Aeronautica	Comunicatii	Constructii	Electronica	Navigatie	Pompieri
	Tehnica mecanica

Constructii

Index » inginerie » Constructii
» Expertiza tehnica pentru evaluarea nivelului de protectie la incarcari gravitationale si la actiuni seismice pentru imobilul de birouri 'Building"

Expertiza tehnica pentru evaluarea nivelului de protectie la incarcari gravitationale si la actiuni seismice pentru imobilul de birouri 'Building"

  Nivelul apei subterane a fost intalnit in stratul de nisip cu pietris la adancimi de 78 m (la cotele +73+74), remarcandu-se o tendinta de scadere spre sud (Str.Stirbei Voda), odata cu coborarea cotei terenului natural.

În stratul de nisip fin s-a intalnit o a doua panza acvifera, cu caracter ascensional, al carei nivel piezometric se stabilizeaza la aproximativ aceleasi cote ca si stratul acvifer din suprafata.

Probele de apa subterana recoltate au indicat o slaba agresivitate sulfatica si carbonica fata de betoane si agresivitate fata de metale.(Mündlein)

Stabilirea incarcarilor si a sarcinii seismice

Incarcarile s-au evaluat avand in vedere normativele in vigoare, precum si temele elaborate de catre toate specialitatile implicate.

- Incarcari permanente

Incarcarile permanente luate in calcul la verificarea si dimensionarea elementelor structurale:

greutatea proprie a elementelor de rezistenta

- Incarcari cvasipermanente din

incarcari din instalatii (electrice, sanitare, termice)

- Incarcari variabile

incarcarea data de zapada

incarcarea data de vant

utile

Stabilirea incarcarii seismice s-a facut in conformitate cu punctul 4.5.3.2.2 din P 100-1/2004

F_cod = γ_I S_d (T₁) m λ

in care:

γ_I - factor de importanta -expunere al constructiei 1,2

S_d (T₁) - ordonata spectrului de raspuns de proiectare corespunzatoare perioadei fundamentale

T₁ - perioada proprie fundamentala de vibratie a cladirii

m - masa totala a cladirii calculata ca suma a maselor de nivel m_i conform notaliilor din anexa C

λ - factor de corectie care tine seama de contributia modului propriu fundamental

- λ = 0.85 daca T₁ ≤ T_c si cladirea are mai mult de doua niveluri

- λ = 1.00 in celelalte situatii.

Reglementari tehnice utilizate la data proiectarii initiale

Legea 10/1995, modificata in anul 2001, privind calitatea lucrarilor de constructii;

Ordonanta guvernului nr. 20/1994, privind punerea in siguranta a fondului construit;

HG nr. 26/1994- Regulament privind urmarirea comportarii in exploatare, interventiile in timp si post-utilizare a constructiilor;

Ordinul 77/N/1996 al MLPAT - Îndrumator de aplicare a prevederilor Regulamentului de

verificare si expertizare tehnica de calitate a proiectelor si executiei lucrarilor de constructii;

Normativul P100-92 - Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social culturale, agrozootehnice si industriale;

Ordinul 77/N/1996 - Completarea si modificarea cap. 11 si 12 din normativul P100.

P100-1/2004 Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social culturale, agrozootehnice si industriale.

STAS 10101/1-87 Actiuni in constructii, greutati tehnice si incarcari pemanente;

STAS 10101/2A1-87 Actiuni in constructii, incarcari tehnologice din exploatarea pentru constructii civile si industriale;

STAS 10101/21-90 Actiuni in constructii, incarcari date de zapada;

STAS 10107/0-90 Calculul elementelor structurale din beton, beton armat si beton precomprimat;

STAS 10108/0-78 Calculul si dimensionarea structurilor metalice;

STAS 9330-84 Îmbinari cu suruburi de inalta rezistenta;

C150-99 verificarea imbinarilor sudate.

CR.3,01.1 Normativ privind prescriptiile generale de proiectare.

P85-99 Instructiuni tehnice pentru proiectarea constructiilor cu pereti structurali din beton armat;

NE012-99 Cod de practica pentru executarea lucrarilor de beton, beton armat si beton precomprimat;

Verificarea prin calcul a elementelor de constructii metalice si a imbinarii acestora.

NP007-1997 Normativ pentru proiectarea structurilor in cadre din beton armat;

C169-88 Normativ pentru executarea lucrarilor de terasamente pentru realizarea fundatiilor constructiilor civile si industriale;

STAS 8924/1-87 Masuratori terestre. Trasarea pe teren a constructiilor civile, industriale si agrozootehnice;

P106 - 85 Instructiuni pentru proiectarea si executarea baretelor pentru fundarea constructiilor;

STAS 2561/4-90 Teren de fundare. Piloti forati de diametru mare. Prescriptii generale de proiectare, executie si receptie;

NP112-04 Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directa.

NP113-04 Normativ privind proiectarea, executia, monitorizarea, si receptia peretilor ingropati

NP045-2000 Încercare in teren a pilotilor de proba

GE-029-97 Ghid practic privind tehnologia de executie a pilotilor pentru fundatii;

STAS 1242/1-89 Teren de fundare. Principii generale de cercetare;

STAS 2745-90 Teren de fundare. Urmarirea tasarii constructiilor prin metode topometrice;

P133-99 Instructiuni tehnice pentru urmarirea comportarii in timp a constructiilor;

NP-082-04 Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni supra constructiilor. Actiunea vantului.

NP-033-99 Cod de proiectare pentru constructii din beton armat cu armatura rigida.

Descrierea structurii

Cladirea analizata a fost modelata cu 4 niveluri subterane (cota pardoselii ultimului subsol fiind - 13.60 m), parter (cota finita ± 0.00 m in zona din afara turnului, respectiv + 1.40 m, in zona turnului) si 18 etaje. La partea superioara cladirea se continua pe inaltimea aproximativa a unui nivel curent, dar acest ultim asa-zis nivel nu are rol functional, numai o zona restransa in plan - zona nucleului central- fiind destinata camerei troliului, centralei termice si altor destinatii tehnice. Se ajunge ca la cornisa structura sa aiba o inaltime de 74.50 m.

Subsolurile au forma data de configuratia proprietatii (incinta se realizeaza pe 95% din proprietate), aproximativ trapezoidala, una din laturi, respectiv cea dinspre strada Berthelot fiind rotunjita (conform curbei descrise de intersectia strazilor Luterana si Berhelot).

Suprastructura este un turn de forma quasi-dreptunghiulara, retras catre zona sudica a proprietatii, cu dimensiunile 22.10 x 42.35 m si o suprafata desfasurata a nivelului de cca. 903 m2. Suprafata bruta totala desfasurata a suprastructurii este de cca. 16900 m2, iar suprafata neta cca.14550 m2 (au fost scazute golurile pentru elevatoare, ghene, etc.)

Partea supraterana (suprastructura) are o structura de rezistenta duala, alcatuita din cadre cu stalpi din beton armat cu armatura rigida si grinzi din otel pe directiile principale si un nucleu central de beton armat cu armatura rigida. Grosimea peretilor este 60 cm, exceptie facand peretii din axele 2 si 4 care au o grosime de 65 cm. Cadrele sunt completate cu panouri de contravantuire, dispuse sa echilibreze distributia rigiditatilor, nervuri secundare metalice intre grinzile principale si placi de beton armat de 13 cm grosime. Din conditii de rezistenta dar si din conditie de protectie la foc stalpii metalici au fost"imbracati" in beton armat cu dimensiunile de 75 x 75 cm, devenind astfel stalpi BAR. Structura de rezistenta este deci una mixta..

Armatura rigida de bulb din intersectiile si colturile nucleului central a fost realizata din profile HD 400 x 421, care de la etajul 8 se transforma in profile HD 400 x 314 iar de la etajul 16 in HD 400 x 187. Exceptie fac profilele din colturile nucleelor care la baza vor fi HD 400 x 634, apoi reducandu-se in trepte la HD 400 x 421, HD 400 x 314, HD 400 x 237 si HD 400 x 187. Din punct de vedere al armarii nucleului central, la baza, in carcasele din jurul profilelor metalice armatura longitudinala va fi Φ32 mm, iar in camp Φ20 si Φ25mm.

Stalpii propriu-zisi, in numar de 9 in suprastructura, au fost realizati din cate doua profile HE 500A, dispuse in "cruce de Malta" si imbracati in beton armat cu dimensiuni de 75 x 75 cm armat cu cate 12 Φ 25 si etrieri Φ12/100 mm.

În axul 5 pe primele doua nivele stalpii se transforma in stalpi diagonali (contravantuiri) realizati din teava patrata 400x400x30 mm.

Stalpii metalici au fost montati tronsonati pe cate doua nivele de suprastructura, imbinarea facandu-se la jumatate de etaj. Stalpii s-au uzinat impreuna cu capetele de grinzi, urmarindu-se ca asamblarea la santier sa se realizeze in solutie bulonata. Tipul de imbinare grinda stalp este incastrare cu transmitere totala de moment.

A fost gandit un sistem de contravantuiri verticale destinat sa preia o parte din sarcinile orizontale, in acord cu normele de proiectare in vigoare dar si cu cerintele arhitecturale formulate de catre proiectantul de arhitectura. Totusi, ponderea acestora in preluarea sarcinii seismice este mica, iar dispunerea lor este justificata pentru contracararea efectelor de torsiune.

Schema structurala propusa confera structurii o comportare dinamica buna, cu diferente minime intre centrul maselor si centrul de rasucire, deci cu efecte torsionale reduse. În acelasi timp s-a asumat o buna ductilitate a structurii, in special prin prevederea prin solutia BAR adoptata care confera curbe histeretice ample. De asemenea, detaliile de imbinarea grinda stalp sunt concepute sa asigure o buna disipare de energie, cu zona plastificabila conceputa special, la o distanta suficienta de nod.

Dupa directia transversala au fost prevazute 2 contravantuiri de fatada, dispuse in axele A si E, care sunt contravantuiri cu diagonale prinse centric, in forma de X, dispuse pe cate patru nivele.

Dupa directia longitudinala a fost dispus 1 panou de contravantuire, in axul 5, care de asemenea este o contravantuire cu diagonale prinse centric, in forma de X, dispuse pe cate opt nivele, intre axele B si D.

Atat diagonalele din contravantuirile metalice de fatada (cu exceptia primelor doua nivele, exceptie mai sus amintita) cat si cele care sunt introduse in peretii BAR au fost realizate din profile HEM 240, HEB 240, HEB 180 diferentiate pe inaltimea structurii.

Structura de rezistenta orizontala este realizata din plansee amplasate intre nucleul central si elementele verticale de contur. S-a urmarit o solutie de planseu pe cat posibil usoara, pentru limitarea greutatii si deci a sarcinii seismice de calcul. În acelasi timp insa s-a dorit realizarea unei contravantuiri in plan orizontal de tip saiba, care sa asigure conlucrarea intre elementele verticale sub sarcini orizontale. Planseul este realizat din tabla cutata cu suprabetonare, caz in care grosimea stratului de beton de 13 cm, grosime considerabila dar justificabila daca avem in vedere deschiderile ca si faptul ca tabla cutata nu trebuie luata in calcul la preluarea incarcarilor gravitationale. Aceasta este o prevedere romaneasca si are la baza considerente legate de protectia la foc. Prin urmare, armatura de la partea inferioara a placii trebuie sa i se asigure un brat de parghie suficient de mare. Între grinzile principale sunt dispuse nervuri secundare metalice amplasate la interax de 1.95 m, prinse articulat de grinzile principale. Pentru nervurile secundare s-au folosit in general profile IPE 450 A. Exceptie face planseul de terasa care suporta incarcari considerabile date de centralele termice si de ventilatie. De remarcat ca pentru unele profile hotaratoare a fost nu starea limita de rezistenta ci starea limita de exploatare normala, respectiv verificarea de sageata. Dispozitia profilelor a fost gandita pe de o parte in raport cu incarcarile pe care le preiau, cu solicitarile pe care trebuie sa le transmita incarcarilor verticale si in general, in raport cu configuratia cladirii.

Structura de rezistenta a subsolului este realizata prin continuarea sub cota + 1.40m (cota pardoselii parterului in zona turnului) a elementelor principale suprastructura, respectiv a nucleului a caror pereti pastreaza dimensiunile din suprastructura.

Stalpii din suprastructura din axele A si E sunt rezemati direct pe grinda de coronament a peretelui mulat, dar ei sunt incastrati numai in grinda de coronament care are dimensiuni 80 x 180 cm, in general, dar in cazul axelor A si E, intre 2 si 5, ea se continua prin pereti de aceeasi grosime pana la cota +1.20 m (cota placii de peste subsol, in zona turnului), ajungand astfel la inaltimi de 3.25 si chiar 5.05 m. Ceilalti stalpi, respectiv cei trei din axul 5, la intersectiiile cu axele B, C si D transfera incarcarile prin intermediul diagonalelor din primele doua nivele supraterane in patru stalpi de infrastructura.

În plus, fata de stalpii din suprastructura, in infrastructura apar 18 stalpi care sustin planseele de subsol si sunt dispusi in zona de subsol fara corespondenta in suprastructura. Acestia sunt rezolvati tot in solutie BAR, profilele metalice avand HD 400x421 si HD 400x314.

Pe contur planseele reazema pe peretele mulat prin intermediul unor dinti de cca 1 m lungime care intra cca. 20 cm in peretele mulat. Practic la introducerea carcaselor din peretii mulati, acestea au fost prevazute cu cutii de polistiren, dispuse in zonele de plansee, acolo unde s-au creat dintii de planseu. Zonele de polistiren sunt mai inalte decat grosimea de 35 cm a planseelor, masura dispusa pentru contracararea abaterilor de la pozitie in timpul forarii si betonarii peretilor mulati. Dintii au fost dispusi in zonele de capat ale panourilor, adica acolo unde s-au montat elementele de rost.

Dupa realizarea incintei de pereti mulati si a lucrarilor de terasamente aferente (injectii, epuismente, etc.), de pe aceasta platforma de lucru (realizata la cota terenului natural s-au turnat pilotii impreuna cu bazele profilelor metalice verticale ce s-au solidarizat cu carcasele de armatura ale pilotilor. Grinda de coronament s-a realizat din beton armat si are o inaltime de 1.80m. Deoarece terenul prezinta diferente de nivel de pana la 1.75m de la un capat la celalalt al incintei, dorindu-se o rezolvare simpla, grinda de coronament s-a turnat la nivele diferite.

La executia peretilor mulati, in carcase s-au lasat cutii de polistiren, la adancimi corespunzatoare cotelor de plansee (planseul reazema cu dinti de cca. 80cm-1.00 m pe peretele mulat, iar legatura pe care se conteaza este de tip articulatie).

Planseele reazema pe contur pe peretele mulat, iar la interior pe stalpii metalici ai constructiei, stalpi care in faza finala s-au protejat la foc printr-o camasa de beton armat. Planseele de subsol lucreaza astfel ca plansee dala cu grosimea de 35 cm. De asemenea, in jurul nucleului central planseul rezema prin intermediul unor console metalice orizontale, betonate odata cu peretii.

Pentru preintampinarea fenomenului de poansonare in dreptul rezemarilor s-au proiectat capiteluri metalice, in grosimea planseului de beton armat.

Planseele de subsol s-au realizat succesiv de sus in jos, incepand cu cel de la cota - 1.78 m, care acopera numai o mica parte din infrastructura. Apoi s-a inceput sapatura pentru primul nivel de subsol. Dupa efectuarea sapaturii (cota sapaturii este de fapt 40cm sub cotele superioare ale diverselor zone de ale planseului peste subsolul 2, respectiv 40 cm sub - 2.80, -4.35, -4.70), s-a nivelat.

Grinzile metalice ale nucleului s-au montat odata cu realizarea fiecarui planseu dala desi acesta din urma nu reazema in faza initiala pe aceste grinzi ci pe o structura metalica provizorie.

8.3. Descriere analiza de calcul

Calculul s-a efectuat cu ajutorul programului AXIS VM10 considerandu-se valorile incarcarilor conform normelor in vigoare la data efectuarii expertizei (februarie 2012).

Evaluarea prin calcul s-a efectuat conform metodologiei 2 (P100-3/2008) considerand coeficientul q=1.

Fata de reglementarile tehnice considerate in proiectarea structurii de catre proiectantul initial s-au considerat suplimentar urmatoarele normative:

NP112-04 -Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directa;

NP 082-2004 Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului.

CR 2-1-1.1-2005Cod de proiectare a constructiilor cu pereti structurali de beton armat

CR 0-2005 Cod de proiectare. Bazele proiectarii structurilor in constructii

CR 1-1-3-2005 Cod de proiectare. Evaluarea actiunii zapezii asupra constructiilor

P 100-1/2006 Cod de proiectare seismica prevederi de proiectare pentru cladiri

In analiza s-a considerat structura intreaga : infrastructura cu cele patru subsoluri si suprastructura.

Radierul s-a considerat ca este sustinut de un mediu elastic cu caracteristicile descrise in studiul geotehnic conform stratificatiei iar pilotii s-au luat in calcul cu proprietatile determinate prin incercarile din faza executiei descrise mai jos.

Încarcarile au fost efectuate de I.S.P.I.F. Bucuresti, pe baza temei intocmite de proiectantul de rezistenta (S.C. Popp&Asociatii S.R.L.) pe doi pilotii din lucrare avand diametrul d=88cm si fisa activa l'=15,85m, executati sub protectia noroiului de foraj si injectati in baza.

Pilotii au fost betonati intre cotele absolute +50,01 si +65,86, continuitatea pana la nivelul platformei de lucru (aproximativ +79,40) fiind asigurata cu un tub metalic prelungitor cu diametrul exterior de 610 mm, separat de suprafata laterala a forajului prin noroiul bentonitic mentinut deasupra cotei +65,86. În acest fel s-a reprodus modul de conlucrare a pilotilor cu terenul de fundare in conditii asemanatoare celor din fundatia constructiei.

Conform prevederilor normativului NP 045-2000, rezultatele incercarilor pe piloti mentionati (d=88 cm) au putut fi extrapolate pentru piloti executati prin acelasi procedeu, cu diametrul cel mult de doua ori mai mare (deci al pilotilor cu d=15.0 m) .

Încarcarile de proba la sarcini axiale de compresiune, aplicate in trepte stabilizate in timp, saurealizat conform cerintelor indicate in NP 045-2000 pentru nivelul de calitate N3.

Încarcarea pilotilor a fost condusa pana la o forta Q max=5000 kN, superioara capacitatii portante rezumate prin calculul in situatia cea mai defavorabila pentru piloti (executia excavatiei la cota finala +65,45). La aceste incarcari (Q max = 5000kN ) nu s-a atins pentru nici unul din pilotii de proba, capacitatea portanta critica Qcr definita in NP 045-2000.

Diagramele de incarcare-tasare obtinute sunt caracteristice pilotilor forati, prezentand doua portiuni cvasiliniare. Limita primei portiuni liniare se situeaza in domeniul de incarcari Qf =27002800 kN si corespunde epuizarii rezistentei pe suprafata laterala a pilotului. Tasarile masurate la aceste incarcari s=7.8 mm, corectate cu deformatia tubului mecanic prelungitor Δl=3,5 mm, conduc la tasari efective ale corpului din beton al pilotului s'=s-Δl=3,54,5 mm.

Pe baza valorii fmed se poate obtine valoarea de calcul a capacitatii portante la smulgerea pilotului cu d=88cm (fara greutatea proprie a pilotului ) utilizand coeficientii partiali prevazuti in STAS 2561/3-90.

Rsm k m Qf= 0,7x0,6x2700=1100 kN

Extrapolarea datelor obtinute asupra pilotilor principali din lucrare, avand d=1,50 m si l'=15,40 m permite determinarea incarcarii limita la compresiune Qlim a acestor piloti (Qlim fiind o valoare inferioara, deci acoperitoare, in raport cu incarcarea critica Qcr definita in NP 045-2000 siSTAS 2561/3 -90):

Valoarea de calcul a capacitatii portante la smulgerea pilotului cu d=1,50 m (excluzand greutatea proprie a pilotului), rezulta conform STAS 2561-3/90:

R k m Q crsm=0,7x0,6x3,14x1,5x15,40x62=1900 kN

Datele prezentate mai sus demonstreaza ca valorile capacitatii portante evaluate prin calcul in faza de proiectare (pe baza caracteristicelor geotehnice ale straturilor - conform STAS 2561/3-90) si acceptate in dimensionarea infrastructurii constructiei, sunt inferioare valorilor obtinute pe baza incercarilor, dupa cum urmeaza:

- pentru pilotii cu d=88 cm:

. la compresiune axiala, R=3800kN<5000kN;

. la smulgere, Rsm=750kN<1100kN;

- pentru pilotii cu d=1,50 m:

. la compresiunea axiala, R= 9000kN<11.200kN;

Tasarea medie probabila a radierului pilotat a rezultat prin calcul (metoda "fundatiei echivalente" - STAS 2561/3-90): s ≈ 4cm, valoare corespunzand stadiului de exploatare a constructiei in gruparea fundamentala.

Deformatiile induse de aceasta tasare in fundatiile constructiilor existente in vecinatate (Catedrala Sf.Iosif, Calvineum) se situeaza cu mult sub limitele admise de norme (STAS 3300/2-90) chiar pentru constructii neadaptate in mod special (pe zidarie nearmata), asa cum se detaliaza in Studiul de impact.

Stabilirea clasei de risc a constructiilor

Evaluarea sigurantei seismice si incadrarea in clasele de risc seismic se face pe baza a trei categorii de conditii care fac obiectul investigatiilor si analizelor efectuate in cadrul evaluarii conform P100-3/2008.

Pentru orientarea in stabilirea deciziei finale privitoare la siguranta structurii (inclusiv in ceea ce priveste incadrarea in clasa de risc a constructiei) si la lucrarile de interventie necesare, masura in care cele trei categorii de conditii sunt indeplinite, este cuantificata prin intermediul a trei indicatori, care sunt:

- gradul de indeplinire a conditiilor de conformare structurala si alcatuire a elementelor structurale si a regulilor constructive pentru structuri care preiau efectul actiunii seismice. Acesta se noteaza cu R1 si se denumeste prescurtat gradul de indeplinire a conditiilor de alcatuire seismica;

- gradul de afectare structurala, notat cu R2, reprezinta o masura a degradarilor structurale produse de actiunea seismica si de alte cauze;

- gradul de asigurare structurala seismica, notat cu R3, reprezinta raportul intre capacitatea si cerinta structurala seismica, exprimata in termeni de rezistenta in cazul utilizǎrii metodologiilor de nivel 1 si 2 .

Valorile celor trei indicatori se asociaza cu o anumita clasa de risc si orienteaza expertul tehnic in stabilirea concluziei finale privind raspunsul seismic asteptat si incadrarea intr-o anumita clasa derisc seismic, precum si in stabilirea deciziei de interventie.

Stabilirea riscului seismic pentru o anumita constructie se face prin incadrarea acesteia intr-una din urmatoarele patru clase de risc:

Clasa Rs I, din care fac parte constructiile cu risc ridicat de prabusire la cutremurul de proiectare corespunzator starii limita ultime;

Clasa Rs II, in care se incadreaza constructiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot suferi degradari structurale majore, dar la care pierderea stabilitatii este putin probabila;

Clasa Rs III, care cuprinde constructiile care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezentadegradari structurale care nu afecteaza semnificativ siguranta structurala, dar la care degradarile nestructurale pot fi importante;

Clasa Rs IV, corespunzatoare constructiilor la care raspunsul seismic asteptat este similar celui obtinut la constructiile proiectate pe baza prescriptiilor in vigoare.

Indicatorul R3 evidentiaza capacitatea de rezistenta si de deformabilitate a structurii, in ansamblu, in raport cu cerintele seismice si se determina la nivelul de la baza structurii.

Metodologia de nivel 2

Se determina valorile individuale ale indicatorului R3j, pentru fiecare din elementele structurale,cu o expresie de forma:

in care:

E_dj ,R_dj efortul sectional de proiectare si, respectiv, efortul capabil, in elementul j ,calculul s-a efectuat conform reglementarilor din CR0-2005-Bazele proiectarii structurilor in constructii;

q_j factorul de comportare specific al elementului structural j din beton armat, dat in tabelul urmator :

q_j factorul de comportare specific al elementului cu structura metalica j , dat in tabelul urmator :

Pentru calculul elementelor de tip beton cu armatura rigida s-au considerat module de elasticitate echivalente in functie de ponderea elementelor metalice in sectiune.

Combinatiile de incarcari au fost considetate conform normelor in vigoare, diferite fata de cele de la data executarii proiectului initial.

Incarcarile pe fiecare planseu s-au introdus in calcul conform distributiei precizate in proiectul de rezistenta vezi planurile de la Rs-102 pana la Rs-113 .

Pe baza valorilor obtinute se stabileste ponderea elementelor structurale cu cedare fragila, cu precadere a elementelor verticale aflate in aceasta situatie, raportul intre rezistentele elementelor verticale si cele ale elementelor orizontale si se estimeaza mecanismul structural probabil de disipare a energiei seismice.

Aceste informatii constituie elemente esentiale in estimarea sigurantei seismice a structurii si pentru incadrarea constructiei intr-o anumita clasa de risc.

Indicatorul R3 la nivelul structurii se determina, aproximativ, cu relatia:

in care:

V _{Rd j} efortul capabil a elementului vertical j. Valorile V _{Rd j} introduse in relatia de mai sus sunt cele corespunzatoare mecanismului de cedare al elementului (forta taietoare capabila)

V* _{Ed j} efortul efectiv in elementul j, obtinut pe baza valorilor din spectrul de raspuns neredus (forta taietoare efectiva)

q_j factorul de comportare atribuit elementelor pe baza mecanismului potential de rupere al acestora.

Pentru elementele cu cedare fragila Edj j V * / q se inlocuieste cu valoarea rezultata din echilibrul mecanismului de plastificare

În cazul cedarilor neductile (cedari fragile) verificarea consta in compararea efortuluirezultat sub actiunea fortelor laterale si gravitationale, asociate plastificarii elementelor structurale ductile ale structurii, cu valoarea efortului capabil calculat cu valorile minime ale rezistentelor materialelor (cu valorile caracteristice impartite la CF si coeficientii partiali de siguranta).

Altfel spus, elementele/mecanismele fragile se verifica la valori ale cerintelor calculate din conditiile de echilibru, pe baza eforturilor transmise elementelor neductile de catre elementele ductile.

Calculul la forta taietoare se face in sectiuni inclinate

În cazul peretilor structurali cu raportul intre inaltimea in elevatie a peretelui si inaltimea sectiunii H/h>1, determinarea capacitatii la forta taietoare in sectiunile inclinate se face pe baza relatiei:

Qcap= Qb + 0,8AaoRa

unde:

Aao = suma sectiunilor armaturilor orizontale intersectate de o fisura inclinata la 45º,incluzand armaturile din centuri si armatura continua din zona aferenta de placa (ingloband doua grosimi de placa de fiecare parte a peretelui) a planseului, daca fisura traverseaza planseul;

Qb = forta taietoare preluata de beton, care se ia cu valorile:

Qb = 0.3 b h σ0 < 0.6 b h Rt in zona A

Qb = b h (0.7 Rt + 0.2 σ0) > 0 in zona B.

σ0 - efortul unitar mediu in sectiune.

b, h - latimea respectiv inaltimea sectiunii de beton

8.4. Stabilirea influentei din punct de vedere al rezistentei si stabilitatii a structurii noi 4S+P+18E din Str. Gen. Berthelot 11-15, Sector 1, Bucuresti asupra constructiilor vecine existente

Conform proiectului initial s-au efectuat masuratori ce au avut obiect lucrarile de monitorizare in timp a constructiei Building precum si a cladirilor din imediata vecinatate (Catedrala Sf. Iosif [1], Palatul Arhiepiscopal[7], Institutul Teologic Romano-Catolic [8], Constructia Anexa din Incinta Catedralei [2], Calvineum[3], Publirom [4] - Str. Luterana 13, Casa Robescu [5] - Str. Luterana 14, doua constructii apartinand de Uniunea Artistilor Plastici [6A] si [6B] localizate in Str. Ionel Budisteanu nr. 19 si Imobilul de Locuinte [9] str. Gen. Berthelot nr. 10).

Urmarirea comportarii in timp a constructiei se desfasoara pe toata perioada de viata a constructiei incepand cu executia ei si este o activitate sistematica de culegere si valorificare (prin urmatoarele modalitati: interpretare, avertizare sau alarmare, prevenirea avariilor, etc.) a rezultatelor inregistrate din observare si masuratori asupra unor fenomene si marimi ce caracterizeaza proprietatile constructiei.

Scopul urmaririi comportarii in timp a constructiei este de a obtine informatii in vederea asigurarii aptitudinii constructiei pentru o exploatare normala, evaluarea conditiilor pentru prevenirea incidentelor, accidentelor si avariilor, respectiv diminuarea pagubelor materiale, de pierderi de vieti si de degradare a mediului.

Urmarirea comportarii in exploatare a constructiei este o actiune periodica de examinare, observare, investigare a modului in care raspunde (reactioneaza) constructia in decursul utilizarii ei, sub influenta agentilor de mediu, a conditiilor de exploatare si a interactiunii constructiei cu mediul inconjurator si cu activitatea utilizatorilor.Acest program a fost elaborat in acord cu normativul P130-1999, cu STAS 2745-90, precum si cu STAS 3950-81, STAS 3300/1- 85, STAS 3300/2-85 si STAS 7488-82.

În schita alaturata este prezentat un plan al zonei cu cladirile luate in considerare și cu punctele in care se viza efectuarea masuratorilor de tasari.

Programul de monitorizare prevede masuri de monitorizare care se desfașoara pe perioada executiei, parte dintre ele extinzandu-se pe perioada exploatarii. In sfarșit sunt alte masuri de monitorizare (Inspectia in timp a elementelor structurale, Masurarea perioadei fundamentale de vibratie, instrumentarea seismica), care incep a fi puse in aplicare dupa receptia structurii.

Pentru perioada de executie au fost vizate urmatoarele masuri de monitorizare:

- Urmarirea tasarilor constructiilor invecinate precum și a constructiei aflate in executie;

- Urmarirea deschiderii fisurilor la constructiile invecinate șantierului;

- Urmarirea inclinometrica a peretilor mulati;

- Masurarea nivelului hidrostatic.

- Masurarea tasarilor de adancime ale terenului din jurul incintei.

Masurarea tasarilor

În acord cu prevederile STAS 2745-90, pentru valoarea maxima a tasarii absolute, s-au impus:

- clasa conventionala de precizie: B

- cerinta privind precizia: ridicata.

- Eroarea admisibila a masurarii deplasarii verticale: +/- 0,1 mm.

Metoda de nivelment recomandata (in acord cu prevederile tab. 2 din STAS2745-90) este nivelmentul geometric de precizie.

Conditiile tehnice pentru nivelmentul geometric, in acord cu tab. 3 din STAS 2745-90, pentru constructia vizata sunt:

- viza, m, max.: 40

- inegalitatea intre portee, m, pe statie, max.: 0,4

- inegalitatea cumulata a porteelor la drumuire inchisa, m: 2,0

- Neinchiderea admisibila, mm, la drumuire inchisa

(n-numarul de statii): +/-n1/2

Masurari pe parcursul executiei constructiei:

Deplasarile pe verticala ale marcilor (tasarile) au fost masurate cu metode topografice,cu precizie de 0,1mm, la intervale de timp corespunzatoare realizarii urmatoarelor etape de lucru:

− excavarea la cotele: -3.25 (-4.80); -7,60; -10,40; -15.95;

− betonarea radierului;

− realizarea fiecarui nivel suprateran al structurii.

- s-a executat un ciclu de masurari la incheierea definitiva a executiei constructiei.

Avand in vedere ca in aplicarea incarcarilor au intervenit pauze (au aparut discontinuitati in timp privind executia constructiei), s-au efectuat masurari inainte si dupa efectuarea incarcarii.

Masurari in faza de exploatare:

- Se va efectua un ciclu de masurari la ocuparea totala a constructiei de catre beneficiar (pentru a se monitoriza aportul sarcinilor utile). Se vor efectua cate doua cicluri de masurari in fiecare din primii trei ani ai exploatarii constructiei (intervalul de timp intre masurari trebuie sa fie de cca. jumatate de an).

- Se continua cate un ciclu de masurari in fiecare an din urmatorii trei ani ai exploatarii constructiei (intervalul de timp intre masurari trebuie sa fie de cca. un an).

- Se continua un ciclu de masurari la 4 ani dupa efectuarea masurarii precedente (respectiv la 10 ani de la darea in folosinta a constructiei).

- Apoi se va efectua cate un ciclu de masurari la un interval de 5 ani (respectiv la 15, 20 , 25 ani, . de la darea in folosinta a constructiei).

Intervalele de timp prestabilite pentru efectuarea masurarilor pe parcursul exploatarii pot fi modificate in cazul in care intervin actiuni care influenteaza evolutia tasarilor, ca de exemplu: variatia importanta a nivelului apei subterane, aplicarea unei incarcari in imediata vecinatate a constructiei (concret, in cazul nostru, in eventualitatea construirii corpului adiacent, trebuie stabilite in etapa respectiva alte cicluri de masurari), baterea de piloti sau alte surse de vibratii in apropiere, socuri seismice de mare intensitate (cu magnitudine mai mare sau egala cu 6,5), precipitatii abundente, etc.

Urmarirea tasarilor constructiilor invecinate

În structura de rezistenta a cladirilor invecinate noii constructii (Catedrala Sf. Iosif, Palatul Arhiepiscopal, Institutul Teologic Romano-Catolic, Constructia Anexa din Incinta Catedralei, Calvineum, Publirom, Casa Robescu, cele doua cladiri apartinand Uniunii Artistilor Plastici si Imobilul din str. Gen Berthelot nr.10) s-au montat marci de tasare, inaintea inceperii lucrarilor la noua constructie, Pe aceste marci s-au efectuat masuratori de tasare, cu metode topometrice.

În figura de mai sus este prezentata pozitia aproximativa in plan a acestor marci de tasare.

Frecventa de masurarea pentru marcile din constructiile invecinate a fost si va fi aceeași cu frecventa de masurare a marcilor din noua cladire, indicata mai sus pentru perioada executiei.

NOTA: Deși in perioada respectiva au fost facute demersuri repetate pe langa Arhiepiscopia romano-catolica, aceasta nu a permis montarea marcilor de tasare pe constructiile aflate in administrarea sa. Astfel, 14 marci prevazute in structura Catedralei Sf. Iosif, 4 marci prevazute in structura Palatului Arhiepiscopal, 4 marci prevazute in structura Institutului Teologic Romano-Catolic și alte 4 marci de tasare in structura constructiei adiacente apartinand Catedralei Sf. Iosif, NU AU FOST MONTATE.

Efectuarea observatiilor asupra fisurilor

În cazul aparitiei de fisuri in elementele portante ale constructiei, trebuie intreprinse observatii sistematice asupra fisurilor in vederea elucidarii caracterului deformatiilor si pericolului pe care acestea il implica asupra rezistentei si exploatarii constructiei.

În ceea ce priveste constructiile invecinate, pentru constructiile Catedrala Sf. Iosif [1], Constructia Anexa din Incinta Catedralei [2], Calvineum [3], Publirom [4], Casa Robescu [5] si Uniunea Artistilor Plastici [6a], Imobil locuinte str. Gen Berthelot nr. 10 [9], inainte de inceperea lucrarilor pentru noua constructie a fost efectuata o identificare a fisurilor existente pe care s-au aplicat martori de fisuri si a fost efectuata o masuratoare a deschiderii acestora. Au fost efectuate relevee de fisuri ca si relevee foto, pentru stabilirea cu acuratete a starii in care se gasesc constructiile invecinate.

Citirile privind deschiderea fisurilor au fost efectuate cu aceeasi ritmicitate ca in cazul tasarilor.

NOTA: operatiile de identificare a fisurilor și de monitorizare a lor nu au fost premise pentru constructiile apartinand Arhiepiscopiei romano - catolice.

Urmarirea nivelului hidrostatic

Urmarirea nivelului apei subterane s-a realizat, prin grija constructorului, pe toata durata de executie a infrastructurii, in doua puturi de observatie echipate cu coloana filtranta (diametrul d > 10 cm, adancimea L = 12 m). Amplasarea acestora a fost facuta in afara incintei de pereti mulati, in functie de organizarea de santier, cu avizul proiectantului.

Masurarea nivelului apei subterane s-a facut zilnic incepand cu data inceperii pomparii apei din puturile - filtre amplasate in interiorul incintei de pereti mulati.

Dupa atingerea denivelarii maxime a apei subterane in interiorul incintei (la cota -18,00), instalatiile de pompare au fost extrase din doua din puturile - filtre interioare si s-a trecut la masurarea zilnica a nivelului apei in aceste puturi.

Ulterior fazei de proiectare urmarirea nivelului hidrostatic s-a extins la un numar de 5 piezometre dispuse in exteriorul incintei, PO1, PO4 și PO5 avand adancimea de 10-13 m, cu captatorul filtru in acviferul freatic al complexului de nisip cu pietriș de Colentina. Celelalte doua, cu adancimea de 25 m, au captatorul filtru in acviferul de adancime din complexul de nisipuri de Mostiștea.

Urmarirea deplasarii peretelui mulat

Prin programul de monitorizare s-a stabilit ca urmarirea peretelui mulat sa se realizeze in opt sectiuni caracteristice, cu ajutorul unor dispozitive inclinometrice, montate conform plansei RS.100 in faza de betonare a panourilor respective, pana la cota inferioara a peretelui mulat. Instalarea acestor dispozitive s-a facut prin cooperarea constructorului cu unitatea specializata care va efectua masuratorile (ICIM București).

Dispozitivele inclinometrice asigura o precizie de masurare a deplasarilor peretelui de 0,1mm/m.

Dupa masuratorile de initializare s-au facut determinari ale deplasarilor peretelui, in puncte situate la intervale de 0,5 m in adancime, corespunzator urmatoarelor faze de executie a infrastructurii:

− excavarea terenului pana la cotele: -3.25 (-4.80); -7,60; -10,40; -15.95);

- betonarea fiecarui planseu de infrastructura si a radierului;

Pe parcursul executiei lucrarilor au fost efectuate masuratori privind inclinarea peretilor mulati in noua coloane inclinometrice, in zece serii de masuratori, dintre care "citirea de 0" s-a efectuat in perioada 13-21.07.2006, iar ultima (seria 9) a fost efectuata in perioada 14-16.03.2007, in conformitate cu desfașurarea programata initial pe baza atacarii diferitelor stadii fizice.

Masurari de tasare a terenului in adancime

Masurarea tasarilor in adancime s-a efectuat in zece serii de masuratori prin intermediul a doua coloane de tasare amplasate in doua foraje de 26, respectiv 36 m adancime, amplasate in exteriorul peretilor mulati, unul pe latura dinspre Catedrala Sf. Iosif, iar cel de al doilea pe zona curba de la intersectiile strazilor Luterana și general Berthelot.

Rezultate ale masuratorilor efectuate in cadrul proiectului de monitorizare. Concluziile reieșite.

Masuratorile efectuate pe parcursul executiei structurii au fost aduse la cunoștinta proiectantului de structura care a analizat și interpretat aceste date. Aceste masuratori au urmat programul de monitorizare. În plus, pe parcursul lucrarilor de monitorizare, atunci cand rezultatele au prezentat o marja mai insemnata de incertitudine, proiectantul a semnalat, a cerut și s-au pus in practica masuri suplimentare sau extinderea masuratorilor prin implementarea unor noi marci.

Anumite inconsistente au fost remarcate in procedurile de lucru și implicit in masuratorile de tasare.

La data de 17 iulie 2007 (la cateva zile dupa suspendarea lucrarilor de executie) proiectantul de structura a inaintat o "nota privind interpretarea masuratorilor pentru deplasarile peretilor incintei, ale deformatiilor terenului adiacent, ale tasarilor si deschiderii fisurilor la cladirile invecinate precum si ale tasarii constructiei Building" - vezi documentul P&A-CBP-OSP-34-r00-17.07.07-rom.doc - din care redam mai jos elementele esentiale.

Analiza prezentata se referea la ultimele serii de masuratori efectuate inainte de suspendarea lucrarilor de constructie și constituiau de fapt o stare a evolutiei structurii precum și impactul asupra constructiilor invecinate la momentul intreruperii lucrarii :

- masuratorile de inclinometrie pe peretii mulati - "seria 9" (14 - 16 martie 2007);

- masuratorile in adancime ale deformatiilor terenului in afara incintei - "seria 10" (13 martie 2007) si "seria 11" (23 mai 2007);

- masuratori privind deschiderea fisurilor cladirilor invecinate (23 mai 2007) ;

- masuratori de tasare la cladirile invecinate - "seria 10" (21 mai 2007);

- masuratori de tasare la constructia in executie - "seria 7" (21 mai 2007).

Masuratorile inclinometrice efectuate asupra peretilor incintei corespund terminarii fazei de executie a radierului cladirii. Drept urmare, deplasarile orizontale ale peretilor mulati in aceasta situatie, "se pot considera drept deplasari finale" (in acord cu concluzia ICIM ).

Fata de seria precedenta de masuratori se constata o crestere a deplasarilor orizontale perpendiculare pe planul peretilor de 0 4 mm, numai in jurul nivelului final al excavatiei.

Deplasarile verticale (tasarile) ale terenului in imediata vecinatate a incintei de pereti mulati, sub cota -3,50m, nu depasesc valori de 6 7 mm. Masuratorile ICIM din "seria 11" (23 mai 2007) arata chiar o reducere a acestor tasari fata de "seria 10".

Masuratorile efectuate de catre firma ULTRATEST asupra fisurilor existente in cladirile invecinate arata, in continuare, variatii nesemnificative (sub precizia de masurare) a acestor fisuri.

Tasarile masurate de catre firma TeraExpert la cladirile invecinate indica, in general, o usoara scadere fata de transa precedenta, explicata prin diferentele de 0,3 0,7mm ale cotelor reperilor ficsi (determinate in raport cu reperul de adancime).

Tasarile masurate pe stalpii structurii de rezistenta a noii constructii au crescut cu 2 5 mm, in urma cresterii incarcarilor permanente (din greutatea proprie ) pe sistemul de fundare.

Pentru seria urmatoare de masuratori s-a modificat pozitia marcilor de tasare prin translatarea lor din zona de infrastructura (unde era finalizata betonarea elementelor verticale de rezistenta), in zona de suprastructura, la nivelul parterului.

Din acest raport a reieșit ca toate masuratorile au indicat o comportare normala a structurii precum și lipsa afectarii structurilor invecinate, concluzie care s-a desprins și in urma fiecarei serii de masuratori.

Este de subliniat faptul ca toate valorile inregistrate au reliefat marimi ale efectelor construirii in limita celor anticipate de proiectantul de structura, unele dintre ele fiind semnificativ mai reduse fata de cele pre-estimate (in mod conservativ) de catre proiectant.

În concluzie: Constructia nou realizata a avut o evolutie buna in timp, caracterizata ca normala. Realizarea acestei constructii nu a afectat structurile constructiilor invecinate.

În spiritul programului de monitorizare, pe perioada de intrerupere a lucrarilor de executie au mai fost efectuate trei cicluri de masuratori de tasari și de deschidere a fisurilor la cladirile invecinate. Din pacate aceste cicluri nu s-au desfașurat la intervale de jumatati de an, așa cum era indicat in programul de monitorizare. Aceste cicluri au fost efectuate in datele de 20.11.2007, 31.01.2008 și 16.02.2009.

În nota cu indicativul P&A-CBP-OSP-35-r00-27.11.07-rom.doc emisa de proiectantul de structura la data de 27.11.2007 se concluzioneaza: "Fata de cele aratate mai sus (rezultatele masuratorilor) conchidem ca de la intreruperea lucrarilor la structura Cathedral Plaza nu s-a produs nici o evolutie in starea de deformare a terenului de fundare adiacent."

În nota cu indicativul P&A-CBP-OSP-36-r00-04.03.08-rom.doc emisa de proiectantul de structura la data de 04.03.2008 se conchide: "Tinand seama de datele prezentate mai sus si de precizia asigurata la efectuarea masuratorilor, se poate conchide ca, de la intreruperea lucrarilor de constructie la structura Cathedral Plaza, nu s-au produs modificari semnificative in starea de deformare a terenului adiacent si nici in structurile de rezistenta ale cladirilor situate in zona de influenta. "

Totuși in acel document proiectantul insista inca o data asupra gradului de acuratete al masuratorii semnaland ridicari de pana 1.7 mm in trei reperi "ficși". De asemenea la marca de tasare montata in soclul Catedralei se semnaleaza o ridicare de 2.3 mm. Toate aceste valori și sensul lor - ridicare - nu prezinta credibilitate. Se amintește ca reperii sunt montati in soclurile unor cladiri cu vechime de aproape 100 de ani, asupra carora nu mai exista nici o suspiciune de tasare, cu atat mai putin de ridicare.

În sfarșit valorile inregistrate ale masuratorilor efectuate in 16.02.09, indica o situatie stationara a constructiilor invecinate. Și aici marja de eroare inregistrata consideram ca a fost prea mare.

In anexele de mai jos au fost analizate cu ajutorul programului de calcul de element finit PLAXIS 3D FOUNDATION tasarile structurii 4S+P+18E , precum si influenta lor asupra structurilor invecinate.

Se constata ca tasarile si evolutia lor in timp pe faze de executie rezultate din analiza de calcul sunt mai mari decat cele inregistrate de martorii de tasare montati in prealabil.

Din calcul rezulta ca tasarile relative maxime ale structurii Catedralei Sf. Iosif sunt de f/L= 0,0005 din toate fazele de executie a structurii 4S+P+18E.Limita maxima prevazuta de STAS 3300/2-85 pentru constructiile din zidarie nearmata f=0,001.

Datorita faptului ca determinarile prin martorii de tasare reale sunt mai mici decat cele rezultate in calcul rezulta ca analiza cu element finit este acoperitoare pentru determinarea tasarilor din vecinatatea incintei.

Cumuland rezultatele rezulta ca tasarile relative ale constructiilor invecinate se inscriu in limitele admise de catre STAS 3300/2-85 si normativele in vigoare.

. Concluzii detereminare R3

Conform anexelor rezultate din analiza de calcul a structurii reale existente s-au determinat urmatoarele caracterisitici ale structurii:

Frecvente de vibratie :

Deplasarile relative de nivel sunt in limitele admisibile prevazute in AnexaE din P100-3/2006 conform tabelului anexat.

In urma analizei prin calcul rezulta urmatoarele valori pentru R3 din tabelele anexate pentru elementele verticale pe cele doua directii principale de inertie:

Atat pentru nucleul central din beton armat , stalpii cu sectiunea de 75X75 si grinzile metalice ale planseelor valorile lui R3 pe ambele directii rezulta supraunitare implicand valorile lui R3 (%)=100.

Pe directia transversala R3 x=100

Pe directia longitudinala R3 y=100

Conform tabel 8.3 din P100-3/2006

Din punct de vedere al criteriului de evaluare R3 , clasa de risc a structurii este IV.

Din calcul rezulta ca tasarile relative maxime ale structurii Catedralei Sf. Iosif sunt de f/L= 0,0005 din toate fazele de executie a structurii 4S+P+18E.

Limita maxima prevazuta de STAS 3300/2-85 pentru constructiile din zidarie nearmata fiind de f/L=0,001.

Datorita faptului ca determinarile prin martorii de tasare reale sunt mai mici decat cele rezultate in calcul rezulta ca analiza cu element finit este acoperitoare.

Cumuland rezultatele rezulta ca tasarile relative ale constructiilor invecinate se inscriu in limitele admise de catre STAS 3300/2-85 si normativele in vigoare.

Rezultate calcul structural

Modul 1 de vibratie

Modul 2 de vibratie

Modul 3 de vibratie

Zona de influenta a excavatiei

Modelare infrastructura

Tasari verticale in varianta finala

Tasari orizontale pe directia x in varianta finala

Tasari orizontale pe directia z in varianta finala

Tasari totale in varianta finala