Cutia rigidă

Cutia rigidă

Știu ca aici voi intra în contradicție cu foarte multi colegi proiectanți, dar vreau sa fac o precizare despre ce am constatat eu, legat de povestea cutiei rigide, pe care ne-au spus-o profesorii la facultate și care a devenit un fel de mit printre ingineri și arhitecți. La scoală ne-au învățat sa proiectăm clădiri simple, regulate, ne-au zis că subsolul se comportă ca o cutie rigidă și ca încastrarea structurii trebuie considerata deasupra planșeului peste acesta. Parțial adevarat, numai că în practică clădirile nu sunt niciodată regulate, iar subsolurile sunt pline de parcări.

Chiar dacă acum 10-12 ani când studiam eu ingineria, se făceau parcări subterane, nimeni nu ne-a zis nimic despre acest tip de subsoluri. Bun! Si ce ne-au învățat asistenții? Că în programul de calcul, seismul se definește de la parter în sus, pentru că subsolul este o cutie rigidă. Înainte de apariția programelor moderne de calcul, adică pana prin anii 2000, când nici putere de calcul nu prea exista, subsolurile nu era luate în calculul seismului ca masa. Se considera ca sunt  cutii rigide, erau supra armate și gata. De asemenea nici fundațiile nu erau introduse în modelul de calcul.

La cutremurul din 1977 subsolurile clădirilor noi, de după 1960, au avut o comportare bună, dar suprastructura nu. Se știe foarte bine câte blocuri proiectate și construite în perioada respectiva au avut probleme, în cartierul Militari, pe Sos. Ștefan cel Mare etc. Eu consider ca o parte dintre degradările suprastructurii se datorează neluarii în calcul a fundațiilor si a a subsolului.

Actiunea seismului asupra fundatiei porneste de la simpla intelegere a undelor seismice si a propagarii lor. Avem aici un articol despre aceste unde si daca urmăriți cu atenție animatiile cu miscarea terenului la propagarea undelor veti intelege ca de fapt terenul de sub fundatie se misca cu tot cu cladire. Fortele de inertie care apar datorita acestei miscari sunt de fapt fortele seismice. Care ar fi logica ca forta seismica sa nu se declare de la baza cladirii in sus ignorand astfel masa subsolului.

E foarte important sa avem o perspectiva completa asupra efectelor forțelor seismice asupra întregii clădiri. Din acest motiv este important ca un model de calcul sa fie complet, inclusiv cu fundațiile, pentru că valoarea coeficientului de pat are o influentă majoră asupra eforturilor din suprastructură. Un coeficient de pat redus, adică un teren slab (gen argila sau loess) duce la eforturi mai mari in structura. Un coeficient de pat mai mare, adică un teren mai tare (pietriș) duce la eforturi mai reduse in suprastructura.

Cu siguranță ca blocurile care au rămas nedegradate, in 1977,  au avut șansa se afle pe un teren favorabil d.p.d.v. al amplificării undelor seismice. La fel va fi și la următorul cutremur, doar ca intre timp litologia solului s-a schimbat considerabil, asa ca vom avea numeroase surprize neplăcute.

cutie rigida

Concluzii:

1. Subsolurile trebuie luate în calcul ca masa pentru calculul forței tăietoare de baza, tocmai pentru ca cerințele funcționale moderne nu mai permit realizarea lor ca o cutie rigida. Pe scurt forța seismica trebuie aplicata de la baza clădirii în sus.
2. Cladirile cu mai multe niveluri subterane trebuie de asemenea modelate in corelare cu natura terenului de fundare, dar asta e o discutie mult prea ampla pentru un blog.

2. O cutie rigida presupune pereți din beton armat sub toate elementele verticale ale suprastructurii si goluri cât mai puține și cât mai mici. Putem spune ca un subsol tehnic ar putea fi considerat o cutie rigida dar chiar și ele trebuie modelate împreună cu fundațiile.

Aștept cu interes dezbaterile pe tema asta.