Pentru a conștientiza riscurile legate de producerea unor calamități majore avem nevoie de informare și de teste periodice, spune Liviu Ștefănescu, Research & Development Executive în cadrul Allied Engineers, una dintre cele mai importante companii de proiectare din România, cu o experiență de peste 20 de ani în industrie.
Am sintetizat mai jos perspectiva sa asupra a ce înseamnă o structură sigură și cum poate fi ea obținută, despre cum ar trebui să reacționeze o clădire în caz de seism major și despre cum comunică funcționalitatea, siguranța și esteticul într-o construcție.
Cât și cum „trăiește” o clădire?
În general, siguranța structurilor nu este conștientizată. La un moment dat, am expertizat o hală care s-a prăbușit în urma unei căderi majore de zăpadă. Hala nu avea chiriași, prin urmare nu era încălzită. Nefiind încălzită, zăpada s-a acumulat, nu s-a topit, cum s-a întâmplat în cazul celorlalte nouă hale din complex, așa că întreaga construcție s-a prăbușit. Oamenii care lucrau în celelalte hale au conștientizat pericolul abia în acel moment și au început să se îngrijoreze.
În mod similar, este nevoie de informare și de testări periodice pentru a conștientiza un risc care nu este vizibil, astfel încât oamenii să fie informați înainte să aleagă un spațiu de locuit în centrul orașului, în clădiri cu bulină roșie, doar pentru că acolo se află zonele lor de interes. Și aici nu vorbim doar despre cutremure, ci și despre inundații, alunecări de teren, zăpadă, vânt puternic sau cutremure.
Toate construcțiile sunt proiectate în baza unor biblioteci imense de standarde și normative. În perioada comunistă, s-au făcut teste și, în timp, au fost validate numeroase tehnologii și materiale. După aderarea la Uniunea Europeană, am adoptat noi standarde, care includ teste încă de la nivelul de materie brută până la cel de produs introdus în clădire. Din tot acest proces rezultă o durată de viață medie garantată pentru o clădire obișnuită, care este estimată la 50 de ani. Acest lucru presupune 50 de ani în care respectiva clădire poate fi exploatată în siguranță, fără intervenții majore. Iar după ce trec cei 50 de ani, sunt așteptate degradări și intervine necesitatea unor lucrări majore.
Normativele prevăd o serie de cerințe de conformare a structurii de rezistență a construcțiilor. De pildă, clădirea trebuie să aibă o formă rectangulară, să nu fie foarte înaltă în raport cu dezvoltarea în plan, să fie uniformă pe verticală, să păstreze înălțimea etajelor. Construcțiile care nu îndeplinesc asemenea condiții sunt penalizate prin creșterea costului asigurării în cazul producerii unor evenimente, cum ar fi cutremurele. Trebuie să încercăm mereu să gestionăm situațiile neprevăzute, să creăm scenarii în care analizăm ce s-ar întâmpla dacă anumite elemente cedează, iar clădirile cu forme neregulate aduc complexitate în tot ce înseamnă calcul, proiectare și execuție.
Despre o proiectare armonioasă
Structura condiționează compartimentarea interioară a unei clădiri: ea dictează unde se pot face uși, geamuri sau culoare de trecere, precum și pe unde să facem loc instalațiilor.
Dacă există armonie în structură, atunci structura se comportă predictibil. Iar dacă se comportă predictibil, atunci putem concluziona că ea se va comporta bine la un cutremur sau la tasările de teren ce apar în timp.
Dacă există abateri în regularitate sau elemente disproporționate, dacă respectiva clădire nu este ancorată cum trebuie sau dacă nu are destule subsoluri, realizăm că nu avem de-a face cu o clădire predictibilă, deci armonia lipsește, iar ea va reacționa la un cutremur într-un mod pe care nu îl putem anticipa. Iar pentru că nu îl putem anticipa, nu putem calcula. Este ca și cum am încerca să ne imaginăm cum va merge pe stradă și cum va lua curbele o mașină cu trei roți în loc de patru.
O clădire funcționează ca un mecanism care preia și transferă o serie de forțe – acesta este practic scopul structurii ei de rezistență, și, dacă nu o face în mod corect, se răstoarnă sau se rupe undeva.
Un inginer trebuie să înțeleagă natura materialelor și modul lor de interconectare. Eu am început ca proiectant pe structuri metalice. Și, în cazul structurilor metalice, nu te folosești de masivitate, ca la beton, ci de spațialitate: pui elemente care să transfere forțele dintr-o parte în alta, iar fără armonie, acestea nu se leagă. Există funcționalitate, există siguranță, există estetic și din toate trebuie să rezulte ceva unitar.
Cum trebuie să se comporte o clădire în fața unui cutremur
În privința cutremurelor, proiectarea — indiferent că vorbim despre finisaje, instalații sau altceva — are două cerințe: întâi se ține seama de limitarea degradărilor și se numește stadiul limită de serviciu: facem ca, la cutremure mici, clădirile să se degradeze cât mai puțin, să nu se spargă geamuri, să nu se rupă țevi și să nu fie necesare intervenții. Apoi, în stadiul limită ultimă, prevenim colapsul clădirii. Admitem prăbușiri mici locale, dar nu prăbușirea întregii clădiri, încât să existe victime sau daune mari.
Sunt două metode de proiectare, în sistemul japonez și cel american, concepute după cutremurele mari din aceste țări. Japonezii proiectează pentru cutremure frecvente și mari. Americanii proiectează pentru cutremure rare și mari și pentru cutremure foarte mici, ce se produc o dată la câțiva ani. Noi folosim modelul american. Astfel, acceptăm ca o clădire să fie degradată și să urmeze demolarea ei după un cutremur mare, pentru că se întâmplă foarte rar. De aici și problema pe care o au clădirile din București, care au fost supuse cutremurului din 1977 și care trebuie consolidate. În schimb, japonezii fac clădirea să reziste cutremurelor mari tot timpul, cu prețul efectiv al materialelor și tehnologiilor folosite. Acolo, o clădire costă mult mai mult pentru că așa este gândită încă de la început.
S-a schimbat mult și modul în care este gândită ierarhizarea elementelor structurale. Elementele clădirii trebuie să funcționeze ca niște supape de siguranță în timpul cutremurului și să se degradeze treptat, într-o anumită ordine. Astfel, întâi se degradează grinzile, ulterior stâlpii și la final fundația. Aceasta este ordinea. De asemenea, admitem ca grinzile să fie pline de fisuri și crăpate și câte una să cedeze într-un apartament, dar nu toate grinzile peste tot în același timp și în niciun caz stâlpii. Dacă s-ar degrada stâlpii, atunci ar cădea planșeul și s-ar dărâma toată clădirea.
Întreaga energie a unui cutremur este disipată prin ierarhizarea acestor elemente. Rezultă, însă, o clădire deteriorată, care va trebui dărâmată și reconstruită.
Proiectarea nu înseamnă doar muncă de birou
Prin managementul proiectării și execuției se pot obține structuri sigure. De aceea, la Allied Engineers, traseul proiectării duce la o construcție sigură.
Colegii mei merg în mod constant la vizite pe șantier în care verifică dacă sunt respectate planurile, au minute pe care le comunică echipei de pe șantier, oferă consultanță în timpul execuției și, pe lângă verificările periodice și ședințele de șantier, oferă soluții tehnice pentru care sunt la rândul lor indexate actualizări în modelele de calcul, mențin o arhivă de proiect. Deci avem un întreg aparat de coordonare și organizare a procesului. Dacă nu am avea controlul asupra întregului proces, ar rezulta construcții despre care nu am avea cu adevărat suficiente informații.
Este important de știut că nu mergem pe soluții fundamentate acum 30 de ani și pe care le repetăm la nesfârșit. Proiectarea este un domeniu în care cercetarea este continuă.
Pe măsură ce nivelul nostru de trai crește, atunci și cerințele de siguranță cresc. Acestora le răspundem printr-o adaptare permanentă și o stăpânire foarte bună a metodelor și standardelor curente de proiectare.