18
REABILITAREA STRUCTURII DIN ZIDĂRIE A CLĂDIRII MUZEULUI BANATULUI DIN TIMISOARA Alexandru Botici; Teodor Leț Prof. dr. ing., Universitatea “Politehnica” din Timi oara, Facultatea de Construc ii, Departamentul ș ț de Construc ii Metalice si Mecanica Construc iilor ț ț Ing. SC Proteor SRL Lunc oara [BH] ș

consolidare muzeu

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: consolidare muzeu

REABILITAREA STRUCTURII DIN ZIDĂRIE A CLĂDIRII MUZEULUI BANATULUI DIN

TIMISOARA

Alexandru Botici; Teodor LețProf. dr. ing., Universitatea “Politehnica” din Timi oara, Facultatea de Construc ii, Departamentul ș ț

de Construc ii Metalice si Mecanica Construc iilorț ț

Ing. SC Proteor SRL Lunc oara [BH]ș

Page 2: consolidare muzeu

• În lucrare se prezintă alcatuirea structurală a Muzeului Banatului din Timisoara, monument de categoria A realizată integral din zidărie, degradată datorită tasărilor fundatiilor si care este in curs de reabilitare. În acest sens se face o descriere a interventiilor facute de-a lungul timpului, a degradărilor constatate si a măsurilor de consolidare propuse prin proiectul de consolidare. O parte a acestor măsuri de consolidare s-au realizat iar restul urmează să se execute. Solutiile propuse se încadrează în categoria solutiilor reversibile cu structură metalica care ameliorează comportarea arcelor din zidărie ale planseelor de peste parter si etajul I. Lucrarea se încheie cu concluzii si avantaje ale măsurilor de consolidare propuse.

•Constructia Muzeului Banatului din Timisoara cunoscută si sub numele de Castelul Huniade este amplasată în centrul orasului Timisoara si este monument istoric de categoria “A”, fiind una dintre cele mai importante constructii ale orasului.După cutremurul din 1436 care a dus la dărâmarea unei părti din vechiul castel, comitele Iancu de Hunedoara îl reclădeste si îl extinde cu ziduri din cărămidă. Constructia a fost edificată în perioada 1443-1447, de către mesteri constructori italieni recunoscuti în perioada medievală prin alte realizări asemănătoare în Europa.

Page 3: consolidare muzeu

• Între 1552-1616 Timisoara devine capitala unei provincii otomane iar în castelul Huniade se afla resedinta administrativă a acestei provincii. Desi imaginea castelului aparută în diverse gravuri si stampe din secolul XVII este diferită, amplasarea acestuia este aproximativ aceea si pe o insulă a unui brat părăsit al râului Bega. În anul 1849 castelul a fost asediat de trupele ungare si a fost partial distrus iar în anul 1856 s-a reconstruit în forma arhitecturala actuală. Laturile de nord si vest au fost reconstruite în întregime, celelalte două laturi de est si sud au fost doar extinse spre curtea interioară cu un coridor de circulatie

.În anul 1903, se fac primele consolidări mentionate istoric, deoarece castelul a prezentat avarii. Consolidările realizate în perioada 1903-1906 au fost puse în eviden ă țprin sondajele făcute la fundatiile muzeului cu ocazia studiilor geotehnice si a cercetarilor arheologice făcute în anii 1955-1957. Tot în perioada 1955-1957 se fac consolidări la fundatiile coloanelor din zidărie din sala nr. 2 , latura de vest care a fost reconstruită dupa asediul de la 1849, la boltile de cărămidă si la planseul de peste parter al laturii de vest.Asupra structurii de rezistentă a castelului au mai avut loc numeroase interventii zonale între care se amintesc: cele din perioada 1978-1984 când se consolidează boltile si planseul peste etajul I, a laturii de vest si a celor trei turnuri de la intersectia laturilor de Est-Nord, Est-Sud, Sud-Vest; cele din perioada 1984-1987 când se fac consolidări si reparatii ale sarpantei muzeului.

Page 4: consolidare muzeu

•Cercetările arheologice si dezvelirile de fundatii si elemente structurale au adus lămuriri privitoare la modul în care a fost construit castelul, a tehnologiei de executie si a solutiilor constructive folosite. In acest sens, se poate afirma ca fundatiile din caramida ale cladirii, au fost realizate peste dulapi si grinzi din lemn care se sprijineau pe piloti scurti din stejar bătuti în terenul mlăstinos. Săpaturile efectuate pentru dezvelirile de funda ii si cercetări arheologice au țpus în valoare rămăsitele vechiului castel.

Page 5: consolidare muzeu

Descrierea construc ieiț

Latura de Nord i Vest, din care face parte i ș școltul analizat în prezenta lucrare este alcătuită astfel:

Funda ii din piatră i cărămidă, de tip continuu ț șsub zidurile exterioare i izolate sub coloanele șcentrale (pilele din zidărie). i aceste funda ii Ș țau fost subfundate par ial în precedentele țconsolidari.

Zidurile exterioare sunt realizate din cărămidă cu coloane integrate realizate din zidărie.

Coloanele centrale sunt realizate din zidărie de cărămidă dispuse pe două rânduri la latura de nord i un ir de coloane pe latura ș șde vest.

Plan eul peste parter este realizat din arce de șzidărie dispuse transversal i longitudinal care șreazemă pe pilele de zidărie. Intre arce sunt realizate bol i de zidărie cu dublă curbură.ț

În sens transversal i longitudinal deasupra șarcelor din zidărie sunt dispu i tiran i din o el, ș ț ț10x40mm i 14x60mm, ingloba i în zidăria ș țpilelor i a pere ilorș ț .

Laturile de est i sud ale muzeului sunt realizate din zidărie de cărămidă plină cu ziduri longitudinale i ș ștransversale, la care s-a adăugat coridorul spre curtea interioară. Plan eul peste parter la aceste doua șlaturi este realizat din bol i de cărămidă semicilindrice i semicilindrice încruci ate iar plan eul peste ț ș ș școridorul dinspre curtea interioară este din beton armat. Plan eul peste etajul I este alcatuit din grinzi șde lemn rezemate pe arce din caramida longitudinale, iar coridorul are plan eu din beton armat. șPlan eul peste etajul II este integral din lemn.șFunda iile acestor laturi sunt de tip funda ii continui sub ziduri realizate din cărămidă i au fost par ial ț ț ș țsubfundate cu beton simplu.

Page 6: consolidare muzeu

Plan eul peste etajul I este realizat bol i din zidărie nervurate cu stema dacică la extrados i care reazemă pe ș ț șarcele din zidărie dispuse transversal i longitudinal, care se descarcă în pile.ș

i aici în sens transversal peste arcele din zidărie sunt dispu i tiran i metalici din platbenzi de o el.Ș ș ț ț

Pilele de zidărie de la parter i etajul I nu continuă la etajul II, aici sunt ziduri transversale par iale a ezate peste ș ț șarcele de zidărie i ziduri longitudinale dispuse tot peste arcele din zidărie. Înspre curtea interioară la o pătrime șdin deschiderea bol ilor sunt realiza i ni te stâlpi din zidărie de cărămidăț ț ș .

Plan eul peste etajul II este realizat din grinzi de lemn care reazemă pe zidurile exterioare i zidurile transversale ș șpar iale, dinspre curtea interioarăț

Acoperi ul construc iei este realizat din ș țarpantă de lemn ecarisat i invelitoare din ș ș

tigla. Forma arpantei diferă de la latură la șlatură ca alcatuire structurala. Peste latura de nord ferma de acoperi este de tip dublu șmacaz.

Page 7: consolidare muzeu

Degradări constatate

Crăpături în bol ile de peste parter i de peste etaj la latura de vest datorate tasărilor ț șdiferen iate dintre pilele centrale (care nu s-au tasat) i pilele din zidurile exterioare, ț șmăsurate pe martori.

Fisuri i crăpături în bol ile i ș ț șarcele din zidărie de peste parter i etaj la latura de nord, șdatorate tot tasărilor diferen iate.ț

Degradarea prin rupere sau deteriorarea îmbinărilor la unii din tiran ii metalici existen i, ț țcare au favorizat fisurarea arcelor i bol ilor.ș ț

Deteriorări ale bol ilor peste țetaj datorită infiltra iilor de apa țprin invelitoare.

Page 8: consolidare muzeu

Dezveliri din perioada lucrarilor de reabilitare:-detalii tiranti existenti-stalp din zidarie cu rezemare pe bolta de peste etajul I-etaj I: vedere bolti

Page 9: consolidare muzeu

Interven ii anterioareț

• În anii 1903-1906 se fac consolidări la funda ii prin subfundări i cămă uiri ale ț ș șfunda iilor izolate sub pilele interioare de pe latura de nord .ț

• În anii 1955-1957 se fac consolidări ale funda iilor pilelor interioare de pe latura de țvest prin pilo i turna i i un inel de beton peste capetele de pilo i care îmbracă pilele ț ț ș țde zidărie. Acest tip de consolidare s-a dovedit ca fiind eficient în sensul că aceste pile nu au mai înregistrat tasări. Se men ionează că ace ti pilo i au fost încastra i în ț ț ț țstratul de argilă de la cota -8,0m.

• Tot în această perioadă s-au cămă uit bol ile de peste parter din latura de vest cu ș țplase de armătură i un strat de beton de circa 8 cm. Peste această cămă uială s-a ș șturnat i un plan eu de beton armat dar care dinr-o eroare de execu ie nu rezema pe ș ș țpile i ziduri ci pe bol ile de zidărie consolidate. Acest plan eu nu mai avea rolul de ș ț șaibă orizontală ci constituia doar o încărcare moartă pe bol i i s-a procedat la ș ț ș

demolarea lui.• În anii 1980-1985 s-a trecut la consolidarea plan eului peste etaj prin turnarea unui ș

plan eu din beton armat corect realizat dar care este situat la circa 80cm deasupra șbol ilor de cărămidă.ț

• Au mai existat interven ii la cele trei turnuri unde plan eele existente din lemn ț șrespectiv din bol i de cărămidă au fost înlocuite cu plan ee din beton armat.ț ș

• Interven ii s-au făcut i asupra arpantei din lemn pe diverse zone, înlocuindu-se ț ș șelemente structurale sau consolidându-se prin eclisare talpile fermelor, căpriorilor i șalte elemente.

Page 10: consolidare muzeu

• Toate interven iile făcute până la ora actuală au rezolvat doar temporar i local ț șanumite aspecte structurale neînlăturându-se în totalitate cauzele care au generat degradările de natură structurală.

• În 1997 se efectuează o expertiză tehnică i un proiect de consolidare a zonei de șnord-vest a muzeului i în 2005 încep lucrările de consolidare în baza acestui proiect. șLa scurt timp după demararea lucrărilor Comisia Centrala de Monumente Istorice i șde Arhitectură a ministerului Culturii i Cultelor sistează lucrările i nu agreează ș șmăsurile de consolidare propuse de proiectant. Urmare a acestei situa ii în ț2006-2007 se face un nou proiect de consolidare i reabilitare de către Universitatea șPolitehnica din Timi oara, cu consultan a expertului MCC, membru în comisia tehnică ș ți s-a ob inut acordul comisiei centrale a ministerului Culturii i Cultelor , i s-au reluat ș ț ș ș

lucrările de consolidare conform acestui proiect.• Cercetările au continuat concomitent cu cu executarea lucrărilor de îmbunătă ire ț

(injectare) a terenului de fundare pe adâncimea de la -4.0m la -8.0m, deoarece intre -4,5 si -8,0m, terenul de fundare este foarte slab (mâl). Apoi s-a început consolidarea funda iilor zidurilor exterioare prin cămă uire i realizarea radierului general la nivelul ț ș șparterului. Lucrările sunt oprite temporar din lipsă de fonduri.

Page 11: consolidare muzeu

Modalită i de calcul i modele numericeț ș

• Modelele de calcul pentru situa ia existentă neconsolidată țsunt cele utilizate la proiectarea elementelor structurale de zidărie simplă, alese conform normelor tehnice în vigoare.

• Arcele de zidărie s-au abordat ca arce dublu încastrate în

pilele de zidărie

Pilele sau stâlpii din zidărie s-au considerat ca elemente

masive supuse la compresiune execentrică

Page 12: consolidare muzeu

Cadrul transversal corespunzător sec iunii verticale existente prin latura de nord a ț

muzeului s-a considerat ca in figura de mai jos

Page 13: consolidare muzeu

• Analiza acestui model structural s-a făcut în [5] la încărcări din combina iile țfundamentale i speciale. ș

• Se concluzionează ca elementele structurale verticale suportă eforturile din combina iile fundamentale. For a axială excentrică se află în interiorul sâmburelui ț țcentral sau la limita acestuia, astfel că toată sec iunea transversală este comprimată. țPentru încărcările din combin iile speciale, elementele de zidărie verticale marginale țsunt solicitate la compresiune excentrică cu mare excentricitate. Aceste elemente formate din pilele înglobate în zidurile exterioare ar fi necesar să fie consolidate. Se precizează că în această situa ie, ca încărcare verticală s-a considerat inclusiv țalicăria de peste bol ile i arcele de zidărie i plan eele din lemn care reazemă peste ț ș ș șacestea iar pentru masa structurii la ac iunea seismică s-au luat în considerare toate țaceste încarcări gravita ionale. Dacă pentru aceste elemente verticale se calculează țcoeficientul de asigurare R, definit de raportul dintre momentul capabil (Mcap=1.25Rc Sc ) i momentul efectiv din combina ia specială rezultă R=0.43 < Rmin=0.60. În ș țcalcule s-a considerat rezisten a zidăriei Rc=12.5 daN/cm2 corspunzatoare unui țmortar M10 (Rm=10 daN/cm2 ) iar cărămida s-a cosiderat de clasa C150 cu Rp=150 daN/cm2.

• Compresiunea excentrică mare se datorează împingerilor din bol ile de cărămidă țsuprapuse peste efectul din seism.

Page 14: consolidare muzeu

Calculul simplificat conform schemelor din figurile 9 i 10 pentru încărcările din combina iile ș țfundamentale ne arată că for a axială excentrică se află în sâmburele central.ț

Ac iunea seismică s-a analizat conform schemei simplificateț :

Momentul încovoietor din seism se repartizează fiecărei pile propor ional cu rigiditatea sa astfel:țMA=MS (IA/Σ I); MB=MS (IB/Σ I). În această situa ie de calcul simplificat elementele verticale țsunt solicitate la compresiune excentrică cu mică excentricitate. For a excentrică calcă la limita țsâmburelui central. Încărcările pentru această situa ie de studiu sunt fără alicărie, în situa ia ț țactuală decopertată.

Page 15: consolidare muzeu

Măsuri de consolidare

• Înlăturarea completă a alicăriei de peste bol i i ț șa plan eelor i pardoselilor.ș ș

• Introducerea de tiran i metalici pretensiona i din ț țgrinzi metalice UPN 260 care reazemă pe pile prin intermediul unor juguri metalice care îmbracă pilele. În capetele grinzilor sunt prevazu i doi tiran i Ø32 pretensiona i la o for ă ț ț ț țde 800 daN care străpung zidurile marginale. Din grinzile metalice se introduc al i doi tiran i ț țØ30 înclina i la 35 , tangen i la na terile bol ilor, ț ț ș ț⁰în care se introduce o for ă de pretensionare de ț1000 daN (figura 12).

• Grinzile metalice orizontale portante pot suporta i încărcarea din plan eele de lemn care ș ș

reazemă pe ele.

Schemă de calcul grinda-tirant Sec iune transversală ansamblu consolidareț

Page 16: consolidare muzeu

Detaliu consolidare:-tiranti existenti reparati-prevederea de tiranti suplimentari

Page 17: consolidare muzeu

Dispunere grinzi tiran iț pe latura N-V

Page 18: consolidare muzeu

Concluzii

• Consolidările introduse pe structura monumentului, au avut scopul ameliorării conlucrării structurii, a asigurării construc iei că nu va fi distrusă în cazul unui cutremuț r.

• Solu iile adoptate au fost avizate favorabil de către comisia tehnica a Ministerului Culturii i ț șCultelor.

• Solu iile de consolidare au un caracter reversibil.ț• Consolidările de tip grindă-tirant cu tirant înclinat au rolul de a transforma par ial sau total ț

împingerile bol ilor în reac iuni verticale.ț ț