiune;

rezistenta in profunditate prin metoda micro-forarii.

Măsurile de intervenție urmăresc să elimine sau să reducă semnificativ deficiențele de diferite naturi ale boltii principale și dintre acestea să se obțină condiția de siguranță:

cerința seismică ≤ capacitatea construcției.

Toate rezultatele obtinute, conduc la precizarea unor noi directii de cercetare privind comportarea planseelor caracteristice constructiilor de patrimoniu si a solutiilor de restaurare adoptate.

Concluziile activitatii de cercetare efectuata la Institutul Tehnic Superior Lisabona –Portugalia

Cu ajutorul Universitatii Ovidius -Constanta, Facultatea de Constructii si Institutul Tehnic Superior –Lisabona, am realizat un acord bilateral de cooperare. In cadrul acestui acord, am efectuat un stagiu de 7luni de zile de cercetare bibliografica si experimental priviind metode si tehnici de investigare, diagnosticare si reabilitare a edificiilor de patrimoniu. Am realizat cercetari experimentale in situ, la diferite obiective, priviind investigarea si diagnosticarea patologiilor specific constructiilor de patrimoniu. Am participat la cercetari experimentale cu privire la metodologia, tehnicile si aparatura necesara pentru reabilitarea constructiilor de patrimoniu, activitate desfasurata in laboratorul de Resistenta Structurilor și Rezistența Materialelor LREM din Institutul Tehnic Superior. In acest stagiu am realizat si o cercetare bibliografica, studiind numeroase carti, articole si lucrari stintifice.

In aceasta perioada am urmat doua cursuri de formare profesionala, realizate de IST (Institutul Tehnic Superior) si FunDec (Asociatia pentru Formarea si Dezvoltarea in Inginerie Civila si Arhitectura):

„Tehnici de reabilitare a constructiilor”.

„Planuri de inspectie si de intretinere a edificiilor”.

Valorificarea rezultatelor obținute pe parcursul elaborării lucrării

Rezultatele cercetarilor, preconizez a se constitui intr-o baza de date valoroasa atat prin aplicabilitatea lor la evaluarea rezistentei si stabilitatii constructiilor cu valoare de patrimoniu cat si in elucidarea aspectelor de istorie a tehnicii constructiilor in zona de referinta.

Materialul are la baza si cercetarile efectuate in cadrul centrului de cercetare in inginerie civila de catre colectivul de cercetare din care am facut parte si in cadrul careia au avut loc si cercetari experimentale pentru stabilirea caracteristicilor de material folosite la realizarea boltilor. Rezultatele cercetarilor s-au concretizat in trei articole publicate in reviste de specialitate din baza de date internationala, unul dintre ele fiind cotat ISI, data de aparitie a volumului de lucrari fiind preconizata pe site-ul editurii Springer in jurul lunii februarie 2012.

Pe parcursul programului de cercetare rezultatele obținute au fost valorificate astfel:

– Gramescu Ana Maria, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – „Contributions to the influence of moisture on the natural stone resistance structure of the patrimony buildings”, conferinta WATER 2010, publicat in Analele Universitatii „Ovidius” Constanta, anul XII, seria: Constructii, ISSN 1584-5990, Ovidius University Press, pag. 489-496, 2010;

– Gramescu Ana Maria, Mitroi Amedeo, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – “Influence of environmental factors on mechanical resistance on natural stone buildings and quantification in technical expertise” publicat in Journal of Enviromental Protection and Ecological ISSN 1311-50-65- 2010 Grecia – rev cotata ISI;

– Gramescu Ana Maria, Gelmambet Sunai, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – “Determination of mechanical properties of natural stone and brick masonry elements in heritage buildings” – International Symposium on Nondestructive Testing of Materials and Structures, Istanbul Tehnical University, Istanbul, Turkey, 15-18 Mai 2011, revista cotata ISI – in curs de aparitie.

– Gramescu Ana Maria, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – Raport de cercetare nr.1 / 2009 : “Comportarea mecanica a planseelor realizate din bolti. Solutii de reabilitare”.

– Gramescu Ana Maria, Popa Mirela, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – Raport de cercetare nr. 1 / 2010: “Solutii de modelare si calcul a boltilor cilindrice realizate din zidarie”.

– Gramescu Ana Maria, Gelmambet Sunai, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – Raport de cercetare nr. 2 / 2010 “Studii si cercetari privind rezistentele mecanice ale zidariilor”.

– Bucur Dan Pericleanu, Mihaela Dragoi – “Accesibility of water in heritage buildings materials” publicat in Analele Universitatii „Ovidius” Constanta, anul XIV – Nr.14, seria: Constructii, ISSN 1584-5990, Ovidius University Press, pag. 89-94, 2012 in cadrul conferintei internationale WATER 2012;

– Bucur Dan Pericleanu, Mihaela Dragoi – “Water – a key factor in heritage buildings chromatics” publicat in Analele Universitatii „Ovidius” Constanta, anul XIV – Nr.14, seria: Constructii, ISSN 1584-5990, Ovidius University Press, pag. 95-100, 2012 in cadrul conferintei internationale WATER 2012;

Participarea directa in cadrul proiectelor:

Restaurare, consolidare, punere in valoare si introducere in circuitul turistic a complexului arhitectural medieval al Manastirii Ratesti-Buzau

Reabilitarea, modernizarea si dotarea ambulatorului de specialitate spitalul de psihiatrie Sf. Pantelimon-Braila

Reabilitare Castel de Apa –Gradina Publica – Braila

Reconstructie pridvor biserica lui Antonie Voda – Manastirea Turnu – Prahova

Lucrari de punere in siguranta limitata a imobilului str. Justitiei nr.1 – Fostul tribunal din Braila

Consolidare Grup scolar sportiv nr.1 –Constanta

Consolidare biserica Sf. M.Mc.Gheorghe – Constanta

Consolidarea bisericii din Nicolae Balcescu – Constanta

Direcții viitoare de cercetare

Obiectivele realizate in aceasta lucrare de cercetare, au fost atinse pe deplin iar rezultatele obtinute, oferă posibilitatea dezvoltarii unor noi teme de cercetare priviind conlucrarea dintre materialele compozite și zidărie, găsirea unor noi sisteme privind contextul actual al protejarii, conservarii si restaurarii constructiilor de patrimoniu la nivel international si national, ducand la obtinerea unor performante structurale superioare ale materialelor.

modelarea unor tipuri de bolti prin calcul matematic si in programe de calcul, bolti supuse sau nu la incarcari verticale si orizontale, folosind caracteristicile fizice si mecanice reale ale zidariei din bolta (piatra sau caramida);

modelarea altor tipuri de bolti mai complexe intalnite in zona de interes a monumentelor istorice din zona de SE a Romaniei : bolta a vela, bolta romanica sau gotica in programe de calcul si compararea comportarii acestora cu comportarea reala identificata pe teren;

stabilirea unei relatii de calcul de dimensionare a grosimii optime a unei astfel de bolti;

stabilirea unei metodologii de alegere a solutiilor optime de consolidare pe baza unui calcul matematic si a unor simulari intr-un program de calcul cu elemente finite.

intentionez sa realizez solutia data in practica in laboratorul din cadrul Institutului Tehnic Superior din Lisabona, cu urmarirea rezistentei componentelor introduse pana la cuantificarea colapsului.

totodata intentionez sa elaborez tehnologii specifice acestor categorii de lucrari care sa poata fi incluse intr-un normativ de consolidare / reabilitare si conservare a componentelor structurale a constructiilor de patrimoniu.

voi urmari dezvoltarea unor tehnologii si materiale compatibile acestor structuri pentru a realiza o gama diversificata de solutii de interventie bazata pe evaluarea calitativa.

DE COMPLETAT

Bibliografie generala

Carti si lucrari

Adelaide Catarina Franco Gaspar Paiva Gonçalves – “ Reabilitação de paredes de alvenaria” , IST 2007 teza de masterat– Portugalia;

Agent R., Postelnicu T., Analysis of Structures with Reinforced Concrete Shear, Walls. Simplified Method of Analysis, Editura Tehnică, 1982, Bucharest.

Agent Radu, Dumitrescu Dan – “Îndrumător pentru proiectarea și calculul construcțiilor din beton, beton armat și beton precomprimat” Editura Tehnică, București, 1978;

Alexander, D. K. (1995), A survey of the field of natural hazards and disaster studies. in: Carrara. A., Guzzetti, F. (eds.), Geographical Information Systems in Assessing Natural Hazards. Kluwer Academic Publishers.

Andreica Horia A., Construcții. Alcătuirea și calculul clementelor de construcție. Editura U.T. Press. Cluj-Napoca. 2000.

Antonie Trelea – “Tehnologia lucrărilor de construcții” Editura Didactică și Pedagogică, București, 1980;

António Manuel Candeias de Sousa Gago – “ Análise estática e dinâmica de estruturas constituídas por blocos” , IST 1996 teza de masterat– Portugalia;

António Manuel Candeias de Sousa Gago – “ Análise Estrutural de Arcos, Abóbadas e Cúpulas” , IST 2004 teza de doctorat– Portugalia;

Antonio Sousa Gago; António Lamas; João Azevedo – “ Análise Estrutural da Abóbada da Igreja de S. Francisco em Évora” , ICIST 2001 – Portugalia;

Antonio Sousa Gago; Gonçalo Justino Antunes – “Estudo das Patologias Estruturais da Aboboda da Igreja Matriz de Bucelas” , ICIST 2009 – Portugalia;

Appleton, J.; Nunes da Silva, J.; 1992; Reabilitação e Reforço da Ponte de Tavira; Textos de Apoio à cadeira de Reabilitação e Reforço de Estruturas; 2008; IST

Arantes și Oliveira, E. – Elementos da Teoria da Elasticidade – IST Press, Lisboa, 1999;

Arioglu, N. și Acun, S. A resourch about a method for restoration of traditional lime mortars and plasters: A starting system approach. Building an Environment. 2006, Vol. 41.

Azevedo, A. F. L. C. Betões de elevado desempenho com incorporações de cinzas volantes. Escola de Engenharia, Universidade do Minho. Julho de 2002. Teza de doctorat.

Azevedo, J.; Lopes, M. S. – Assessment of the Seismic Performance of a Traditional Masonry Building in Lisbon – Relatório CMEST AI 2/95, IST, 1995;

Baratta Alessandro, Corbi Ottavia – “Stress analysis of masonry vaults and static efficacy of FRP repairs”, International Journal of Solids and Structures 44 (2007).

Barlow, W. H.; (1846); On the existence of the line of equal horizontal thrust in arches, and the mode of determining it by geometrical construction; London

Baronio, G e Binda, L. Study of the pozzolanicity of some bricks and clays. Construction and Building Materials. 1997, Vol. 11.

Beles Aurel, Soare Mircea –“Paraboloidul eliptic si hiperbolic in constructii”, editura Academiei Republicii Populare Romane, 1964;

Billmeyer, F. W., Jr., and Alessi. P. J., "Assessment of Color-Measuring Instruments." Color Research and Application, Vol. 6. 1981.

Billmeyer. F. W., Jr.. and Hemmendinger. H., "Instrumentation for Color Measurement and its Performance." in Golden Jubilee of Colour in the CIE. Society of Dyers and Colourists. Bradford. England. 1981.

Binda, L., Saisi, A. și Tiraboschi. Investigation procedures for the diagnosis of history masonries. Contruction and Building Materials. 2000, Vol. 14.

Binda, L.; Modena C.; Valluzzi M.; 1999; Bed joints reinforcement in historic strutures; CIB W23 – Wall Structures; 36th Comission Meeting; Porto; Portugal

Bliuc Irina, Vasilache Maricica. Interacțiunea construcțiilor cu mediul înconjurător. Editura Societății Academice , Matei-Teiu Botez", Iași. 2003.

Block, P.; Ciblac, T.; Ochsendorf, J.; 2006; Real-time limit analysis of vaulted masonry buildings; Computers and Structures Vol. 84.

Boitel, P.; Fuente, C. – Seismic Protection: Innovative Technologies and Applications – International Conference: New Technologies in Structural Engineering, Lisbon, Julho, 1997;

Borrell, C. M. (1996). Mechanical behaviour of masonry. In A. M. . O. E. Roca, P. ; Gonzalez (Ed.), Structural analysis of historical constructions – possibilities of numerical and experimental techniques.

Branco, F.; Correia, J. – Ensaios à Compressão de Elementos de Parede de Alvenaria da Praça de Touros do Campo Pequeno – Estudo realizado para SRUCP, Relatório ICIST EP n.º 82/03, IST, Dezembro 2003;

Branco, M. – “Avaliação do Comportamento Sísmico de um Edifício “Gaioleiro – Métodos de Reforço”- Trabalho final de curso, Prémio SECIL Universidades 2005, IST, 2005;

Branco, M.; Guerreiro, L. – Avaliação do Comportamento Sísmico de um Edifício “Gaioleiro – Reforço com Dissipadores Viscosos – Actas do Patorreb 2006 – 2º Encontro sobre patologia e reabilitação de edifícios”, FEUP, Porto, 2006;

Branco, M.; Guerreiro, L. – Comparação de Técnicas de Reforço Sísmico de Edifícios “Gaioleiros” – Actas das JPEE 2006 – 4as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, LNEC, Lisboa, Dezembro 2006;

Breaban Virgil s.a. – “Inginerie seismica”, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1985;

Brumaru Mariana – “Controlul structural al clădirilor. Modul de curs nr.1” Universitatea Tehnică din Cluj Napoca, 2005

Bustamante, M.; Doix, Bernard – Une méthode pour le calcul des tirants et des micropieux injectés – Section des fondations, Laboratoire des Points et Chaussees, Paris;

Cara, S., Assessment of pozzolanic potential in lime-water system of raw and calcined kaolinic clays from the Donnigazza Mine. 2006, Vol. 33.

Castro, L. M. S. S. (1996). Wavelets e Series de Walsh em Elementos Finitos. Teza de doctorat, Instituto Superior Tecnico Universidade Tecnica de Lisboa.

Çavdar, A și Yetgin, S. Availability of tuffs from northeast of Turkey as natural pozzolan on cemet, some chemical and mechanical relationships. Construction and Building Materials. 2007, Vol. 21.

Charola, A.E., Pozzolanic Components in Lime Mortars: Correlating Behavior, Composition and Microstruture. Restoration of Buildings and Monuments. 2005, Vol. 11.

Chindaprasirt, P. și Pimraska, K. A study of fly-ash-lime granule unfire brick. Powder Technology. 2008, Vol. 182.

Christopher Hall and William D. Hoff – “ Water Transport in Brick, Stone and Concrete” , editura Spon Press 2002– Anglia;

Ciornei AI., Vasilache M., Secu Al. ș.a, Indrumător pentru proiectarea construcțiilor civile, Editura Institutului Politehnic, Iași, 1991.

Ciornei Alexandru, Construcții civile, Editura Junimea, 2000.

Ciornei Alexandru, Cum concepem construcțiile civile, Editura Junimea, Iași, 2000.

Claudio Modena, P.B. Lourenco, P. Roca – “Structural analysis of historical constructions – possibilities of numerical and experimental techniques” , Editura Taylor & Francis, 2005;

Cóias și Silva, V.; Soares, I. – Vulnerabilidade sísmica dos edifícios “Gaioleiros” de Lisboa e medidas possíveis para a reduzir – 3º Encontro Sobre Sismologia e Engenharia Sísmica, Instituto Superior Técnico, Lisboa, 1997;

Correia JR. GFRP pultruded profiles in civil engineering: hybrid solutions, bonded connections and fire behavior. Teza de doctorat. Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon; 2008.

Costa, A.; Arede, A. – Strengthening of Structures Damaged by the Azores Earthquake of 1998 – 6º Congresso Nacional de Sismologia e Engenharia Sísmica, Sísmica 2004, Guimarães, 2004;

Costa, M. G.; Oliveira, C. S. – Comportamento Sísmico de Edifícios Antigos Implantados em Quarteirão – Encontro sobre Sismologia e Engenharia Sísmica, Lisboa, Novembro 1989;

Creazza, G., R. Matteazzi, A. Saetta, e R. Vitaliani (2001). Analysis of masonry structures reinforced by frp. In P. Lourenco si P. Roca (Eds.), Historical Constructions.

Crisan Mircea – “Restaurarea structurala a cladirilor de cult ortodox din Tara Romaneasca si Moldova”, editura Universitara Ion Mincu Bucuresti 2003;

Crișan Rodica – “Reabilitarea locuirii urbane traditionale”, Editura Paideia, București, 2004;

Crișan Rodica – “Recomandări privind analiza, conservarea și restaurarea structurală a patrimoniului arhitectural”, Editura Universitară “Ion Mincu”, București, 2002;

Crișan Rodica – “Zidăriile tradiționale.Caracteristici și procese de degradare specifice”, Editura Universitară “Ion Mincu”, București, 1996;

Crișan Rodica, Construcții din zidărie și beton. București, IAIM, 2006.

Crișan Rodica, Reabilitarea locuirii urbane tradiționale, București, Ed. Paideia,2004.

Cultrone, G., Sebastián, E. și Huertas, M.O. Forced and natural carbonation of lime-based mortars with and without additives: Mineralogical and textural changes. Cement and Concrete Research. 2005, Vol. 35.

Curinschi Vorona Gheorghe – “Arhitectură, Urbanism, Restaurare”, Editura Tehnică, București, 1996;

Curinschi Vorona Gheorghe – “Restaurarea monumentelor istorice”, Editura Tehnică, București, 1968;

D.F. D’Ayala, E. Tomasoni –“The structural behavior of masonry vaults : limit state analysis with finite friction”, Structural analysis of historic construction, Londra, 2008.

Dabija Ana Maria, Sisteme performante pentru fațade, Editura Universitară „Ion Mincu", 2001.

Dabija Fl., Structuri de rezistență la clădiri civile, Institutul de Construcții, București, 1980.

Degl’Innocenti Silvia, Lucchesi Massimiliano, Padovani Cristina, Pagni Andrea, Pasquinelli Giuseppe, Zani Nicola –“The finite element code COMES-NOSA for the structural analysis of ancient masonry constructions”, februarie 2008;

Degryse, P., Elsen, J. și Waelkens, M. Study of ancient mortars from Salassos (Turkey) in view of their conservation. Cement and Concret Research. 2002, Vol. 32.

Deshpande, S.; Savant, S.; (2001); Restoration of Capela da Nossa Senhora do Monte – Old Goa; Historical Constructions; Guimarães;

Dhanasekar (1985). The failure of brick masonry under biaxial stress. Proc. Instn. Civ. Engrs.

Dheilly, R.M., Influence of storage conditions on the carbonatation of powdered Ca(OH)2. Construction and Building Materials. 2002, Vol. 16.

Dimitriu-Vâlcea E., „Verificarea elementelor de construcție la condensul vaporilor în interiorul lor, pe baza creșterii umidității în limitele admisibile în timpul iernii", Rev. Construcții, nr. 1/1973.

Dimitriu-Vâlcea E.. Bîrligă N., Indrumător de proiectare în fizica construcțiilor, Editura Tehnică, 1976.

Doina Pauleanu, Virgil Coman – “ Catedrala Sf. Apostoli Petru si Pavel Constanta 1883 – 2008” , Editra Arhiepiscopiei Tomisului, 2008.;

Fernando Farinha da Silva Pinho – “ Sistematização do estudo sobre paredes de edifícios antigos” , IST 1995 teza de masterat– Portugalia;

Firmo JP. Fire protection systems for reinforced concrete beams strengthened with CFRP laminates. Teza de masterat, Instituto Superior Técnico – Technical University of Lisbon; 2010 .

Fish, J. si T. Belytschko (2007). A first course infinite elements. Wiley.

Focșa V, Radu A., Vereș A., ..Dimensionarea termică a pereților cu punți", Standardizarea, nr. 1/1973.

Focșa Virgil, Clădiri civile, Universitatea Tehnică, Iași, 1972.

Freitas, J. T., J. M. Almeida, e E. R. Pereira (1999). Non-conventional formulations for the finite element method. Computational Mechanics .

G. del Piero –“Constitutive equation and compatibility of the external loads for linear – elastic masonry-like materials”, Meccanica 24 (1989).

Gago, A. d. S. (2004). Analise estrutural de arcos, abobadas e cupulas – contributo para o estudo do patrimonio construido. Teza de doctorat, Instituto Superior Tecnico Universidade Tecnica de Lisboa.

George Taranu – “Consolidarea arcelor si boltilor din zidarie cu materiale compozite la monumentele istorice” , Iasi –teza de doctorat 2009;

Ghiocel D., Lungii D., Siguranța construcțiilor, Institutul de Construcții, București, 1973.

Ghiocel, D. ș.a. Construcții civile. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1985.

Grămescu A.M., Construcții civile, editura CEPROHART, 1998.

Gramescu Ana Maria, Barbu Daniela A.M. – “Repararea si consolidarea constructiilor”, editura Agir Bucuresti 2008;

Grămescu Ana Maria, Breabăn Virgil, Țepes Florin, Păduraru Georgel – “Evaluarea proprietăților imobiliare în construcții” – suport de curs I Editura ExPonto, Constanța, 2006

Grămescu Ana Maria, Construcții industriale. Editura AGIR, București, 2006.

Grămescu Ana Maria, Evaluarea proprietăților istorice, Simpozion organizat de ANEVAR – Suceava, 2005.

Grămescu Ana Maria, Proiecte reabilitare monument istoric – studii de caz.

Gramescu Ana Maria. – “Constructii civile”, editura Agir Bucuresti 2006;

Guerreiro, L.; Azevedo, J. – Reabilitação da Torre do Relógio, Santarém – Reforço da Estrutura para as Acções Sísmicas– ICIST, Lisboa, Maio, 1998;

Hangan, M.D., Construcții clin beton minat. Editura Tehnică. București, 1963.

Hendry, A.W. Masonry walls: materials and construction. Constuction Building Materials. 2001, Vol. 15.

Heyman, J. (1995) – "The Stone Skeleton – Structural Engineering of Masonry Architecture". Cambridge University Press. Cambridge. U.K.

Heyman, J.; (1982); The masonry arch; Ellis Horwood Limited; London

Heyman. J. (1996) – "Arches, Vaults and Buttresses – Masonry Structures and their Enginnering", Variorum Collected Studies Series, Hampshire, U.K.

Heyman. J. (1998) – "Mechanical Behaviour of Arches and Vaults", Proceedings of Structural Analysis of Historical Constructions II. Possibilities of Numerical and Experimental Techniques, Barcelona, Spain.

Ieremia Mircea – “Analiza numerica neliniara a structurilor”, vol. 1, 2, Editura Conpress Bucuresti, 2004;

Ieremia Mircea – “Elasticitate. Plasticitate. Neliniaritate. Fundamente cu aplicatii la calculul structurilor”, Editura Printech, Bucuresti, 1998;

João André Maia de Carvalho – “ Caracterização mecânica de paredes resistentes em alvenaria de pedra através de ensaios não destrutivos” , IST 2008 teza de masterat– Portugalia;

Joao Appleton – “Reabilitacao de edificios antg; Patologias e tecnologias de intervencao” , editura Orion 2003-Portugalia;

João Ferreira; Fernando Branco – “ Análise Experimental e Observação de Estruturas. Transdutores e Aquisição de Dados” , ICIST 2008– Portugalia;

João Ferreira; Fernando Branco – “ Análise Experimental e Observação de Estruturas. Modelos Reduzidos e Teoria da Semelhança ” , ICIST 2008– Portugalia;

João Ferreira; Fernando Branco – “ Análise Experimental e Observação de Estruturas. Extensometria” , ICIST 2008– Portugalia;

João Ferreira; Fernando Branco – “ Análise Experimental e Observação de Estruturas. Introdução aos Métodos Experimentais” , ICIST 2008– Portugalia;

João Ferreira; Fernando Branco – “ Análise Experimental e Observação de Estruturas. Ensaios Estruturais em Laboratório” , ICIST 2008– Portugalia;

João Mascarenhas Mateus – “ Tecnicas Tradicionais de Construção de Alvenarias” , editura Livros Horizonte 2002 – Portugalia;

João Ribeiro Correia; Jorge de Brito – “ Paredes de alvenaria de tijolo de barro vermelho” , IST 2003– Portugalia;

Joaquim Gil Carvalho Cardoso – “ Reforço sísmico de alvenaria tradicional com faixas de GFRP e ancoragens. Ensaios de aderência e modelo de cálculo.” , IST 2008 teza de masterat– Portugalia;

José Alexandre de Brito Aleixo Bogas – “ Reforço de estruturas de betão armado com sistemas CFRP – modelos de dimensionamento e verificação da segurança-” , IST 2003 teza de masterat– Portugalia;

Kurrer, K. E.; (2008); The History of the Theory of Structures: From Arch Analysis to Computacional Mechanics; Ernst & Sohn; Berlin

L.I. Oniscic – “Cercetari privitoare la elemente de constructii din zidarie” – culegere de articole sub redactia profesorului LI Oniscic, doctor in stiinte tehnice,Institutul de cercetari stiintifice in domeniul constructiilor, Editura de stat pentru constructii, Moscova, 1953;

Lanas, J., Mechanical properties of natural hydraulic lime-based mortars. Cement and Concrete Research. 2004, Vol. 34.

Lorenzis, L.; DeJong, M.; Ochsendorf, J.; 2007; Failure of masonry arches under impulse base motion; Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 36.

Lourenco P.B., Krakowiak K.J., Fernandes F.M., Ramos L.F. –“Failure analysis of Monastery of Jeronimos Lisbon : How to learn from sophisticated numerical models”, Engineering failure analysis 14 (2007).

Lourenco, P. (1996). Computational strategies for masonry structures. Teza de doctorat, Delft University of Technology.

Lourenço, P.; (2005); Assessment, diagnosis and strengthening of Outeiro Church, Portugal; Construction and Building Materials, vol. 19.

Lourenço, P.; Oliveira, D.; Mourão, S.; Cóias, V.; Vicente, A.; 1999; Análise sísmica da Igreja de Santo Cristo em Outeiro.

Lucchesi Massimiliano, Padovani Cristina, Pasquinelli Cristina, Zani Nicola –“Static analysis of masonry vaults, constitutive model and numerical analysis”, Journal of mechanics of materials and structures, vol.2, no.2, februarie 2007.

Luciano R., Sacco E. –“A damage model for masonry structures”, European Journal Mechanics A/Solids, 17, 1998.

M. Rusu –“Montarea în construcții” Editura Tehnică, București, 1983

Magenes G., Calvi G.M. –“In plane seismic response of brick masonry walls”, Earthquake Eng.Struct.Dynamics, 26, 1997;

Marques, S. Estudo de Argamassas de Reabilitação de Edifícios Antigos. Departamento de Engenharia Cerâmica e do Vidro, Universidade de Aveiro. 2005. Dissertação de Mestrado.

Marusciac D., Andrei H., „New solutions and techniques for improving higrotriermal confort at dwellings", XXIVth AHS WORLD CONGRESS. Ankara, Turcia, 1996.

Marusciac Dumitru, Construcții civile, Editura Tehnică, 1998.

Marusciac Dumitru, Dumitrașcu Macedon, Andrcica Horia A. ș.a, Proiectarea structurilor etajate pentru construcții civile, Editura Tehnică, 2000.

Mascaranhas, J. – Sistemas de Construção V- O Edifício de Rendimento da baixa Pombalina de Lisboa – Livros Horizonte, 2ªEdição, Lisboa, Outubro 2005;

Massimiliano Lucchesi, Nicola Zani, Cristina Padovani, Giuseppe Pasquinelli – “Masonry constructions : mechanical models and numerical applications”, Editura Springer, 2008.

Matthew J. DeJong – “Seismic assessment strategies for masonry structures”, Institutul Tehnologic din Massachusetts, iunie 2009;

Maurenbrecher A.H.P., Trischuk K., Rousseau M.Z., Subercaseaux M.I. – “Key considerations for repointing mortars for the conservation of older masonry”, NRC-CNRC Institutul de cercetare in constructii, ianuarie 2007;

McLaren. K., "CIELAB Hue-Angle Anomalies at Low Tristimulus Ratios," Color Research and Application. Vol. 5. 1980.

McLaren. K., and Taylor. P. F., "The Derivation of Hue-Difference Terms from CIELAB Coordinates." Color Research and Application. Vol. 6. 1981.

Mihai Budescu, Ioan Petru Ciongradi, Nicolae Taranu – “Reabilitarea constructiilor”, editura Vesper 2001;

Mihul A., Construcții din beton armat. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1969.

Milani Enrico, Milani Gabriele, Tralli Antonio –“Limit analysis of masonry vaults by means of curved shell finite elements and homogenization”, International Journal of Solids and Structures 45 (2008).

Moise Marian – “Constanța veche” Editura Menora, Constanța, 2001

Moropoulou, A., Advanced Byzantine cement based composites resisting earthquake stresses: the crushed brick/lime mortars of Justinian´s Hagia Sophia. Constrution Building materials. 2002, Vol. 16.

Moropoulou, A., Cakmak, A.S. și Lohvyn, N. Earthquake resistant construction techniques and materials on Byzantine monuments in Kiev. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2000, Vol. 19.

Morsch E. – “Statica boltilor si cadrelor”, vol 1. “Bolti si cadre articulate”, vol.2 “Bolti si cadre incastrate”, tradus din limba rusa de ing. C. Rusu, Bucuresti, 1947;

Mosquera, M.J., Benitez, D. și Perry, S.H. Pore structure in mortars applied on restoration. Effect on properties relevant to decay of granite buildings. Cement and Concrete Research. 2002, Vol. 32.

Negoiță Al., Focșa V., Radu A., Pop I. ș.a, Construcții civile, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976.

Negoiță Al., Pop I., Ionescu C, Olariu I., Breabăn V. ș.a, Inginerie seismică, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1985.

Negoiță Al., Ungureanu N., Aspecte probabilistice ale siguranței în proiectarea construcțiilor, Timișoara, 1974.

Ochsendorf, J.; (2002); Collapse of Masonry Structures; Dissertação para Obtenção do PhD; King's College; Cambridge

Ochsendorf, J.; (2006); The Masonry Arch on Spreading Supports; Structural Engineer, Vol. 84, No 2.

O'Dwyer, D.; (1999); Funicular analysis of masonry vaults; Computers and Structures, Vol. 73.

Oliveira, D.; Lourenço, P.; Basilio, I.; (2006); Comportamento Experimental de Arcos de Alvenaria Reforçados com FRP; JPEE 2006

Paolo Rocchi – “ Il restauro delle costruzioni in muratura. Problemi metodologia e tecniche di consolidamento” , editura Kappa 1980– Italia;

Paula, C. (2001). Contribuicao ao estudo das respostas numericas nao lineares estatica e dinamica de estruturas reticuladas planas. Teza de doctorat, Escola de Engenharia Sao Carlos da Universidade de Sao Paulo.

Paulay Thomas, Bachmann Hugo, Moscr Konrad, Proiectarea structurilor de beton armat la acțiuni seismice. Editura Tehnică, București, 1997.

Păunescu M., Pop. V., Silion T.. Geotehnică și fundații. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982.

Pegon, P.; Pinto, V. (1996) – "Seismic Study of Monumenal Structures – Structural Analysis, Modelling and Definition of Experimental Model", JRC – Elsa Report EUR 16387 EN. Ispra. Italia

Perego, M. (1990). Danneggiamento dei materiali lapidei: leggi costitutive, analisis per elementi finiti ed applicazioni. Teza de doctorat, Politecnico de Milano.

Pereira, O. – Introdução ao Método dos Elementos Finitos na Análise de Problemas Planos de Elasticidade – Análise de Estruturas II, Instituto Superior Técnico, Lisboa, 2003;

Pereira, O. J. (2004). Introducao ao metodo dos elementos finitos na analise de problemas planos de elasticidade. Instituto Superior Tecnico Universidade Tecnica de Lisboa.

Peștișanu C, Voiculescu M. ș.a, Construcții, Editura Didactică și Pedagogică, 1995.

Pop Simion; Sebastian Tologea; Ion Puicea – “Îndrumătorul constructorului” Editura Tehnică, București, 1981

Proença, J.M. – Identificação Dinâmica de Sistemas Estruturais, Técnicas Experimentais e Analíticas – Instituto Superior Técnico, Lisboa, Abril, 1989;

Radu A., Bliuc I., Secu Al. ș.a.. Satisfacerea exigențelor de izolare termică și conservarea energiei în construcții, Editura Societății Academice „Matei-Teiu Botez", Iași, 2003.

Radu A., Sardino R., Clădiri, voi. 1. 2, Institutul Politehnic. Iași, 1979.

Radu Adrian, Bliuc Irina, Vasilache Maricica, Higrotermica aplicată. Editura Societății Academice ,,Matei-Teiu Botez", Iași, 2004.

Radu V., Vereș AI., Construcții civile. Institutul Politehnic, Iași, 1985.

Rato, Vasco N.P. Influência da microestrutura morfológica no comportamento de argamassas. Universidade Nova de Lisboa. Lisboa : s.n., 2006. Teza de doctorat.

Reddy, J. (1985). An introduction to the finite element method. McGraw-Hill.

Roberts, J. si O. Brooker (2007, November). How to design masonry structures using Eurocode 6. Modern Masonry Alliance – The Concrete Centre.

Robertson, A. R.. "The CIE 1976 Color-Difference Formulae." Color Research and Application, Vol. 2. 1977,

Roca P., Lopez-Almansa F., Miquel J., Hanganu A. –“Limit analysis of reinforced masonry vaults”, Engineering structures 29 (2007), pag 431 – 439;

Rodrigues, P.F si Henriques, F.M.A. Avaliação comparativa de cais aéreas correntes. 3º Encontro sobre Conservação e Reabilitação de Edifícios, LNEC. 2003.

Rodrigues, Paulina. Argamassas de Revestimento para Alvenarias Antigas, Contribuição para o estudo da influência dos ligantes. Universidade Nova de Lisboa. Lisboa : s.n., 2004. Teza de doctorat

Sabir, B, Wild, B și Bai, J. Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: a review. Cement and Concrete Composites. 2001, Vol. 23.

Santiago Huerta – “Mechanics of masonry vaults: The equilibrium approach”, Universitatea Politehnica din Madrid, “Historical constructions” P.B. Lourenço, P. Roca, Guimarães 2001;

Save, M. (1988) – "La Theorie des Charges Limites et Son Application aux Maconneries". Stable-Unstable, La Consolidation des Structures Anciennes, Leuven University Press, Belgique

Silhavy M. –“Divergence measures fields and Cauchy’s stress theorem”, Rend.Sem.Math.Padova, 113, 2005;

Siminea Petre, Negrei Lucian – “Construcții metalice. Calculul prin metoda stărilor limită” Editura Tehnică, București, 1983

Sincraian, G.; (2001); Seismic Behaviour of Blocky Masonry Structures – A Discrete Element Method Approach; Teza de doctorat; IST; Portugal

Suman Radu, Mihai Ghibu, Nicolae Gheorghiu, Anatolie Oțel, Vasile Dumitrescu – “Tehnologii moderne în construcții” vol I, II, III, Editura Tehnică, București ,1989

Szabo Balint – “Compatibilitatea interventiilor legate de mediul construit” In : Tusnad 2003, teoria si practica reabilitarii monumentelor istorice, Cluj Napoca, Editura Utilitas 2003;

Szabo Balint – “Dictionar ilustrat de structuri portante istorice”, Cluj Napoca, editura Utilitas, 2004;

Szabo Balint – “Introducere in teoria reabilitarii structurilor de rezistenta istorice” , Cluj Napoca editura Utilitas 1998;

Szabo Balint, Maniu Horia, Kirizsan Imola, Kirizsan Ildiko – “Conformarea mecanica a structurilor portante istorice”, Cluj Napoca Utilitas 2003;

Szabo Balint, Maniu Horia, Kirizsan Imola, Kirizsan Ildiko – “Terminologia conformarii mecanice a structurilor portante istorice”, Cluj Napoca, Utilitas 2002;

Taly Narendra – “Design of reinforced masonry structures”, Editura McGraw-Hill Prof. Med/Tech 2001;

Taranu George, Budescu Mihai, Taranu Nicolae – “FEM modelling of a semicircular masonry arch”, Computational Civil Engineering International Symposium, Iasi, Romania, 22 mai 2009;

Taranu Nicolae, Oprisan Gabriel, Budescu Mihai, Taranu George, Bejan Liliana – “Improving structural response of masonry vaults strengthened with polymeric textile composite strips”, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi, Latest trends on engineering mechanics, structures, engineering geology, pag 186 – 191;

Timoshenko, S. P.; (1953); History of strength of materials; McGraw-Hill; New York

Tologea Sebastian, Patologia și terapeutica construcțiilor, Ed. Tehnică, 1974.

Tomazevic, M.; (1999); Repair and strengthening of masonry buildings; Earthquake-Resistent Design of Masonry Buildings ; Slovenian National and Civil Engineering Institute; Ljubljana; Slovenia

Traducator : Cretu Claudius, consultant stiintific : Patroi Alin – “1001 de biserici si manastiri”, Editura Aquila’93, 2008;

Vasco Peixoto de Freitas – “Transferencia de humidade em paredes de edificios” –teza de doctorat. Facultatea de inginerie – Universitatea din Porto-1992.

Veiga, M.R. Intervenções em Revestimentos Antigos: Conservar, Substituir ou Destruir. Materiais de Construção. 2006, Vol. 126.

Veiga, M.R. și Carvalho, F. Argamassas de reboco para paredes de edifícios antigos. Requisitos e características a respeitar. Cadernos de Edifícios nº2 – Revestimentos de Paredes em Edifícios Antigos. 2002.

Velosa, A.L. și Veiga, M.R. The use of pozzolans as additives im lime mortars for employment in building rehabilitation. [ed.] P.B. Lourenço e P. Roca. Historical Constructions. 2001.

Velosa, Ana Luísa Pinheiro Lomelino. Argamassas de cal com pozolanas para revestimento de paredes antigas. Secção autónoma de Engenharia Civil, Universidade de Aveiro. 2006. Teza de doctorat.

Vítor Cóias – “ Inspecções e Ensaios na Reabilitacao de Edificios” , editura IST Press 2005 – Portugalia;

Vítor Cóias – “ Reabilitação Estrutural de Edifícios Antigos” , Argumentum, GECoRPA 2007 – Portugalia;

V-Meter Instruction Manual – “Principals of testing by ultrasonic pulse velocity measurement” – James Instruments INC. Non distructive testing systems –Chicago, Illinois.

Wilson, E. – Three Dimensional Static & Dinamic Analysis of Structures – Computers & Structures Inc., 4ª Edição, Berkeley, CA, E.U.A., 1998;

Yudhbir, S. A simplified model for prediction of pozzolanic characteristics of fly ash, based on chemical composition. Cement and Concret Research. 2006, Vol. 36.

Reviste si articole.

Adams. E. Q., "X-Z Planes in the 1931 ICI System of Colorimetry." Journal of the Optical Society of America, Voi. 32. 1942.

Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012;

Ana Maria Gonçalves, Joao Gomes Ferreira, Luis Guerreiro, Fernando Branco – “ Experimental characterization of Pombalino “frontal” wall cyclic behaviour” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012;

Backes, H. (1985). On the behaviour of masonry under tension in the direction of bed joints in direct shear. Journal of Structural Engineering. traduzido do Alemao.

Bai Y, Keller T, Correia JR, Branco FA, Ferreira JG. Fire protection systems for building floors made of pultruded CFRP profiles – part 2: modeling of thermomechanical responses. Compos Part B 2010;41(8):630–6.

Barlow, W. H.; 1847; On the construction of arches; The Civil Engineer and Architects Journal; Scientific and Railway Gazette; Groombridge and Sons, Vol. X; London

Block, P.; Ochsendorf, J.; 2007; Thrust Network Analysis A New Methodology For three-dimensional equilibrium; Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures; Vol. 48; No. 3; December 2007; n.155

Chickering. K. D., "FMC Color-Difference Formulas: Clarification
Concerning Usage." Journal of the Optical Society of America. Vol.
61. 1971,

Chickering. K. D.. "Optimization of the MacAdam-Modified 1965 Friele Color Difference Formula," Journal of the Optical Society of America, Vol. 59. 1967.

Comi, C. si U. Perego (2001a). Fracture energy based bi-dissipative damage model for concrete. International Journal of Solids and Structures.

Comi, C. si U. Perego (2001b). Numerical aspects of nonlocal damage analyses of concrete structures. European Journal of Finite Elements.

Consiliul International al Monumentelor si siturilor, ICOMOS / Comitet stiintific International pentru analiza si restaurarea structurilor . Patrimoniul Arhitectural , ISCARSAH, “Recomandari privind analiza, conservarea si restaurarea structurala a patrimoniului arhitectural” septembrie 2001;

Correia JR, Branco FA, Ferreira JG, Bai Y, Keller T. Fire protection systems for floors of buildings made of GFRP pultruded profiles – part 1: experimental investigations. Compos Part B 2010;41(8):617–29.

Creazza, G., R. Matteazzi, A. Saetta, e R. Vitaliani (2002). Analyses of masonry vaults: a macro approach based on three-dimensional damage model. Journal of structural engineering.

Dias SJE, Barros JAO. Performance of reinforced concrete T beams strengthened in shear with NSM CFRP laminates. Eng Struct 2010;32(2):373–84.

Diskaya, H. (2007). Damage Assessment of 19th Century Traditional Timber Framed Structures in Istanbul, From Material to Structure – Mechanical Behaviour and Failures of the Timber Structures, ICOMOS IWC – XVI International Symposium, November 2007.

Dogangun A., Tuluk I.O., Livaoglu R., Acar R. (2006). Traditional wooden buildings and their damages during earthquakes in Turkey. Engineering Failure Analysis 13.

Ferreira, J. G., Teixeira M.J., Dutu, A., Branco, F., Gonçalves, A. – “ Experimental Evaluation and Numerical Modelling of Timber Framed Walls”. Experimental Techniques Vol.36: 2. 2012;

Ferreira, J. G., Teixeira M.J., Dutu, A., Branco, F., Gonçalves, A. (2012). Experimental Evaluation and Numerical Modelling of Timber Framed Walls. Experimental Techniques, Vol.36.

Foraboschi, P.; 2004; Strengthening of Masonry Arches with Fiber-Reinforced Polymer Strips; Journal of Composites for Construction; Vol. 8; No. 3; June 2004; pp 191-202

Freitas, J. T. (1989). Duality and symmetry in mixed integral methods of elastotatics. International Journal for Numerical Methods in Engineering.

Giaquinta M., Giusti E. –“Researches on the equilibrium of masonry structures”, Arch.Rat.Mech.Anal. 88 (1985), pag. 359-392;

Gonçalces A, Ferreira J., Guerreiro L, Branco F. – “ Avaliação Experimental do Comportamento de Paredes de Edificios Pombalinos”. Construlink Vol. 9 : 27. 2011;

Gonçalces A, Ferreira J., Guerreiro L, Branco F. (2011). Avaliação Experimental do Comportamento de Paredes de Edificios Pombalinos. Construlink Vol. 9.

Grămescu Ana Maria, A. Mitroi, ș.a. Considerations about the Management of risks of the appearence of Landslides in a Gcographic Area exposed to Risk of Natural Disasters, International Conference Disaster and Pollution Monitoring, Iași. 2007. Editura Performantica, Iași 2007 .

Grămescu Ana Maria, A. Mitroi, ș.a. Influența încălzirii climatice asupra comportării construcțiilor, a obiectivelor de interes istoric, arheologic, arhitectural amplasate în zona costieră a Marii Negre, Internatonal Conference Disaster and Pollution Monitoring, Iași, 2007, Editura Performantica, Iași, 2007.

Gramescu Ana Maria, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – “Contributions to the influence of moisture on natural stone resistance structure of patrimony buildings” – Water Across Time in Engineering Research, Ovidius University in Constanta, 16-19 iunie 2010;

Gramescu Ana Maria, Gelmambet Sunai, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – “Determination of mechanical properties of natural stone and brick masonry elements in heritage buildings” – International Symposium on Nondestructive Testing of Materials and Structures, Istanbul Tehnical University, Istanbul, Turkey, 15-18 Mai 2011, revista cotata ISI, editura Springer – in curs de aparitie februarie 2012;

Gramescu Ana Maria, Mitroi Amedeo, Dragoi Mihaela, Pericleanu Dan – “Influence of environmental factors on mechanical resistance on natural stone buildings and their cuantification in technical expertise” publicat in Journal of Enviromental Protection and Ecology ISSN 1311-50-65- 2010 Grecia, www.jepe.gr;

Gülkan, P., Langenbach, R.( 2004). The earthquake resistance of traditional timber and masonry dwellings in Turkey. 13th World Conference on Earthquake Engineering Van-couver, B.C. No. 2297.

Huerta Santiago – “Galileo was wrong : the geometrical design of masonry arches”, Nexus Network Journal, vol.8, nr.2, 2006, pag 25 – 51;

Hunter. R. S.. "Photoelectric Color Difference Meter." Journal of the Optical Society of America, Vol. 48. 1958.

Joăo P. Firmo, Joăo R. Correia, P. França. Fire behaviour of reinforced concrete beams strengthened with CFRP laminates: Protection systems with insulation of the anchorage zones. Composites: Part B 43 (2012) 1545–1556. SciVerse ScienceDirect, journal homepage: www.elsevier.com/locate/compositesb

Krawinkler H., Parisi F., Ibarra L., Ayoub A. and Medina R. (2000). Development of a testing protocol for wood frame structures, Krawinkler. CUREE-Caltech Woodframe Project Rep., Stanford University, Stanford, California.

Kumar G. K., Kumar S. R. S., Kalyanaraman V.(2007). Behaviour of frames with Non -buckling bracings under earthquake loading. Journal of constructional steel Research.

Langenbach, Randolph (2007). From ‘Opus Craticium’ to the ‘Chicago Frame’: Earthqua-ke- Resistant Traditional Construction. International Journal of Architectural Heritage.

MacAdam. D. L, "Specification of Small Chromaticity Differences," Journal of the Optical Society of America, Vol. 33. 1943.

Makarios, T., Demosthenous, M. (2006). Seismic response of traditional buildings of Lefkas Island, Greece. Engineering Structures .

McLaren. K., "The Adams-Nickerson Colour-Difference Formula." Journal of the Society of Dyers and Colourists, Vol. 86.1970.

Meireles H.; Bento R.(2010). Cyclic Behaviour of Pombalino Frontal Walls. Proceedings of the 14th European Conference on Earthquake Engineering (14ECEE), Ohrid, F.Y.R.O.Macedonia.

Nickerson. D., and Stultz. K. F., "Color Tolerance Specification," Journal of the Optical Society of America, Vol. 34. 1944.

Rabotnov, Y. (1968, August). Creep rupture. In H. M. . V. W.G. (Ed.), Applied Mechanics – Proceedings of the twelfth international congress of applied mechanics. Standford University: Springer-Verlag.

Redondo, E. González, Hernández-Ros, R. Aroca (2003). Wooden framed structures in Madrid domestic architecture of 17th to 19th centuries. Proceedings of the First Internati-onal Congress on Construction History 20th-24th January .

Research report No 7 – “ Evaluation of the performance of surface treatments for the conservation of historic brick masonry. Protection and conservation of the European cultural heritage” , 1996;

Revista “Monumente istorice. Studii și lucrări de restaurare” Direcția monumentelor istorice, vol. 2, 1967;

Sinopoli, A.; Corradi, M.; Foce, F.; 1997; Modern Formulation for Preelastic Theories on Masonry Arches; Journal of Engineering Mechanics; pp 204-213

Legislatie.

ACI 318-83, Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI, 1983.

ASTM E2126 – 11. Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings.

C 28 – 83. Instrucțiuni tehnice privind sudarea armăturilor de oțel beton.

C140 -86. Normativ pentru executarea lucrărilor din beton și beton armat.

C56 – 85 – „Normativ pentru verificarea calitãții și recepția lucrãrilor de construcții”

Carta de la Atena 1931;

Carta de la Venetia 1964;

Cod de proiectare seismică. Partea I Prevederi de proiectare pentru clădiri – Indicativ P100/1-2004, aprobat MTCT cu ordinul nr. 489/2005

D 1729 Practice for Visual Evaluation of Color Differences of Opaque Materials

D 2244 – 93 “Standard test method for calculation of color differences from instrumentally measured color coordinates” ASTM Standards

D3964 Practice for Selection of Coating Specimens for Appearance Measurements

E 179 Guide for Selection of Geometric Conditions for Measurement of Reflection and Transmission Properties of Materials.

E 284 Terminology of Appearance

E 308 Practice for Computing the Colors of Objects by Using the CIE System

EN 1991-1-1 (2002). Eurocode 1: Actions on structures –part 1-1: General actions – Densities, self-weight. Imposed loads for buildings, commissions of the European Communities (CEN), Brussels, April 2002.

Especificação LNEC. E 394- Betões. Determinação da absorção de água por imersão. Ensaio à pressão atmosférica. Lisboa : s.n.

European Committee for Standardization. Methods of test for mortar masonry. Part 18: Determination of water absortion coefficient due to capillary action of hardened mortar. EN 1015-18:2002. Brussels : s.n., 2002.

Hotărârea de Guvern 766 / 1997 pentru aprobarea unor regulamente privind calitatea în construcții

Hotărârea Guvernului României nr. 1091/2006 privind cerințele minime de securitate și sănătate pentru locul de muncă

Hotărârea Guvernului României nr. 1146/2006 privind cerințele minime de securitate și sănătate pentru utilizarea în muncă de către lucrători a echipamentelor de muncă

Indicativ CR 1-1-3 2005 – “Cod de proiectare. Evaluarea acțiunii zăpezii asupra construcțiilor”

Indicativ NP-082-04 – “Cod de proiectare. Bazele proiectării și acțiuni asupra construcțiilor. Acțiunea vântului”

Indicativ P100-1992/completat în 1996 – “Normativ pentru proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe, social-culturale, agrozootehnice și industriale”

Indicativ P2-85 – “Normativ privind alcătuirea, calculul și executarea structurilor din zidărie”

Instructiuni pentru proiectarea acoperisurilor si planseelor din placi curbe subtiri de beton armat – traducere din limba rusa, Academia de constructii si arhitectura a URSS, Institutul de cercetari stiintifice pentru beton si beton armat NIIJB, Institutul central de cercetari stiintifice in constructii TNIISK, Editura Tehnica, Bucuresti, 1963;

ISO 21581 (2010). Timber structures – Static and cyclic lateral load test methods for shear walls. New Delhi: Bureau of Indian Standards.

ISO 527. Plastics – determination of tensile properties. Part 1: general principles; part 5: test conditions for unidirectional fibre-reinforced plastic composites. Genčve: ISO; 2009.

Legea nr. 10 / 1995 privind calitatea în construcții

Legea nr. 422 / 18 iulie 2001 privind protejarea monumentelor istorice

Legea securității și sănătății în munca nr. 319/2006

NP 112-04 – “Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directă”

NP 112-04 – “Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directă”

P 10 – 86 – „Normativ privind proiectarea și executarea lucrãrilor de fundații directe”

P118-99 Normativ de siguranță la foc a construcțiilor

Pl/1985 – Normativ privind calculul și executarea structurilor din zidărie

RILEM I.2 . Bulk densities and real densities. RILEM 25-PEM 10980- Recommandations provisoires. Essais recommandés pour mesurer l'altération des pierres et evaluer l'efficatié des methods de traitement. s.l. : Matériaux et Construction. Vol. Vol 13 Nº75.

RILEM test nº 4 II.4. Réunion Internationale des Laboratoires el Experts des Matériaux (RILEM). Water absortion under low pressure. Pipe method. Test nº4 II.4. Paris : Recommendations provisoires RILEM, 1980.

STAS 10107/0-1990 – “Calculul și alcătuirea elementelor structurale din beton, beton armat și beton precomprimat”

STAS 10107/0-90 – Construcții civile și industriale. Calculul și alcătuirea elementelor din beton armat și beton precomprimat.

STAS 1913/1-82 – Terenul de fundație. Pãmânturi. Determinarea umiditãții.

STAS 3300/1-85 – Teren de fundare. Principii generale de calcul

STAS 3300/2-85 – Teren de fundare. Calculul terenului de fundare în cazul fundãrii directe.

STAS 438/1-80.- Oțel beton rotund neted și cu profil periodic.

STAS 6054 – 77 – Terenul de fundație. Adâncimea de îngheț.

STAS 6472/10-85 – Transferul termic la contactul cu pardoseala

STAS 6472/11-85 – Determinarea permeabilității la aer a materialelor și elementelor de construcții

STAS 6472/3-89 – Calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor.

STAS 6472/3-89 – Calculul termotehnic al elementelor de construcție ale clădirilor.

STAS 6472/5-73 – Higrotermica – Principii de calcul și de alcătuire pentru acoperișuri ventilate

STAS 6472/6-89 – Proiectarea termotehnică a elementelor de construcție cu punți termice

STAS 7109-86 – Termotehnica construcțiilor

STAS 889-76 – Sârmă moale de oțel.

STAS 9824/0-74 – Trasarea pe teren a construcțiilor. Prescripții generale.

STAS 9824/1-75 – Trasarea pe teren a construcțiilor civile, industriale și agrozootehnice..

Pagini web.

http://hardblog-livrodeobra.blogspot.com/, 11/07/2007 – Blog sobre obras em Ourém.

http://maps.google.com/, Abril 2007 – Site de mapas do Google;

http://mathworld.wolfram.com/, 26/06/2005 – Site da MathWorld, definições e conceitos relativos a matemática;

http://moldovenii.md/md/section/381

http://www .misiuneacasa.ro

http://www. referat.clopotel.ro

http://www.alga.it/, 24/06/2005 – Site da Alga, empresa especialista em juntas e aparelhos de apoio;

http://www.arcchip.cz/w09/w09_palomo.pdf (Palomo A., Blanco-Varela M.T., Puertas F, Fortes C. – Historic mortars: Characterization and durability. New tendencies for research);

http://www.astro.oma.be/SEISMO/TSOFT/tsoft.html, 24/05/2005 – Site do programa TSoft, para análise de séries temporais;

http://www.civil.ist.utl.pt/~luisg/, 06/06/2005 – Site do Prof. Luís Guerreiro, contendo os espectro de resposta do R.S.A. digitalizados;

http://www.cm-lisboa.pt/ – Site da Câmara Municipal de Lisboa, Fevereiro 2005;

http://www.construlink.com/, 17/06/2005 – Site da Construlink, portal da construção;

http://www.edwilson.org/, 11/06/2005 – Site de Ed Wilson, método de Fast Nonlinear Analysis;

http://www.epul.pt – Site da Empresa Pública de Urbanização de Lisboa, Maio 2002;

http://www.irc.nrc-cnrc.gc.ca/fulltext/mortar/paper8.pdf (9th Canadian Masonry Simposium / 9 CMS – 2000/, Maurenbrecher A.H.P., Trischuk K., Rousseau M.Z. – Rewiew of factors affecting the durability of repointing mortars for older masonry);

http://www.kinemetrics.com/, 23/05/2005 – Site da Kinemetrics Inc., fabricante de instrumentos relacionados com a sismologia;

http://www.lnec.pt/, Fevereiro 2005 – Site do Laboratório Nacional de Engenharia Civil;

http://www.nap.edu/openbook/0300903275X/html/145.html (CHSBM – 1982-2000/, Robinson G.C. – Characterization of bricks and their resistance to deterioration mechanisms);

http://www.taylordevices.com/, 14/06/2005 – Site da Taylor Devices, empresa especialista em dispositivos de amortecimento sísmico;

http://www.wikipedia.org/wiki/Cărămidă

Sunt pentru testul de aderenta, trebuie puse si la referinta.

Firmo JP. Fire protection systems for reinforced concrete beams strengthened with CFRP laminates. MSc thesis, Instituto Superior Técnico – Technical University of Lisbon; 2010 [in Portuguese].

TRIA. Passive fire protection of metallic structures, company brochure; 2001 [in Portuguese].

Bai Y, Keller T, Correia JR, Branco FA, Ferreira JG. Fire protection systems for building floors made of pultruded CFRP profiles – part 2: modeling of thermomechanical responses. Compos Part B 2010;41(8):630–6.

ISO 527. Plastics – determination of tensile properties. Part 1: general principles; part 5: test conditions for unidirectional fibre-reinforced plastic composites. Genčve: ISO; 2009.

Dias SJE, Barros JAO. Performance of reinforced concrete T beams strengthened in shear with NSM CFRP laminates. Eng Struct 2010;32(2):373–84.

Correia JR, Branco FA, Ferreira JG, Bai Y, Keller T. Fire protection systems for floors of buildings made of GFRP pultruded profiles – part 1: experimental investigations. Compos Part B 2010;41(8):617–29.

Correia JR. GFRP pultruded profiles in civil engineering: hybrid solutions, bonded connections and fire behavior. PhD Thesis. Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon; 2008.

Joăo P. Firmo, Joăo R. Correia, P. França. Fire behaviour of reinforced concrete beams strengthened with CFRP laminates: Protection systems with insulation of the anchorage zones. Composites: Part B 43 (2012) 1545–1556. SciVerse ScienceDirect, journal homepage: www.elsevier.com/locate/compositesb

pentru materiale de constructii – www.perta.pt sau www.tecnilab.pt

pentru pozele cu cetatea enisala de la inceput

-(www.univeur.org) (dupa reabilitare) – (www.directbooking.ro)

ASTM E2126 – 11. Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings.

Diskaya, H. (2007). Damage Assessment of 19th Century Traditional Timber Framed Structures in Istanbul, From Material to Structure – Mechanical Behaviour and Failures of the Timber Structures, ICOMOS IWC – XVI International Symposium, November 2007.

Dogangun A., Tuluk I.O., Livaoglu R., Acar R. (2006). Traditional wooden buildings and their damages during earthquakes in Turkey. Engineering Failure Analysis 13, 981–996

EN 1991-1-1 (2002). Eurocode 1: Actions on structures –part 1-1: General actions – Densities, self-weight. Imposed loads for buildings, commissions of the European Communities (CEN), Brussels, April 2002.

Ferreira, J. G., Teixeira M.J., Dutu, A., Branco, F., Gonçalves, A. (2012). Experimental Evaluation and Numerical Modelling of Timber Framed Walls. Experimental Techniques, Vol.36: 2.

Gonçalces A, Ferreira J., Guerreiro L, Branco F. (2011). Avaliação Experimental do Comportamento de Paredes de Edificios Pombalinos. Construlink Vol. 9 : 27.

Gülkan, P., Langenbach, R.( 2004). The earthquake resistance of traditional timber and masonry dwellings in Turkey. 13th World Conference on Earthquake Engineering Van-couver, B.C. No. 2297.

ISO 21581 (2010). Timber structures – Static and cyclic lateral load test methods for shear walls. New Delhi: Bureau of Indian Standards.

Krawinkler H., Parisi F., Ibarra L., Ayoub A. and Medina R. (2000). Development of a testing protocol for wood frame structures, Krawinkler. CUREE-Caltech Woodframe Project Rep., Stanford University, Stanford, California.

Kumar G. K., Kumar S. R. S., Kalyanaraman V.(2007). Behaviour of frames with Non -buckling bracings under earthquake loading. Journal of constructional steel Research 63.

Langenbach, Randolph (2007). From ‘Opus Craticium’ to the ‘Chicago Frame’: Earthqua-ke- Resistant Traditional Construction. International Journal of Architectural Heritage, 1: 1, 29 — 59.

Makarios, T., Demosthenous, M. (2006). Seismic response of traditional buildings of Lefkas Island, Greece. Engineering Structures 28,264–278.

Meireles H.; Bento R.(2010). Cyclic Behaviour of Pombalino Frontal Walls. Proceedings of the 14th European Conference on Earthquake Engineering (14ECEE), Ohrid, F.Y.R.O.Macedonia.

Redondo, E. González, Hernández-Ros, R. Aroca (2003). Wooden framed structures in Madrid domestic architecture of 17th to 19th centuries. Proceedings of the First Internati-onal Congress on Construction History 20th-24th January .

Timber framed wall buildings are seen all over Europe, especially in seismic regions, given its adequacy to resist earthquake (Diskaya, 2007; Dogangun, et al. 2006; Gulkan, 2004; Langenbach, 2007; Makarios and Demosthenous, 2006, Redondo, et al. 2003)

Vasco Peixoto de Freitas – “Transferencia de humidade em paredes de edificios” –teza de doctorat. Facultatea de inginerie – Universitatea din Porto-1992.

Heyman, J. (1995) – "The Stone Skeleton – Structural Engineering of Masonry Architecture". Cambridge University Press. Cambridge. U.K.

Heyman. J. (1996) – "Arches, Vaults and Buttresses – Masonry Structures and their Enginnering", Variorum Collected Studies Series, Hampshire, U.K.

Heyman. J. (1998) – "Mechanical Behaviour of Arches and Vaults", Proceedings of Structural Analysis of Historical Constructions II. Possibilities of Numerical and Experimental Trechniques, Barcelona, Spain.

Pegon, P.; Pinto, V. (1996) – "Seismic Study of Monumenal Structures – Structural Analysis, Modelling and Definition of Experimental Model", JRC – Elsa Report EUR 16387 EN. Ispra. Italia

Save, M. (1988) – "La Theorie des Charges Limites et Son Application aux Maconneries". Stable-Unstable, La Consolidation des Structures Anciennes, Leuven University Press, Belgique

"Official Recommendations on Uniform Color Spaces, Color Difference Equations, and Psychometric Color Terms," Supplement 2 to CIE Publication No. 15 (E-l.3.1) 1971, Colohmetry (incorporated into CIE Publication No. 15.2 (TC-1.3) 1986, Colorimetry, 2nd ed.), Bureau Central de la CIE. Paris. 1978. (Available from the U.S. National Committee, CIE, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MO)

(2) Hunter. R. S.. "Photoelectric Color Difference Meter." Journal of the Optical Society of America, Vol. 48. 1958.

(3) Chickering. K. D.. "Optimization of the MacAdam-Modified 1965 Friele Color Difference Formula," Journal of the Optical Society of America, Vol. 59. 1967.

(4) Robertson, A. R.. "The CIE 1976 Color-Difference Formulae." Color Research and Application, Vol. 2. 1977,

(5) Adams. E. Q., "X-Z Planes in the 1931 ICI System of Colorimetry." Journal of the Optical Society of America, Voi. 32. 1942.

(6) Nickerson. D., and Stultz. K. F., "Color Tolerance Specification," Journal of the Optical Society of America, Vol. 34. 1944.

(7) McLaren. K., "The Adams-Nickerson Colour-Difference Formula." Journal of the Society of Dyers and Colourists, Vol. 86.1970.

(8) McLaren. K., and Taylor. P. F., "The Derivation of Hue-Difference Terms from CIELAB Coordinates." Color Research and Application. Vol. 6. 1981.

(9) McLaren. K., "CIELAB Hue-Angle Anomalies at Low Tristimulus Ratios," Color Research and Application. Vol. 5. 1980.

(10) Chickering. K. D., "FMC Color-Difference Formulas: Clarification
Concerning Usage." Journal of the Optical Society of America. Vol.
61. 1971,

(11) MacAdam. D. L, "Specification of Small Chromaticity Differences," Journal of the Optical Society of America, Vol. 33. 1943.

(12) "Manufacturers Council on Color and Appearance Collaboralive Reference Program for Color and Color Difference." Collaborative Testing Services. Inc., McLean, VA.

(13) Billmeyer. F. W., Jr.. and Hemmendinger. H., "Instrumentation for Color Measurement and its Performance." in Golden Jubilee of Colour in the CIE. Society of Dyers and Colourists. Bradford. England. 1981.

(14) Billmeyer, F. W., Jr., and Alessi. P. J., "Assessment of Color-Measuring Instruments." Color Research and Application, Voi. 6. 1981.

D 1729 Practice for Visual Evaluation of Color Differences of Opaque Materials

D3964 Practice for Selection of Coating Specimens for Appearance Measurements
E 179 Guide for Selection of Geometric Conditions for Measurement of Reflection and Transmission Properties of Materials
E 284 Terminology of Appearance
E 308 Practice for Computing the Colors of Objects by Using the CIE System

D 2244 – 93 “Standard test method for calculation of color differences from instrumentally measured color coordinates” ASTM Standards

Aceste cursuri sunt in referinte dar nu sunt si in bibliografie

João Ferreira si Fernando Branco – “Plano de inspecção e diagnóstico; Técnicas de diagnóstico e de manutenção” , Curs de formare profesionala, 25-26 iunie 2012, Institutul Superior Tehnic, Lisabona.

João Ferreira si Fernando Branco – “Análise experimental e observação de estruturas; Transdutores e aquisição de dados” , Curs de formare profesionala, ianuarie 2008, Institutul Superior Tehnic, Lisabona.

CAPITOLUL 5

Concluzii

Lucrarile de interventie asupra planseelor cu bolti sunt lucrari de inalta complexitate, care in contextul exigentelor prevazute de legea 422 / 2001 trebuie sa pastreze substanta istorica si componentele artistice. Studiile si cercetarile efectuate au pus in evidenta abordarea a doua aspecte, si anume lucrari de conservare necesare a fi considerate atunci cand evaluarea calitativa pune in evidenta faptul ca elementul structural poseda capacitatea portanta necesara iar nonconformitatile constatate pot fi excluse prin interventii asupra parametrilor de comportament ai materialului constitutiv – caramida si mortar. Aceste metode si tehnici au fost detaliate in cadrul capitolului 3 al prezentei lucrari, ele gasindu-si o larga aplicabilitate in special la cladirile de patrimoniu care au fost bine intretinute.

Tehnica de interventie asupra materialului constitutiv cat si metoda utilizata este dependenta de parametrii de comportament a fiecarui material component, de calitatea materialului si de conditiile de exploatare. Tehnicile calitative se bazeaza pe insertia in structura materialului constitutiv a unor materiale capabile de a creste rezistenta suprafetei de contact cu mediul inconjurator, de a mari compactitatea, de a elimina friabilitatea, de a limita posibila depreciere progresiva cauzata de mediul ambiant in principal (umiditati, temperaturi, s.a.).

Cunoasterea structurii materialului, a compozitiei acestuia este deosebit de importanta in stabilirea compozitiei peliculelor sau a penetrarilor care se fac in componentele structurale si care au drept scop limitarea degradarilor, cresterea rezistentei suprafetei in contact cu mediul.

Studiile si cercetarile efectuate in cadrul acestui referat au pus in evidenta si un alt aspect deosebit de important – aspectul legat de necesitatea cresterii capacitatii portante a planseelor din bolti de caramida. Pentru structurile analizate s-a constatat ca nu in putine situatii planseele din bolti au fost avariate de unul din factorii enumerati mai sus sau de factorii sinergici cum ar fi :

depasirea incarcarii pe planseu;

modificari artizanale aduse planseului;

actiunea umiditatii;

tasari diferentiate;

actiunea seismica care a distrus legatura dintre componentele orizontale si cele verticale, s.a.

In astfel de situatii rolul restauratorului structurist pare a fi deosebit de important, motivat de faptul ca prin lucrarile de interventie nu trebuie alterata substanta istorica, conformatia sau arhitectura elementului. In acest sens doctorandul studiaza o bogata literatura de specialitate, aplicandu-le pe o parte in studiile de caz rezolvate iar metodele propuse in cadrul referatului sunt metode si tehnici de crestere a capacitatii portante, crestere a rigiditatii fara a se interveni in campul boltilor si in campul arcelor, ci numai in spatiul tehnic de sub cota pardoselii cladirilor.

Cu toate ca la ora actuala in Romania nu exista un program de calcul care sa cuantifice in mod realist imbunatatirea conlucrarii elementelor structurale prin introducerea elementelor de tipul diagonalelor sau prin rigidizarea unor nervuri, totusi studiile si cercetarile efectuate mi-au permis adaptarea unui program de calcul, utilizat pe o scara larga in universitatile din Italia, la planseele noastre tip bolta, cu caracteristicile geometrice proprii si cu parametrii mecanici si de comportament specifici zonei de SE obtinand rezultate ce evidentiaza faptul ca prin masurile considerate sunt imbunatatite substantial criteriile de comportare si conlucrare a planseelor si totodata o importanta crestere a rigiditatii ca element a asigurarii sistemului de saiba a planseului.

In cadrul etapei urmatoare intentionez sa realizez solutia data in practica in laboratorul din cadrul Institutului Tehnic Superior din Lisabona, cu urmarirea rezistentei componentelor introduse pana la cuantificarea colapsului.

Totodata intentionez sa elaborez tehnologii specifice acestor categorii de lucrari care sa poata fi incluse intr-un normativ de consolidare / reabilitare si conservare a componentelor structurale a constructiilor de patrimoniu. Voi urmari dezvoltarea unor tehnologii si materiale compatibile acestor structuri pentru a realiza o gama diversificata de solutii de interventie bazata pe evaluarea calitativa.

Carti de adaugat la bibliografie

Bibliografie

1. C. Dragomir – Influenta fenomenului de amplificare dinamica asupra raspunsului seismic al constructiilor din zidarie, Teza de doctorat U.T.C.B., Bucuresti 25 ianuarie 2008.

2. LESSLOSS, Report No. 2007/04 – Guidelines for Seismic Vulnerability Reduction in the Urban Environment.

3. *** ISOMAT – Building quality. www.isomat.net. Fise tehnice materiale ISOMAT.

4. *** SIKA Romania SRL – Prospecte si fise tehnice.

Autor:
dr. ing. Claudiu Sorin DRAGOMIR, INCERC Bucuresti

Dragomir Claudiu Sorin – „Protectia constructiilor din zidarie la actiuni seismice”, Revista Constructiilor nr.55 decembrie 2009 pg.76

Legaturi intre plansee si zidarie cu tiranti metalici de la constructii de patrimoniu, studiate in cadrul stagiului de cercetare de la IST- din Lisabona

João Ribeiro Correia; Jorge de Brito – “ Paredes de alvenaria de tijolo de barro vermelho” , IST 2003– Portugalia.

João Mascarenhas Mateus – “ Tecnicas Tradicionais de Construção de Alvenarias” , editura Livros Horizonte 2002 – Portugalia.

Antonio Sousa Gago; Gonçalo Justino Antunes – “Estudo das Patologias Estruturais da Aboboda da Igreja Matriz de Bucelas” , ICIST 2009 – Portugalia;

Vítor Cóias – “ Inspecções e Ensaios na Reabilitacao de Edificios” , editura IST Press 2005 – Portugalia.

Antonio Sousa Gago; António Lamas; João Azevedo – “ Análise Estrutural da Abóbada da Igreja de S. Francisco em Évora” , ICIST 2001 – Portugalia;

Vítor Cóias – “ Reabilitação Estrutural de Edifícios Antigos” , Argumentum, GECoRPA 2007 – Portugalia

Christopher Hall and William D. Hoff – “ Water Transport in Brick, Stone and Concrete” , editura Spon Press 2002– Anglia.

Paolo Rocchi – “ Il restauro delle costruzioni in muratura. Problemi metodologia e tecniche di consolidamento” , editura Kappa 1980– Italia.

Fernando Farinha da Silva Pinho – “ Sistematização do estudo sobre paredes de edifícios antigos” , IST 1995 teza de masterat– Portugalia.

Joao Appleton – “Reabilitacao de edificios antg; Patologias e tecnologias de intervencao” , editura Orion 2003-Portugalia

Adelaide Catarina Franco Gaspar Paiva Gonçalves – “ Reabilitação de paredes de alvenaria” , IST 2007 teza de masterat– Portugalia.

António Manuel Candeias de Sousa Gago – “ Análise Estrutural de Arcos, Abóbadas e Cúpulas” , IST 2004 teza de doctorat– Portugalia

George Taranu – “Consolidarea arcelor si boltilor din zidarie cu materiale compozite la monumentele istorice” , Iasi –teza de doctorat 2009

Joaquim Gil Carvalho Cardoso – “ Reforço sísmico de alvenaria tradicional com faixas de GFRP e ancoragens. Ensaios de aderência e modelo de cálculo.” , IST 2008 teza de masterat– Portugalia.

Ferreira, J. G., Teixeira M.J., Dutu, A., Branco, F., Gonçalves, A. – “ Experimental Evaluation and Numerical Modelling of Timber Framed Walls”. Experimental Techniques Vol.36: 2. 2012

Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012

Ana Maria Gonçalves, Joao Gomes Ferreira, Luis Guerreiro, Fernando Branco – “ Experimental characterization of Pombalino “frontal” wall cyclic behaviour” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012

Vasco Peixoto de Freitas – “Transferencia de humidade em paredes de edificios” –teza de doctorat. Facultatea de inginerie – Universitatea din Porto-1992.

Gramescu Ana Maria, Barbu Daniela A.M. – “Repararea si consolidarea constructiilor”, editura Agir Bucuresti 2008

Bibliografie

1. C. Dragomir – Influenta fenomenului de amplificare dinamica asupra raspunsului seismic al constructiilor din zidarie, Teza de doctorat U.T.C.B., Bucuresti 25 ianuarie 2008.

2. LESSLOSS, Report No. 2007/04 – Guidelines for Seismic Vulnerability Reduction in the Urban Environment.

3. *** ISOMAT – Building quality. www.isomat.net. Fise tehnice materiale ISOMAT.

4. *** SIKA Romania SRL – Prospecte si fise tehnice.

Autor:
dr. ing. Claudiu Sorin DRAGOMIR, INCERC Bucuresti

Dragomir Claudiu Sorin – „Protectia constructiilor din zidarie la actiuni seismice”, Revista Constructiilor nr.55 decembrie 2009 pg.76

Legaturi intre plansee si zidarie cu tiranti metalici de la constructii de patrimoniu, studiate in cadrul stagiului de cercetare de la IST- din Lisabona

João Ribeiro Correia; Jorge de Brito – “ Paredes de alvenaria de tijolo de barro vermelho” , IST 2003– Portugalia.

João Mascarenhas Mateus – “ Tecnicas Tradicionais de Construção de Alvenarias” , editura Livros Horizonte 2002 – Portugalia.

Antonio Sousa Gago; Gonçalo Justino Antunes – “Estudo das Patologias Estruturais da Aboboda da Igreja Matriz de Bucelas” , ICIST 2009 – Portugalia;

Vítor Cóias – “ Inspecções e Ensaios na Reabilitacao de Edificios” , editura IST Press 2005 – Portugalia.

Antonio Sousa Gago; António Lamas; João Azevedo – “ Análise Estrutural da Abóbada da Igreja de S. Francisco em Évora” , ICIST 2001 – Portugalia;

Vítor Cóias – “ Reabilitação Estrutural de Edifícios Antigos” , Argumentum, GECoRPA 2007 – Portugalia

Christopher Hall and William D. Hoff – “ Water Transport in Brick, Stone and Concrete” , editura Spon Press 2002– Anglia.

Paolo Rocchi – “ Il restauro delle costruzioni in muratura. Problemi metodologia e tecniche di consolidamento” , editura Kappa 1980– Italia.

Fernando Farinha da Silva Pinho – “ Sistematização do estudo sobre paredes de edifícios antigos” , IST 1995 teza de masterat– Portugalia.

Joao Appleton – “Reabilitacao de edificios antg; Patologias e tecnologias de intervencao” , editura Orion 2003-Portugalia

Adelaide Catarina Franco Gaspar Paiva Gonçalves – “ Reabilitação de paredes de alvenaria” , IST 2007 teza de masterat– Portugalia.

António Manuel Candeias de Sousa Gago – “ Análise Estrutural de Arcos, Abóbadas e Cúpulas” , IST 2004 teza de doctorat– Portugalia

George Taranu – “Consolidarea arcelor si boltilor din zidarie cu materiale compozite la monumentele istorice” , Iasi –teza de doctorat 2009

Joaquim Gil Carvalho Cardoso – “ Reforço sísmico de alvenaria tradicional com faixas de GFRP e ancoragens. Ensaios de aderência e modelo de cálculo.” , IST 2008 teza de masterat– Portugalia.

Ferreira, J. G., Teixeira M.J., Dutu, A., Branco, F., Gonçalves, A. – “ Experimental Evaluation and Numerical Modelling of Timber Framed Walls”. Experimental Techniques Vol.36: 2. 2012

Ana Maria Gonçalves, João G. Ferreira, L. Guerreiro, F. Branco – “ Seismic retrofitting of Pombalino “frontal” walls” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012

Ana Maria Gonçalves, Joao Gomes Ferreira, Luis Guerreiro, Fernando Branco – “ Experimental characterization of Pombalino “frontal” wall cyclic behaviour” , 15WCEE Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2012

Vasco Peixoto de Freitas – “Transferencia de humidade em paredes de edificios” –teza de doctorat. Facultatea de inginerie – Universitatea din Porto-1992.

Gramescu Ana Maria, Barbu Daniela A.M. – “Repararea si consolidarea constructiilor”, editura Agir Bucuresti 2008