Ce face ca o constructie sa fie afectata de un cutremur?

Proiect corect sau consolidare: in peisajul actual nu exista alta solutie pentru rezistenta unei cladiri la un cutremur. Vestea buna este ca se pot face multe pentru a spori siguranta unei structuri: atat la construirea ei, cat si prin protejare si consolidare in timp.

Siguranta blocurile nu depinde doar de undele seismice, ci se de inaltimea lor si felul in care vibreaza

Un cutremur are loc la nivelul solului, asa cum oricine stie. Miscarea pamantului poate fi una brusca, dar cel mai adesea este vorba de o serie de unde de soc, la intervale scurte de timp. Acestea se pot deplasa in sus si în jos sau dintr-o parte in alta, ceea ce afecteaza in mod diferit fiecare structura in parte.

Toate clădirile isi pot sustine propria lor greutate (altfel ar cadea singure) . Ele pot tine (capacitatea portanta a cladirii) si o doza zapada si preiau alte cateva sarcini de la plafoanele pe orizontala sau unele elemente strcuturale pe verticala. Chiar si structurile mai prost construite pot rezista unor solicitari la un cutremur de tip sus-jos . Dar cladirile si structurile construite nu sunt neapărat rezistente la solicitarile laterale, decat daca acest lucru a fost luat in considerare în faza de proiectare de catre structurist si in faza de construcție,  cu masuri de rezistenta la cutremur luate în considerare.

Aceasta lipsa in proiectare nu ar trebui sa existe intr-o tara cu risc seismic ca a noastra. Dar din pacate aceasta lispa sau neglijenat se poate constata ulterior doar contra cost. Pentru cei care nu isi permit zeci de mii de euro pentru un studiu pe zona (cateva cladiri din acelasi areal), constatarea daca proiectarea a fost buna sau nu mai are loc abia in cazul unui cutremur grav. Un moment cum nu se poate mai prost pentru a afla adevarul.

Cati stiu de ce in Bucuresti e mai bine sa locuiesti intr-un bloc de 30 de etaje decat intr-unul de 12?

Undele de soc care vin din laterale sunt cu atat mai rele cu cat vin in valuri. Cladirile mai mari vibreaza ca un adevarat diapazon, cu o unda din ce in ce mai mare, la fiecare noua vibratie, iar structura poate claca daca miscarea nu inceteaza la timp. Unele cladiri cad inca de la primele miscari, mai ales daca au o anumita dimensiune si terenul anumite caracteristici. Dar in acelasi timp este cel mai probabil ca unele cladiri mai mici sau mai inalte din vecinatatea ei  pot ramane in picioare. Aceasta deoarece o constructie mai inalta sau mai scurta nu oscileaza pe aceeasi frecventa. Iata de ce este important ca

Asa cum arata un articol din ziarul Gandul, este important de asemenea ca  “perioada de vibraţie a clădirii să nu fie aceeaşi cu perioada de vibraţie a terenului. Cele două (clădire şi teren) nu trebuie să intre în rezonanţă.” (Cititi in articol mai multe despre riscurile pentru caldirile din Bucuresti)

Intalnim deseori cladiri la care s-a adaugat mult mai mult in greutate de-a lungul timpului: cel mai frecvent la inaltimi mari, cand s-au pus etaje, balcoane sau terase cu pamant si plante (iata de ce nu trebuie lasata in nici un caz sa treaca o lege care permite mansardarea caldirilor fara studii de specialitate prealabile si nici stabilirea unor terase verzi numai de dragul ecologiei, fara sa se tina cont de siguranta structurala).  

De asemenea, spatiile deschise si compartimentarile interioare ulterioare constructiei sunt adesea riscante, deoarece astfel de „imbunatatiri” redistribuie sarcinile pe alte elemente si nu fac decat sa grabeasca un colaps . Cand se adauga mai mult in greutate este nevoie in primul rand de o consolidare a cladirii. Apoi, orice rezistenta la incarcare a clădirii este asigurată de pereti si partajari. Uneori, in cazul unor cladiri fragile, nici nu s-au facut “imbunatatiri” de acest gen, insa problema o poate constituti un cutremur anterior care a slabit sau deteriorat pereti de rezistenta. Structurile devin astfel mai vulnerabile si chiar replici slabe, poate pe directii suro diferite sau la o frecventa diferita poate duce la colaps.

Consolidarea, in cazul cladirilor vechi

De cele mai multe ori insa o problema ca cea mentionata mai sus poate fi remarcata din micile fisuri care apar in pereti. Acestea se formeaza ca urmare a unor  ruperi sau slabiri in jonctiunea etrierilor (barele de oțel mici, in forma de U, transversale, care fac parte din structura de armare a betonului), astfel betonul exterior se crapa (exfoliere). Uneori principalele bare de armare se pot indoi si astfel toată puterea de sustinere dispare . Consolidarea este absolut necesara in acest caz, pentru a se imbunatati dinamica structurala. Dar uneori astfel de avertisemente nici macar nu se vad: unele caldiri inalte pot fi aproape intacte si sa cada in intregime in cazul in care undele de soc oscileaza, in special daca solul a permis constructia unei cladiri inclinate…

(Cititi mai multe despre acest subiect si intr-un material publicat de Sika aici.)

Ce pot face proiectantii, structuristii si ce tehnologii noi s-au descoperit?

Japonezii sunt cei mai cunoscuti pentru studiile constrcutive in acest domeniu, iar atentia riguroasa acordata in tara Soarelui Rasare acestui fenomen a dus la niste tehnologii si constructii atat de sigure incat cutremure de magnitudine mare lasa cladirile in pcioare. Construirea s-a perfectionat atat de mult in aceasta tara incat mult mai periculoase pentru niponi sunt astazi considerate tzunami-urile. Dar asiaticii investesc multi bani si rabdare in constructii, ei folosesc de pilda amortizoare structurale pentru plafoane, izolatii. Dotarile unei cladiri pot fi de baza sau pot ajunge la tehnologii avansate de control al vibrațiilor structurale, pentru a se minimiza orice forte si deformări. Dar multe dintre solutiile lor la noi sunt considerate dificil de implementat si costisitoare, lucru care “nu se justifica” pentru cladirile low-cost…

Insa cu siguranta, chiar si cu costuri justificate, se pot face o serie de lucruri si in spatiile europene, destul de afectate de cutremure la randul lor. Cel mai important este sa se construiasca, cu fundatiile si structurile aferente, astfel incat caldirile sa fie rezistente la sarcini laterale. Acest lucru este valabil mai ales atunci când greutatea este mai mare in partea de sus a constructiei. Altfel, ca regula, acoperisul ar trebuie sa fie dintr-un material cat mai usor posibil, la fel si plafoanele si peretii separatori. Mai sunt importante distributia plafoanelor pe ziduri si stalpi, legarea elementelor structurale, care nu trebuie sa se destrame la unde de soc, existenta a doua directii de sprijin, suporturi diagonale, fundatii adanci etc. Fiecare cladire are specificul ei si fiecare zona are un anumit risc seismic care poate fi luat in calcul.

In prezent, exista mai multe strategii de dezvoltare a studiilor de inginerie seismica. Cercetarile in domeniu sunt astazi bazate pe experimente cat mai realiste, simulari pe calculator si observatii despre cutremurele din trecut. Recomandarile variază de la dimensionarea corespunzătoare a structurii , pana la stabilirea a parametrilor care presupun un “prejudiciu acceptabil”.  Dar pana la urma nici stramosii nostri nu stateau cu mult mai rau: pana cand romanii sa se confrunte cu problematica construirii de casa peste casa (acele insula care initial se surpau sub prorpia lor greutate), egiptenii au fost primii care au cunoscut importanat construirii. Ei au descoperit tehnici simple de evitare a riscurilor de colaps prin construirea de cladiri cu baze late si cu alte etaje superioare mai mici, astfel incat constructiile sa fie cat mai inguste spre varf. De altfel... piramidele nu sunt altceva decat o dovada a acestei strategii.

Articol de Alina Miron