Diagnozã ºi intervenþie asupra bisericii Toma Cozma din Iaºi

Doina Smaranda Nour Eugen Vieriu Petru Mihai

Descrierea edificiului. Funcþionalul Biserica „Toma Cozma” din Iaºi este o construcþie realizatã din zidãrie

de piatrã ºi cãrãmidã, fiind compusã din douã corpuri cu regimuri de înãlþimediferite, neseparate prin rosturi antiseismice. Înãlþimea cea mai mare a clãdiriise regãseºte în zona pridvorului, acolo unde este amplasatã ºi clopotniþa (foto 1ºi 2) înãlþime de aproximativ douã ori mai mare decât a restului construcþiei(pronaos, naos ºi altar).

Biserica a fost ridicatã în anul 1807 ºi de-a lungul timpului a suferitmai multe modificãri ºi intervenþii datoritã degradãrilor ºi distrugerilor inter-venite pe parcurs. Astfel, în anul 1847 se adaugã bisericii turnul clopotniþã,turn pãstrat pânã astãzi.

Fig. 1 – Faþada sud

Semnatar articol418

În anul 1924 se prãbuºeºte o parte din bolta pronaosului, biserica suferindprima reabilitare structuralã. Lucrãrile s-au terminat în anul 1931 ºi, dupã cum sepoate observa în fig. 5, a fost înlocuit scheletul din lemn al vechilor bolþi de scân-durã. Datoritã deplasãrii laterale a structurii, sunt prevãzuþi doi contraforþi dinzidãrie de cãrãmidã, amplasaþi în faþadele nord ºi sud (foto 4).

Fig. 2 – Faþada vest Fig. 3 – Faþada est

Fig. 4 – Faþada nord

Titlu articol 419

În cel de-al doilea rãzboi mondial, la data de 20 august 1944 zona alta-rului este distrusã în urma bombardamentelor (foto 6 ºi 7), biserica suferindîn anul 1955 o nouã etapã de reabilitare structuralã (foto 8).

Fig. 5 – Aspect din altar în anul 1931 Fig. 6 – Biserica ruinatã dupã bombardament

Fig. 7 – Aspect al bisericii la interior dupã bombardament

Semnatar articol420

Fig. 8 – Aspect al bisericii din anul 1955 Fig. 9 – Aspect al bisericii la interior întimpul reabilitãrii din 1955

Fig. 10 – Aspect al bisericii dupã reabilitarea din 1955 –

faþada sud

Fig. 11 – Aspect al bisericii dupã reabilitarea din 1955 –faþada nord-est

Titlu articol 421

Aºa cum se poate observa în fig. 7 în dreptul altarului din faþada sudexista o anexã distrusã dupã bombardament. Aceastã anexã a fost reabilitatãîn anul 1955, fiind vizibilã în fig. 10. Aceastã anexã nu se mai regãsea la dataefectuãrii expertizei, desfiinþarea ei fiind cel mai probabil efectuatã între anii1980-1982 când s-a consolidat turnul clopotniþã. Dupã anul 1982 nu au maifost efectuate alte lucrãri de reparaþii, biserica având acelaºi aspect pânã astãzi.

Accesul în clãdire se realizeazã printr-o anexã dispusã în faþada sud îndreptul pridvorului, anexã ce are un regim de înãlþime mai mic decât restulconstrucþiei (foto 12).

Deasupra pridvorului este situat cafasul, iar peste acesta se aflã clopot-niþa. Accesul la balcon ºi în clopotniþã se realizeazã cu ajutorul unei scãrimetalice (foto 13).

Iluminarea naturalã ºi ventilarea se realizeazã prin ferestrele amplasatepe toate cele patru faþade. Acoperiºul este compus din ºarpantã de lemn ºiînvelitoare din tablã (foto 14).

Fig. 12 – Accesul în bisericã

Semnatar articol422

Structura de rezistenþãClãdirea Bisericii „Toma Cozma” din Iaºi este o construcþie de tip

parter, realizatã din diafragme longitudinale ºi transversale de zidãrie depiatrã ºi cãrãmidã simplã.

Fundaþiile sunt realizate din piatrã în soluþie de fundaþii continue subziduri, având lãþimea tãlpii cu cca 5 cm de o parte ºi de alta mai mare decât cea azidului; s-a considerat evazarea fundaþiei simetricã la interior ºi exterior, ceamãsuratã fiind cea din exterior. Cota de fundare la -1,50...- 1,60 m faþã deCTA. Sondajul a fost efectuat în dreptul altarului.

Pereþii de rezistenþã sunt realizaþi din zidãrie de piatrã ºi cãrãmidãsimplã.

Pereþii exteriori ºi interiori au grosimea de 100 cm la bisericã ºi 37,5 cmla anexa de intrare din dreptul pridvorului.

Acoperiºul este de tip ºarpantã din lemn cu învelitoare din tablã. Boltaeste structuratã pe coaste din lemn, închiderea fiind realizatã din asterealã dinscânduri. În timpul intervenþiilor în pod s-a turnat un strat din beton slabarmat de cca. 5 cm.

Încadrarea construcþiei conform P 100/92 ºi a Ordinului MLPAT71N/1996

Pentru evaluarea nivelului de asigurare a obiectivului la acþiuni seis-mice s-a utilizat Normativul P 100/92, care prevede încadrarea acestuia înclase ºi categorii, pentru care se adoptã parametrii corespunzãtori de calcul;astfel:

Fig. 14 – Aspect al podului peste pronaos

Fig. 13 – Accesul în clopotniþã

Titlu articol 423

- clasa de importanþã a construcþiei: clasa II - construcþii de importanþãdeosebitã (tab. 5.1 din P 100/92);

- coeficientul de importanþã α = 1,20 (pentru construcþii din clasa II deimportanþã – tab. 5.2 din P 100/92);

- zona seismicã de calcul: zona C (oraºul Iaºi, conform tab. A1 din P 100./92);- coeficientul seismic k

s = 0,20, corespunzãtor amplasamentului

(tab. 5.3 din P 100/92);- perioada de colþ : T

c= 1 sec.

- I echivalent – VIII (intensitatea seismicã în grade MKS)Expertiza este condiþionatã „C” (vezi tab. 11.1 din P 100/92) de avarii

ale sistemului structural determinate de timp, de evenimentele survenite peparcurs ºi mai ales de efectele seismelor repetate, precum ºi de influenþamediului de exploatare. Menþionãm cã pe parcursul celor 200 de ani de existenþãedificiul a suferit 11 seisme: 1829 (gradul 7 pe scara Richter), 1838 (7,3 pe scaraRicher), 1908 (gradul 6,3 pe scara Richter), 1912 (gradul 6,4), 1929 (gradul 6,6),1934 (gradul 6,9), 1940 (gradul 7,3), 1977 (7,2), 1986 (6,8), 1990 (6,6), 2004(gradul 6,2 pe scara Richter).

Grupa construcþiei este A1 „a” (construcþii curente, executate înainte de1940, cu structura pe pereþi portanþi - conf. tab. 11.2 din P 100/92).

Conform cap. 11.2. Metode de investigare pentru evaluarea niveluluide protecþie a construcþiilor existente pentru structurile din categoria A1,metodele de investigare sunt E 1 ºi E 2a.

Pentru structura analizatã s-a utilizat metoda de evaluare calitativã E 1cu caracteristicile materialelor determinate in situ, diminuate corespunzãtordatoritã duratei îndelungate de serviciu, precum ºi verificarea elementelorstructurale la solicitãri rezultate din calculul static simplificat (metoda E 2a).

Evaluarea prin calcul a elementelor structurale este prezentatã în Anexa 1.Evaluarea s-a efectuat în douã variante: - în prima variantã s-a analizat structura de rezistenþã existentã, aºa

cum a fost gãsitã la data efectuãrii expertizei tehnice;- în cea de-a doua variantã s-a analizat structura de rezistenþã ce va

rezulta dupã consolidare.

Descrierea degradãrilor. CauzeDin analiza vizualã se poate aprecia cã ansamblul a avut o comportare

caracteristicã unor astfel de edificii, fiind semnalate avarii majore datorateexploatãrii îndelungate peste care s-au suprapus efectele seismelor repetate, aevenimentelor survenite pe parcursul existenþei ºi întreþinerii insuficiente.

Dintre degradãrile cele mai evidente se remarcã:

Semnatar articol424

- numeroase fisuri verticale ºi înclinate în zidãrie datoritã tasãrilor;- fisuri orizontale la partea superioarã a pereþilor la interior;- infiltraþii de apã datoritã degradãrii hidroizolaþiei.Se estimeazã cã, în cazul producerii unui seism de intensitate ridicatã,

structura va suferi degradãri importante. Degradãrile ºi defectele semnalatepun în pericol rezistenþa ºi stabilitatea ansamblului ºi pot conduce, în cazulunui seism de intensitate ridicatã la accidente.

Fig. 15 – Fisurã în dreptul pronaosului –faþada sud

Fig. 16 – Fisurã în dreptul pronaosului –faþada nord

Fig. 25 – Infiltraþii de apã în clopotniþã

Titlu articol 425

Aprecierea stãrii tehnice a ansamblului. Utilizarea metodei de eva-luare calitativã ºi a celei de calcul simplificat (E1, E2a)

Pentru aprecierea stãrii tehnice a obiectivului se considerã necesarã,conform precizãrilor conþinute în Normativul P 100/92, aplicarea metodelorE 1 ºi E 2a, construcþia fiind amplasatã în zona seismicã de calcul „C”, grupaA1 „a”.

Verificarea stãrii tehnice – determinarea gradului de asigurare la seism –s-a fãcut în conformitate cu normativele în vigoare : P 100/1992, P 2/1985 ºirecomandãrile din STAS 10107/0-90.

Analiza calitativã (E 1)Aºa cum s-a arãtat mai sus, cauzele degradãrilor sunt date atât de acþiunile

excepþionale (cutremure repetate etc.) cât ºi de efectul funcþionãrii defectuoase.Analiza calitativã urmãreºte sã stabileascã :- dacã ºi în ce mãsurã proiectul construcþiei respectã prevederile pres-

cripþiilor în vigoare, referitoare la alcãtuirea construcþiilor amplasate în zoneseismice (P 100/92);

- modul de comportare a construcþiei la cutremurele anterioare, precumºi la celelalte acþiuni care au survenit pe durata ei de exploatare (încãrcãrigravitaþionale, tasãri ale terenului de fundaþie, coroziune etc.);

- dacã, în vederea fundamentãrii intervenþiei , este necesarã investigarea ºiprin alte metode de calcul decât cele obligatorii prevãzute în P 100/92 (tab. 11.3)coroborat cu Ordinul MLPAT nr. 71N/96

Analiza calitativã s-a efectuat prin :- pe baza examinãrii clãdirii în ansamblu;- analiza degradãrilor.Având în vedere faptul cã nu s-a dispus de proiectul dupã care s-a exe-

cutat clãdirea, grupul de specialiºti a relevat la faþa locului atât structura derezistenþã în ansamblu cât ºi elementele componente ale acesteia. În urmaanalizei releveelor ºi a datelor culese din teren s-a stabilit cã sistemul structuraladoptat este realizat din diafragme de zidãrie dispuse dupã douã direcþii orto-gonale.

Fundaþiile sunt realizate din piatrã, au lãþimea egalã cu a zidurilor iaradâncimea de fundare (1,5m...1,60 m) este peste limita minimã admisã (1,1m pentru zona Iaºi).

Din studierea planurilor ºi secþiunilor relevate precum ºi din analiza insitu a structurii ºi a comportãrii construcþiei în ansamblu s-a evidenþiat faptulcã adaptabilitatea sistemului structural este necorespunzãtoare din punctul devedere al normativelor în vigoare.

Degradãrile ºi defectele semnalate pun în pericol rezistenþa ºi stabilitateaansamblului ºi pot conduce, în cazul unui seism de intensitate ridicatã la accidente.

Semnatar articol426

Determinarea gradului de asigurare a structurii utilizând metoda decalcul simplificat

Determinarea gradului de asigurare s-a efectuat conform NormativuluiP 100-92 ºi a Normativului P 2-85 pentru douã situaþii:

1. Pentru situaþia existentã, structura fiind analizatã luând în conside-rare elementele structurale relevate la momentul efectuãrii expertizei tehnice,gradul de asigurare a rezultat pe direcþie transversalã R

t= 0,16 ºi pe direcþie

longitudinalã Rl= 0,23, iar pentru gradul de asigurare la seism mediu R=0,2

< 0,6 (valoarea minimã necesarã acceptatã prin prescripþiile tehnice în vigoare). Se face observaþia cã gradul de asigurare are o valoare mai mare decât

cea realã deoarece calculele efectuate nu sunt capabile sã reflecte în modfidel starea avansatã de degradare iar conlucrarea spaþialã este mult dimi-nuatã.

2. Pentru situaþia propusã, luând în considerare mãsurile de consolidareimpuse de starea de degradare a structurii, gradul de asigurare a rezultat pedirecþie transversalã R

t= 0,64, iar pe direcþie longitudinalã R

l= 0,78, ceea ce

conduce la o valoare medie a gradului de asigurare R = 0,71 > 0,6 (valoareminimã necesarã acceptatã prin prescripþiile tehnice în vigoare).

Încadrarea construcþiei în clase de risc, conform precizãrilor con-þinute în Ordinul MLPAT nr. 71N/1996

Având în vedere starea generalã a ansamblului, a fiecãrui elementcomponent în parte, rezultatele, precum ºi criteriile referitoare la alcãtuireaconstrucþiei ºi comportarea în exploatare ºi la acþiuni seismice, rezultatelecalculului simplificat conduc la concluzia cã, pentru imobilul analizat luândîn considerare situaþia existentã, gradul de asigurare minim este satisfãcut.Acesta este motivul pentru care considerãm clasa de risc seismic Rs I cores-punzãtoare „construcþiilor la care probabilitatea de prãbuºire este redusã darla care sunt aºteptate degradãri majore la incidenþa cutremurului de proiectare”.

În general, încadrarea în clase de risc seismic serveºte la stabilirea :- gradului de extindere a mãsurilor de intervenþie propuse;- gradului de urgenþã a executãrii mãsurilor de intervenþie. O verificare a gradului de risc seismic s-a efectuat printr-o metodã

empiricã lansatã pentru atestare de cãtre un grup de experþi. Se considerãgradul de risc RsI dacã se întruneºte un punctaj cuprins între 2,5 ºi 4,5, utili-zând o serie de criterii referitoare la:

- zona seismicã de calcul: pentru zona „ C” 0,40- categoria de importanþã B/II 0,50- gradul nominal de asigurare minim R = 0,2 0,40- vechimea (200 ani) 0,15

Titlu articol 427

- seisme semnificative suportate 11 0,60- regim de înãlþime P 0,75- conformare seismicã (neconformã) 0,10- degradãri structurale (importante) 0,25- ductilitatea structurii (nesatisfãcãtoare) 0,10- degradãri ascunse importante 0,30.Total 3,55 (Rs I)Clasa Rs I corespunde construcþiilor cu risc ridicat de prãbuºire la

seisme având intensitãþile corespunzãtoare zonei seismice de calcul (seis-mului de calcul din P 100/92)

Mãsuri de intervenþie /consolidareDin analiza „in situ” a stãrii generale a ansamblului ºi a substructurilor

au rezultat urmãtoarele :- În situaþia actualã rezistenþa ºi stabilitatea ansamblului nu sunt asi-

gurate. Se poate considera cã în ansamblu, comportarea structurii a fost neco-respunzãtoare. Se semnaleazã fisuri atât datoritã cutremurului cât ºi a tasã-rilor diferenþiate.

- Situaþia propusã Soluþia de consolidare constã în prevederea unor stâlpiºori sau lamele

din beton armat menite sã creascã capacitatea portantã a diafragmelor, con-ferind un anumit grad de adaptabilitate ansamblului.

Propunem o consolidare a fundaþiilor, care se vor cãmãºui la exterior ºiinjecta.

Definitivarea soluþiei va fi realizatã în cadrul proiectãrii, când se vorefectua ºi sondaje la fundaþia turnului.

Vor fi injectate toate fisurile pentru refacerea continuitãþii zidãriei, iarcrãpãturile se vor þese ºi injecta.

În afara lucrãrilor de consolidare sunt absolut necesare lucrãri de repa-raþii capitale care vor include:

- sistematizarea pe verticalã a amplasamentului (rigole, trotuare etc.);- refacerea învelitorii din tablã aflatã într-o stare avansatã de degradare

(coroziune);- refacerea elementelor din lemn ale ºarpantei, cele existente fiind

puternic afectate în timp de acþiunea diverºilor factori fizici ºi biologici;- lucrãri de reparaþii la jgheaburi ºi burlane pentru asigurarea îndepãr-

tãrii apelor pluviale de structurã, dat fiind natura terenului.Pentru realizarea unui aport de adaptabilitate întregului ansamblu bri-

dele sau stâlpiºorii se vor lega cu centuri din beton armat amplasate la parteainferioarã ºi superioarã.

Toate manevrele de consolidare ºi rigidizare sunt lucrãri rafinate, care nece-sitã un control de calitate riguros, succesul intervenþiei constând în primul rând

Semnatar articol428

din asigurarea conlucrãrii dintre elementele ajutãtoare de beton armat (rame,ancadramente, cadre închise) ºi elementele suport: pereþi, sâmburi/centuri/fun-daþii existente. Conectarea se realizeazã prin spargerea în ºtrepi a zidãriei ºiluarea mãsurilor necesare de pregãtire a suprafeþelor. Conectarea cu sâmburii,centurile ºi elevaþia de beton din zona intervenþiei se realizeazã prin pregãtireacorespunzãtoare a suprafeþelor ºi introducerea de conectori metalici ancoraþiîn elementele suport.

Evaluarea gradului de asigurare dupã realizarea modificãrilor structu-rale ºi funcþionale este prezentatã în anexa 1.

Lucrãrile de consolidare se vor executa numai pe baza unui proiect deexecuþie avizat de expert. Execuþia se va face obligatoriu cu asistenþa tehnicãa proiectantului.

Lucrãrile vor fi realizate de cãtre o societate de construcþii cu expe-rienþã în domeniu, pentru prevenirea accidentelor.

În cazul în care beneficiarul nu respectã recomandãrile conþinute înprezenta expertizã tehnicã, specialiºtii nu-ºi pot asuma rãspunderea asupracomportãrii ulterioare a ansamblului.