Reabilitarea Structurala a Sarpantei Istorice Cu Materiale Traditionale

Reabilitarea structurală a şarpantei istorice cu materiale tradiţionale

Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca

UNIVERSITATEA TEHNICĂ din CLUJ-NAPOCAFACULTATEA DE CONSTRUCŢII

Master: Patologia şi reabilitarea construcţiilor

Absolvent:Ing. Ioana GANEA

Coordonator ştiinţific:Prof.dr.ing. Horia Aurel ANDREICA

1.IntroducereLemnul este cunoscut şi folosit de constructori din toată lumea de mii

de ani. Construcţiile din lemn au o comportare şi o siguranţa foarte bună in timp, dacă lemnul este tratat corespunzător împotriva agenţilor biologici (insecte, ciuperci) şi a focului.

Lemnul este folosit cu preponderenţă în cazul şarpantelor, datorită greutaţii proprii reduse, a prelucrării relativ uşoare şi posibilităţii demontării şi a refacerii parţiale sau totale a elementelor.

Un aspect important în domeniul construcţiilor din lemn îl reprezintă reabilitarea acestora.Evaluarea, menţinerea şi reabilitarea structurilor din lemn este un domeniu unde există puţine materiale de referinţă scrise. Un punct cheie în evaluarea structurilor din lemn este înţelegerea unor elemente istorice care au influenţat proiectarea şi construcţia lor.

Reabilitarea şarpantelor istorice reprezintă o sarcină complexă. În acest caz trebuie îmbinate diverse interese, pentru ca în final să se obţină un rezultat durabil.

Reabilitarea structurală a şarpantei istorice cu materiale tradiţionaleMănăstirea franciscană din Cluj-Napoca

2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn

Tehnicile de reabilitare/consolidare utilizând materiale tradiţionale sunt foarte des ignorate şi înlocuite cu tehnologii care utilizează materiale moderne, de cele mai multe ori costisitoare şi câteodată de o eficienţă îndoielnică.

Aceasta situaţie este întalnită în special la structurile vechi din lemn, mai exact la şarpante şi planşee, care există în intreaga lume, în multe cazuri de mai multe secole.Prin urmare este necesar să se ia măsuri pentru a arăta comunităţii că este posibilă conservarea structurilor din lemn şi că trebuie încurajată utilizarea materialelor tradiţionale.

Tehnicile de reabilitare cu materiale tradiţionale, cu lemn sau metal, pot fi soluţii excelente de reabilitare a structurilor vechi de lemn daca sunt corect analizate şi aplicate.


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnul

Utilizarea elementelor din lemn în reabilitarea structurilor vechi din lemn este o soluţie foarte comuna.Totusi, în cazul acestor intervenţii este important ca elementele noi din lemn să fie din acelaşi tip de lemn(aceeaşi specie de lemn) şi să aiba caracteristici similare(densitate, rezistenţă şi rigiditate) cu cele a structurii originale.

Lemnul ca material de consolidare poate fi folosit în diferite configuraţii:

- adăugarea de material feţelor elementului deteriorat- înlocuirea unor porţiuni din element- introducerea unor elemente noi din lemn- înlocuirea unor elemente sau chiar a întregii structuri


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnula) adăugarea unor elemente din lemn pe feţele elementului deteriorat

Schemă de principiu şi imagine a reabilitării unei corzi cu o placă din lemn fixată cu şuruburi - Şcoala “Rodrigues de Freitas”, Porto,Portugalia


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnula) adăugarea unor elemente din lemn pe feţele elementului deteriorat

Consolidarea capetelor de grinzi a planşeului - Palatul Valadares, Lisabona, Portugalia


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnulb) înlocuirea unor porţiuni din element

Substituţia unei porţiuni dintr-o coardă secundară - Şcoala “Rodrigues de Freitas”, Porto,Portugalia


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnulb) înlocuirea unor porţiuni din element

Substituţia unei porţiuni dintr-o îmbinare


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnulc) introducerea unor elemente noi din lemn

Introducerea unor contravântuiri pentru reducerea lungimii de flambaj la căpriori, respectiv popi - Şcoala “Rodrigues de Freitas”, Porto,Portugalia


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.1.Lemnuld) substituţia unor elemente sau a întregii structuri

Acoperiş original şi acoperiş nou - Biserica Corpus Christi,Vila Nova de Gaia, Portugalia


2.Materiale tradiţionale în reabilitarea structurilor din lemn 2.2.Metalul

Soluţia cu elemente de oţel este des utilizată în reabilitatea structurilor din lemn, mai ales în cazul planşeelor, ducând la o rezistenţă şi rigiditate sporită.Chiar şi aşa, când se folosesc aceste elemente, două chestiuni trebuie analizate: compatibilitatea cu elementele din lemn (comportamentul lemnului şi al metalului diferă considerabil) şi rezistenţă la foc a elementelor metalice.Structurile din lemn suportă temperaturi la care structurile din metal ar ceda. Aşadar, pentru a evita ca elementele metalice să devină un punct slab a consolidării structurii, este important să se îmbunataţească protecţia lor la foc, care poate fi facută prin o barieră fizică de produse de protecţie la foc.În acelaşi timp metalul trebuie protejat împotriva coroziunii.

Metalul ca şi material consolidant poate fi folosit într-o multitudine de configuraţii, din care sunt exemplificate cateva în cele ce urmează.



Armare simplă şi eficientă a unei coarde prin inserarea unor şuruburi pentru lemn



Folosirea elementelor de oţel tradiţionale pentru a îmbunataţi legăturile dintre elementele din lemn - Biserica din Valongo,Valongo, Portugalia



Consolidarea reazemelor căpriorilor/coamelor pe pereţii din zidărie - Biserica din Valongo,Valongo, Portugalia



Consolidarea unui reazem a unei corzi cu placuţe din oţel şi tije filetate - Biserica din Valongo,Valongo, Portugalia



Introducerea tiranţilor pentru a conecta căpriorii fermei - Biserica din Valongo,Valongo, Portugalia


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca 3.1.Degradări

Structura şarpantei prezintă degradări legate de factori externi naturali dar şi datorate intervenţiilor necorespunzătoare.În unele zone sunt infiltraţii ale apei, lemnul a suferit degradări în timp datorate atacurilor biologice (ciuperci, insecte xilofage).Există îmbinări impropriu executate care s-au dislocat, se observă deasemenea lipsa unor elemente(căpriori, contrafişe, grinzi).

Infiltraţii ale apei Atacuri biologice


3.Studiu de caz – Manastirea franciscana din Cluj-Napoca 3.1.Degradări

Îmbinări desfăcute Fisuri ale elementelor


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca 3.1.Degradări

Putrezirea capetelor de grinzi Slăbiri ale secţiunilor


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca3.2.Evaluarea stării actuale a structuriia)Calcul static

Calculul static s-a făcut în situaţia cea mai defavorabilă, luând în considerare greutatea proprie a acoperişului, greutatea zăpezii şi acţiunea vântului.S-a considerat un cadru principal şi s-a facut o modelare structurală a acestuia.


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca3.2.Evaluarea stării actuale a structuriib)Verificarea secţiunilor

Verificarea capacităţii portante a fiecărui element s-a făcut presupunând încadrarea lemnului existent în clasa de calitate C14. - căpriorul este supus compresiunii şi încovoierii; în urma calculului capacităţii portante a rezultat necesitatea consolidării acestuia; - pana este supusă efortului de încovoiere, secţiunea acesteia are capacitatea portantă necesară preluării încărcărilor; - bara de suspendare este supusă întinderii şi nu necesită consolidare; - arbaletrierii sunt comprimaţi şi au o rezistenţă corespunzătoare; - coarda este supusa atât efortului de întindere, cât şi celui de încovoiere şi este capabilă să preia eforturile; - traversa şi antretoaza sunt solicitate la compresiune şi deasemenea nu necesită consolidare;


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca3.3.Propunerea şi descrierea soluţiei de consolidare

Datorită distanţei mari dintre reazemele căpriorului şi efortului de compresiune care apare în element,acesta flambează.Se propune deci reducere lungimii de flambaj prin introducerea unor colţari cu secţiunea de 15x15cm.


3.Studiu de caz – Mănăstirea franciscană din Cluj-Napoca3.3.Propunerea şi descrierea soluţiei de consolidare

După introducerea colţarilor s-a refăcut calculul static şi s-a observat o reducere a efortului de compresiune şi a momentului, dar mai ales s-a îmbunătăţit comportarea elementului prin introducerea unui reazem nou.S-au verificat din nou secţiunile elementelor după redistribuirea eforturilor şi s-a constatat că toate elementele au capacitatea portantă necesară.


4.Concluzii şi analize

Un mare avantaj al utilizării materialelor tradiţionale este costul redus al acestora, aceste materiale sunt compatibile cu cele existente,eficienţa şi durabilitatea lor au fost testate în timp, spre deosebire de materialele moderne care înca sunt în faza de testare.În majoritatea cazurilor în care intervenţiile trebuie făcute asupra unor structuri istorice, aceste materiale sunt mai agreate de legislaţie.Totuşi, în ciuda tuturor acestor avantaje, nu trebuie să ne limităm la tehnicile cunoscute la ora actuală, ci este necesară o dezvoltare şi o cercetare continuă pentru îmbunătăţirea tehnicilor moderne, care însă trebuie bine testate, observate şi documentate înainte de utilizarea lor

pe scară largă.


Vă mulţumesc!

Documents

Reabilitarea Structurala a Sarpantei Istorice Cu Materiale Traditionale