Consolidarea structurala a bisericii Sf. Nicolae din Cracovia, Polonia

Dipl.Ing. Teodor-Stefan TEODORESCU - Technical Consultant SIKA Romania

Leader in domeniul consolidarilor structurale cu sisteme compozite, Compania Multinationala Sika se bucura de aprecieri deosebite atat in Romania, cat si pe plan international.

 

In sprijinul acestei afirmatii dorim ca in randurile de mai jos sa aducem in atentia celor interesati sau implicati intr-un fel sau altul in acest domeniu - proiectanti de structuri, arhitecti, firme de executie si nu in ultimul rand proprietari de cladiri cu varii utilizari, detaliile unei lucrari deosebite de consolidare, in urma careia subsidiarei poloneze a Concernului Elvetian Sika AG i-a fost acordat Premiul de Excelenta la Categoria Monumente Istorice al International Concret Repair Institute (ICRI) din Rosemont, Illinois, Statele Unite ale Americii.

 

Festivitatea in cadrul careia a fost decernat premiul a avut loc la Chicago, cu ocazia Conferintei de Toamna organizata de prestigiosul institut, in ziua de 14 Noiembrie 2013.

 

Castigatorul premiului a fost desemnat de catre un juriu alcatuit din personalitati de notorietate internationala care au avut de evaluat mai multe proiecte participante la aceasta competitie.

 

Scurt istoric

 

Biserica Sf. Nicolae din Cracovia, situata pe strada Kopernik este unul dintre cele mai vechi si reprezentative monumente ale orasului. 

 

VEDERE ASUPRA FATADEI FRONTALE

Prima mentiune a acestui edificiu dateaza din anul 1229, cand Papa Grigorius Nonus a emis o bula papala pentru Ordinul Benedictinilor, in care biserica era mentionata sub numele de "Capella". Capela a devenit biserica parohiala abia in 1327, iar in prezent aceasta este un obiectiv foarte bine conservat si protejat corespunzator prin grija autoritatilor guvernamentale poloneze, beneficiind de regimul specific cladirilor cu caracter de monument istoric, apartinand patrimoniului cultural universal.

 

Constructia originala a fost ridicata in a doua jumatate a secolului al XII-lea. In 1456 biserica a fost incredintata Universitatii din Cracovia, cu scopul de a oferi calugarilor o educatie solida.

 

Datorita sprijinului financiar acordat de catre Universitate, biserica a fost extinsa semnificativ in doua etape - in prima jumatate a secolului al XV-lea si in prima jumatate a secolului al XVI-lea.

 

Din nefericire, cursul evenimentelor a abatut asupra bisericii si o serie de intamplari dramatice. Un moment critic in istoria bisericii s-a inregistrat in a doua jumatate a secolului al XVII-lea. Astfel, ploile abundente din iulie 1652 au determinat cresterea nivelul apei Raului Vistula, biserica fiind complet inundata pana la retragerea apelor. Dar cel mai dureros incident s-a petrecut in anul 1656, in timpul asa-numitului Potop Suedez abatut asupra Poloniei, cand biserica a fost incendiata si distrusa pana la temelie de invadatori, pentru a nu servi ca adapost armatei poloneze in fata focurilor lansate de artileria suedeza. Dupa un lung sir de razboaie care au avut loc pe axa Polonia - Lituania, la mijlocul secolului al XVII-lea biserica se afla in ruina. Incepand insa cu a doua parte a secolului al XVII-lea biserica a fost succesiv reconstruita si extinsa. Naosul, pronaosul si sacristia din partea sudica a bisericii au fost construite abia la inceputul secolului XX. Arhitectura Bisericii Sf. Nicolae asa cum se prezinta ea astazi respecta stilurile baroc si neo-baroc, cu specific caracteristic bazilicilor cu trei compartimente.

 

VEDERE ASUPRA FATADEI SUDICE

EXTINDERILE SUCCESIVE ALE BISERICII SF. NICOLAE, INCEPAND CU SECOLUL AL XII-LEA - VEDERE IN PLAN

 

Constructia originala

 

Structura acoperisului bisericii este realizata din lemn si consta din elemente de sustinere verticale (popi) si inclinate (contrafise, capriori), fixate pe grinzi orizontale (pene sau clesti). Dispunerea acestor elemente este adaptata corespunzator deschiderii fiecarui spatiu delimitat de peretii ce descriu incinta bisericii, fiind pozitionate deasupra naosului principal si altarului, deasupra culoarelor nordic si sudic, deasupra sacristiei si pronaosului aflate in partea de sud, deasupra sacristiei nordice si deasupra capelei inchinate Indureratei Maici a Domnului. In cea mai mare parte a sa, acoperisul este invelit cu tigla, dar exista si zone, reduse ca dimensiune, unde s-a folosit tabla de cupru.

 

VEDERI ASUPRA STRUCTURII DIN LEMN DE DEASUPRA NAOSULUI PRINCIPAL

 

Tavanele altarului, naosului principal si cele aferente sacristiilor laterale sunt realizate sub forma de bolti arcuite, in timp ce tavanele corespunzatoare culoarelor laterale si pronaosului au forma unor bolti incrucisate. Peste altar (care in decursul timpului a adapostit chiar si tezaurul statului polonez), tavanul se prezinta asemeni unei cupole ce se inchide pe peristilul estic exterior.

 

VEDERE ASUPRA BOLTILOR DE DEASUPRA ALTARULUI

 

Deficiente structurale

 

In anul 2009, o echipa de experti tehnici de marca din cadrul Universitatii Tehnice din Cracovia a enuntat considerentele de mai jos, care au explicat necesitatea interventiilor structurale asupra constructiei:

- Biserica a fost construita pe ruinele lacasurilor de cult ridicate anterior, in etape diferite.

- Structura multicompartimentata, rezultata astfel prin extinderi nesimetrice, a devenit instabila, neavand rigiditatea spatiala necesara.

- Datorita tasarii terenului fundatia peretelui frontal a cedat, avand drept consecinta abaterea accentuata a lui de la verticala si desprinderea de peretii structurali    transversali.

- La inspectia vizuala, in peretii portanti, bolti si arce, au fost constatate defecte structurale.

 

 

VEDERE DIN INTERIOR - PERETE FRONTAL FISURAT

 

VEDERE ASUPRA FISURILOR DIN PERETII INTERIORI

 

VEDERE ASUPRA FISURILOR DIN PERETELE ALTARULUI

 

VEDERE ASUPRA FISURILOR DIN ARC SI ABSIDA

Descrierea lucrarilor de reparatii prevazute in proiect

Lucrarile au fost executate in mai multe etape, respectand o ordine logica si fireasca din punct de vedere tehnic. Astfel, prima etapa a cuprins lucrari de constructii asociate cu cele specifice stabilizarii fundatiilor. Fundatiile au fost consolidate prin metoda traditionala, constand din realizarea prin subturnare a unor blocuri de beton peste un strat de egalizare din mortar dens de ciment. Subturnarea s-a executat pe tronsoane de pana la 1,20 m lungime, folosind cofraje. Conectarea blocurilor de fundatie cu fundatiile existente s-a realizat prin intermediul unor bare din otel si suplimentar, prin injectari. In timpul fazei de executie a fundatiilor constructorul a descoperit urmele unor morminte datand de mai multe secole. Ramasitele umane gasite au fost ridicate cu grija si reinhumate ulterior intr-o cripta speciala.

Din cauza existentei crapaturilor la boltile altarului, ale naosului principal si ale culoarelor laterale, care au aparut ca urmare a nepreluarii fortelor ce ar fi trebuit sa descarce prin pereti, s-a luat masura stabilizarii acestora cu ajutorul unor cadre metalice prevazute cu rigidizari, amplasate in podul bisericii.

In urmatoarea etapa a fost realizata consolidarea peretilor prin aplicarea de lamele ori panze din fibre de carbon si prin injectarea fisurilor si crapaturilor. S-a refacut, de asemenea, termoizolatia peste bolti. Fibrele de carbon au fost utilizate datorita proprietatilor fizico-mecanice ale acestora (dimensiuni reduse, rezistente inalte, protectie anti-inghet pentru armaturile din otel), care au permis realizarea consolidarii fara a aduce niciun fel de modificare asupra fatadelor bisericii. 

Inginerii structuristi au recomandat consolidarea locala a peretilor parterului, la ambele fete, in zonele afectate de fisuri si crapaturi cu benzi din fibre de carbon. Schema generala aplicata pentru preluarea fortelor de intindere a constat din prevederea unor lamele din fibre de carbon Sika CarboDur S512, avand sectiunea transversala de 50 mm x 1,2 mm si modulul de elasticitate de 165 GPa, pozitionate la intervale de 50 cm una fata de cealalta, cu lungimi de ancorare de min. 50 cm de fiecare parte a crapaturii.    

Suplimentar, deasupra ferestrelor, absida a fost consolidata cu doua lamele din fibre de carbon Sika CarboDur S512 (cu caracteristicile descrise mai sus), ceea ce poate fi considerat drept similar creerii unei centuri. Astfel, lamelele au fost aplicate pe fata exterioara a peretelui, deasupra ferestrelor. La interior, in lungul peretilor naosului au fost aplicate lamele Sika CarboDur S512 la ambele fete ale acestora, pe doua randuri (deasupra si sub nivelul boltilor), una dintre lamele ancorandu-se in peretele frontal.

Boltile au fost consolidate cu panze din fibre de carbon unidirectionale SikaWrap 230C, orientate perpendicular pe fisuri, cu extinderi de min. 50 cm de-o parte si de alta liniilor fisurilor, echivalente lungimilor de ancorare. Țesaturile din fibre de carbon s-au aplicat atat la baza, cat si la partea superioara a fisurilor de la cheia boltii situate deasupra altarului si absidei, iar suplimentar deasupra ferestrelelor altarului, in zonele cele mai afectate de fisuri.

De fiecare data, inaintea aplicarii lamelelor sau panzelor din fibre de carbon s-au efectuat teste pentru verificarea stratigrafica a mortarului de zidarie existent. Anterior aplicarii fibrelor de carbon, toate fisurile sau crapaturile din pereti si bolti au fost injectate cu mortare pe baza de microciment alb, cu continut de aditivi speciali.

Lucrarile de consolidare s-au desfasurat intre anii 2011 – 2012 si au costat cca. 600000 de euro.

Succesul proiectului a constat nu numai in alegerea solutiei tehnice de consolidare, ci in egala masura, in timpul redus de executie si in incadrarea intre limitele bugetului avut la dispozitie.

 

Etapele consolidarii cu lamele si panze din fibre de carbon a peretilor bisericii*

*Pentru exemplificare, in cele ce urmeaza se prezinta consolidarea peretelui fisurat de pe latura nordica a bisericii (de pe Strada Kopernik).

 

 

Pasul 1: Inventarierea si relevarea fisurilor

 

Pasul 2: Proiectarea solutiei de consolidare

 

Pasul 3: Pregatirea stratului suport inaintea aplicarii fibrelor de carbon

 

Pasul 4: Perete dupa aplicarea lamelelor si panzelor din fibre de carbon

 

 

Pasul 5: Finisarea peretelui cu mortar pe zonele de aplicare a fibrelor de carbon

Cuvant de incheiere

Asemenea celorlalte firme surori din Grupul Sika, Compania Sika Romania SRL manifesta preocupari sustinute pentru salvarea obiectivelor de patrimoniu sau a celor de o anumita insemnatate, fiind implicata in decursul ultimilor ani, printr-o stransa colaborare cu proiectantii de structuri, in lucrari importante de consolidari structurale cu materiale compozite constand din fibre de carbon sub forma de lamele sau tesaturi aplicate cu ajutorul adezivilor epoxidici, dintre care ne rezumam a aminti aici doar cateva:

- Bucuresti - Cladirile A.S.E., Palatul Victoria, Teatrul Naţional, Muzeul Naţional de Arta al Romaniei, Ateneul Roman, Muzeul Naţional al Ţaranului Roman, Palatul Patriarhal;

- Iasi - Biserica Manastirii Golia, Biserica Banu, Biserica Armeneasca, Catedrala Mitropolitana;

- Lipova - Biserica Manastirii Sfanta Maria din Radna;

- Govora - Hotelul Palace;

- Craiova - Parchetul Dolj;

- Lugoj - Palatul Prefecturii;

- Covasna - Hotelurile Cerbul si Caprioara;

- Baile Herculane - Hotelul Domogled;

- Sibiu - Hotelurile Ramada si Continental;

- Arad - Filarmonica de Stat.

Obiectul este ascuns