Arhitectura faţă în faţă cu cutremurele trecute şi viitoare

autor : prof.univ.dr.ing. R.Petrovici 

Această comunicare reprezintă încercarea de a răspunde la o întrebare firească a multor constructori dar şi a populaţiei:

“De ce au căzut numeroase construcţii din România la cutremurele din secolul XX ?”

Urmărim în particular identificarea contextului tehnic, internaţional şi naţional, în care s-au realizat, înaintea anului 1940 numeroase clădiri cu vulnerabilitate seismică ridicată care au produs nenumărate victime şi distrugeri semnificative la cutremurele din 1940 şi 1977.

O bună parte dintre aceste clădiri sunt în exploatare şi astăzi şi, deşi sunt marcate cu “bulina roşie”, ele continuă să adăpostească locuinţe dar şi alte funcţiuni care implică prezenţa unui număr mare de persoane fără nici un fel de măsuri pentru reducerea vulnerabilităţii (consolidare) [9]. Inerţia care ne caracterizează va face ca acestea, prin incapacitatea de a supravieţuire inerentă în absenţa intervenţiilor necesare, să fie viitoarele clădiri “martir” ale următorului cutremur sever.

Ignorarea hazardului seismic pe teritoriul României

Istoria seismică a teritoriului României este bogată în evenimente majore. În cazul cutremurelor  produse în trecutul îndepărtat şi inclusiv până în secolul XIX   acestea au afectat construcţii realizate meşteşugăreşte, cu materiale tradiţionale (lemn, piatră, cărămidă nearsă) cu rezistenţe slabe sau modeste. În multe cazuri, distrugerea unor clădiri s-a datorat efectelor cumulate ale cutremurelor succesive. Este cazul numeroaselor prăbuşiri înregistrate la cutremurul din 1838 favorizate, fără îndoială de existenţa unor avarii nereparate după cutremurul din 1829.

La începutul secolului XX, cutremurele din trecutul istoric nu erau necunoscute datorită lucrărilor publicate de specialişti de prestigiu în acest domeniu, străini şi autohtoni. În rândul lucrărilor autohtone cităm studiul lui Gr.Ştefănescu [12] publicat în Analele Academiei Române şi două studii ale lui St.Hepites [6] şi [7] publicate în Analele Institutului Meterologic Român.

Pentru a face cunoscute pe plan internaţional fenomenele seismice care caracterizează teritoriul României şi al ţărilor învecinate, în 1896 a fost publicată la Bucureşti, în limba franceză, lucrarea [5].

Fiind la curent cu dezastrul produs asupra clădirilor “moderne” de cutremurul de la Nobi-Japonia (1891) precum şi cu măsurile adoptate de autorităţile japoneze, St.Hepites, în anul 1901 [8], a emis un avertisment public adresat autorităţilor şi constructorilor, care din nefericire a fost ignorat peste jumătate de secol, afirmând că :

În ţara noastră, nenorocirile produse de cutremurele de pământ pot fi evitate, mai ales dacă în construcţiunea clădirilor şi monumentelor arhitecţii noştri, urmând sfaturile date de Comitetul Seismologic al Japoniei, ar ţine socoteală de cutremurele de la 1802, 1829 şi 1838 care au produs însemntate stricăciuni clădirilor din România.

Vom menţiona în acest context faptul că în 1892 Institutul Meteorologic al României a organizat o reţea naţională de observare a mişcărilor seismice şi că în 1900, la al VII-lea Congres internaţional de geografie, a fost numită o Comisiune permanentă seismologică în care România a fost reprezentată de Şt. Hepites alături de reprezentanţii altor 18 ţări de pe toate continentele.

Să amintim, de asemenea, că în 1916, pericolul producerii cutremurelor în România şi consecinţele potenţiale,  dezastruoase, ale acestui fenomen au făcut obiectul unei lucrări de popularizare [1].

Având în vedere existenţa publică a acestor informaţii este de neînţeles afirmaţia marelui specialist constructor care a fost Emil Prager, care în lucrarea [10] afirmă, în Capitolul 21 Betonul armat şi cutremurul:

Până la cutremurul din anul 1940 care în 45 sec. a distrus numeroase vieţi, precum şi clădiri şi sate, în regiunile subcarpatice, literatura tehnică nu a dispus de documentaţii suficiente cu privire la aspectele grave ale cutremurelor din ţara noastră

La fel de surprinzătoare este şi afirmaţia unui alt mare constructor Acad. A.A.Beleş [4]:

Ţara noastră nefiind considerată ca o ţară bântuită de cutremure, problema asigurării construcţiilor nu s-a pus în genere şi ne-am găsit complet surprinşi în faţa acestui dezastru, şi ne-au lipsit nu numai mijloacele de reparaţie, dar, trebuie să recunoastem chiar discernământul necesar spre a putea aprecia gravitatea şi pericolul stricăciunilor produse şi a găsi soluţiile tecnice de îndreptare

Considerăm că absenţa datelor privind manifestările cutremurelor în România, nu poate invocată de cei doi corifei ai ingineriei din România având în vedere cultura lor profesională. Nu putem accepta logic faptul că aceştia să nu fi fost conştienţi de  iminenţa producerii unor cutremure severe şi de efectele distrugătoare lor asupra construcţiilor. Cu autoritatea lor profesională, recunoscută la toate nivelurile societăţii române, ar fi putut trage un semnal de alarmă pentru a determina o altă atitudine oficială dar şi a profesiei în raport cu protecţia seismică a construcţiilor de toate tipurile.

Ignorarea progresului tehnic internaţional în domeniul construcţiilor

La sfârşitul secolului XIX demarează în Statele Unite o preocupare susţinută pentru construirea clădirilor multietajate. Acest moment a fost pregătit şi favorizat prin extinderea utilizării practice a  trei descoperiri importante care au făcut posibilă aplicarea acestui concept : Ascensorul OTTIS, hidroforul şi telefonul.

În scurt timp, clădirile înalte au început să se dezvolte, în ritm rapid şi în Europa favorizând

introducerea pe scară largă a betonului armat ca material de construcţie şi extinderea utilizării structurilor metalice.

În aceste condiţii, reglementarea folosirii betonului armat s-a făcut, în ritm rapid, în primul deceniu al secolului XX : Elveţia (1903) Germania (1904) Franţa (1906) Rusia (1908) Ungaria (1909) Austria (1911).

Aproape simultan, ca urmare a producerii unor cutremure distrugătoare pe tot globul, care au afectat sever clădirile moderne, au apărut primele reglementări pe proiectare seismică:

• După cutremurul de la San Francisco –USA (1906) a apărut o reglementare de proiectare seismică pentru California care, din punctul de vedere al arhitecţilor, avea ca prevedere principală limitarea înălţimii de construcţie astfel:
• Los Angeles : 150 ft ≡ 45.0 m (13 niveluri) – care a fost valabilă până în 1957
• San Francisco: 80 ft ≡ 25.0 m sau 100 ft ≡ 31.0 m – valabilă tot până în 1957
• În Europa, după cutremurul de la Messina -Italia (1908). a apărut prima reglementare modernă de calcul seismic din Europa.

• Mai târziu, după cutremurul Great Kanto – Japonia (1923) – s-a prevăzut limitarea înălţimii la 100 ft ≡ 31.0 m- reglementare care a rămas în vigoare până în 1964.

În România interbelică nici una dintre reglementările tehnice adoptate în celelalte ţări nu a căpătat o recunoaştere oficială (nu a devenit obligatorie). Abia în 1927, din iniţiativă privată, s-a publicat în România, la Tipografia Geniului (Cotroceni) traducerea Normelor germane din 1925, întocmită de Inginer Şef  RADU M , profesor la Şcoala Politehnică urmată de traducerea ediţiei din 1932 a aceloraşi norme întocmită de Inginer M.D.Hangan.

Figura 1.Traducerile normelor germane pentru beton armat

Lipsa reglementărilor şi a controlului autorităţilor statului în domeniul proiectării construcţiilor a fost semnalată încă din anul 1924 în Revista ARHITECTURA .

În articolul “1926” autorul, arh. Sp.Cegăneanu, formulează o serie de propuneri pentru îmbunătăţirea eficienţei activităţii practice a arhitecţilor dintre care menţionăm o precizare deosebit de importantă pentru obiectul acestei comunicări:

In prima linie trebuie să cerem să se introducă în regulamentul comunal de clădiri , obligaţiunea de a prezenta pentru autorizaţie proecte complete de execuţie, însoţite de calcule statice şi antemăsurătoare şi deviz. În chipul acesta construcţiunea va fi protejată iar cei neserioşi vor fi obligaţi la seriozitate.

Acest apel, rezultat din constatarea indiscutabilă a unui arhitect remarcabil în epocă (Preşedintele “Societăţei Arhitecţilor Români” pe anul 1925), este un semnal al ignorării deliberate a contribuţiei inginerilor la proiectarea clădirilor din epoca respectivă. Această constatare timpurie, în raport cu “boom-ul” clădirilor cu multe niveluri, justifică lipsa de rigoare arhitectural-structurală şi subdimensionările constatate după cutremurele din 1940 şi 1977.

În privinţa controlului statului în domeniul proiectării, ediţia din septembrie 1925 a Normelor de proiectare ale Comisiunii Germane pentru Beton Armat  are două precizări care merită a fi menţionate, care subliniază seriozitatea cu care ar fi  trebuit să fie aplicate şi în România prevederile acesteia :

Noile norme bazându-se pe experienţe numeroase şi datorit concursului experţilor eminenţi în această specialitate vor fi considerate ca regului de arhitectură autorizate în această specialitate, neputând fi eludate sub nici un motiv. Autoritatea poliţienească va veghea pentru aceasta la examinarea cererilor de autorizaţie….

şi apoi,

Aplicaţiune prescripţiunilor se va urmări în mod conştiincios de autoritatea poliţienească şi în decursul executării lucrărilor

Aceste prevederi nu au fost preluate în legislaţia naţională din România şi ca atare dezordinea şi interesele meschine au continuat să domine proiectarea clădirilor de toate tipurile. În susţinerea acestei afirmaţii aducem şi un exemplu în plus. Caietele de sarcini oficiale pentru ciment, aveau cerinţe mult sub cele ale normelor de referinţă din epocă (normele germane) aşa cum rezultă din figura 2a.

Coroborând aceste cerinţe reduse, cu lipsa controlului asupra execuţiei, statisticile arată că în deceniul 1930÷1940 rezistenţele betoanelor au atins un minim “istoric” (figura 2b).

(a)     (b)

Figura Sinteza rezistenţei cimenturilor şi betoanelor[3]

Proiectarea arhitectural- structurală  în perioada interbelică din România

În perioada interbelică a apărut, tot mai prezentă şi mai insistentă, ideea că organizarea spaţiilor şi volumelor este justificată numai de “raţiuni arhitecturale” care trebuie să prevaleze în faţa argumentelor logice ale ingineriei structurale, considerate că frânează liberatea de creaţie. La rândul lor, aceste “raţiuni arhitecturale” erau de fapt “pretenţiile investitorului” dominate , aproape în toate cazurile, de tendinţa obsesivă de reducere a costurilor investiţiei şi de satisfacerea diferitelor capricii de amenajare interioră ale viitorilor proprietari.

O analiză lucidă a acestor tendinţe, evidente chiar în prima jumătate a secolului XX, a fost făcută de K.Siegel, care, în lucrarea sa binecunoscută “Forme structurale ale arhitecturii moderne“[11] , scrie:

“Odată cu progresul tehnic se deplasează şi graniţele pe care arbitrariul

 formalist le stabilise mai înainte. Acum orice non sens poate fi construit.       

 Lipseşte corectivul “imposibilităţii tehnice”. În această fierbere, goana după     efecte la moda izbuteşte mai bine ca oricând. Prin fotografii şi tipărituri,        acestea se răspândesc imediat în numeroase ediţii pline de efect. Ele se vând   mult mai uşor decât forma sobră a substanţei tehnice autentice”.

Fenomenul migraţiei stilurilor arhitectonice poate fi numai discutabil,  din punct de vedere socio-cultural, dacă zona “originară” şi zona “de adopţie” au caracteristici similare ale mediului înconjurător (în special niveluri apropiate de seismicitate). Migrarea stilurilor poate avea însă urmări grave, dacă în zona “de adopţie”  efectele seismice devin “critice” pentru anumite alcătuiri arhitecturale  şi, mai ales, pentru structurile respective.

Aceste consecinţe s-au manifestat brutal în ţara noastră unde preluarea fără discernământ  alcătuirilor specifice arhitecturii ţărilor neseismice a avut urmări dintre cele mai grave.

Escaladarea barierelor de înălţime stabilite în ţări cu regim seismic important a fost una dintre cauzele primare care au generat riscul seismic al Capitalei.

În Bucureşti, barierele stabilite în USA şi în Japonia au fost generos depăşite şi, în corelare cu alcătuirile arhitectural structurale necorespunzătoare zonelor seismice, au generat prăbuşiri spectaculoase.

Această adevărată cursă a înălţimii a fost favorizată şi de sugestia Planului de urbanism interbelic care a recomandat marcarea intersecţiilor cu clădiri înalte. În felul acesta centrul oraşului a fost populat cu clădiri în formă de  L (pe două străzi perpendiculare) cu un turn mai înalt pe colţ.

Referitor la modul în care era respectat Regulamentul de urbanism pentru Bucureşti, cităm un  comentariu dat în [4]:

Regulamentul actual care fixează înălţimea la cornişe funcţiune de lărgimea străzii este în genere eludat prin aprobările comisiunii zise speciale, care găseşte motive pentru orice cerere ce i se adresează cu suficiente insistenţe.

Blocul Carlton, cel prăbuşit în 1940, depăşea cu mult (peste 50%) limitele din acel timp din USA şi Japonia menţionate mai sus. Turnul Central avea o înălţime supraterană de 47.0 m iar aripa din Bulevard avea o înălţime de 36.0 m. Blocul Belvedere  construit în 1937-1938 avea înălţime maximă a turnului din colţ de 40.0 m depăşind cu 33% limitele menţionate. El a rezistat cutremurului din 1940 cu avarii grave dar s-a prăbuşit în 1977 provocând şi un incendiu care a întârziat cu câteva zile intervenţiile.[3]

 

Carlton (1940)                                                                                                                                          Belvedere (1977)

Figura 3.

Două blocuri “martir”, victime ale incompetenţei şi inconştienţei proiectanţilor.Volumetria

Referitor lipsa de control a autorităţilor, aducem şi următoarea informaţie elocventă [4] : Blocul “Belvedere” a fost iniţial proiectat pentru 10 etaje, ulterior fiind obţinută autorizaţia pentru 11 etaje. În final s-au executat 13 etaje, fără obţinerea unei noi autorizaţii !!!.

Formele neregulate ale celor mai multe dintre clădirile prăbuşite sau puternic avariate s-au datorat solicitărilor beneficiarilor /investitorilor de a folosit integral parcelele de teren. Din necunoaştere consecinţelor posibile, arhitecţii şi, mai ales, inginerii nu au rezistat acestei presiuni.

           

Figura 4.

Două blocuri “martir”, victime ale incompetenţei şi inconştienţei proiectanţilor.                                            Forma în plan şi alcătuirea structurii

În multe cazuri nu au fost respectate nici limitările de calcul pentru încărcări gravitaţionale (de exemplu, cele din circularele germane care erau, aşa cum am văzut accesibile nemijlocit proiectanţilor) eforturile unitare efective în stâlpi (cu valori de 50-60 kg/cm²) depăşind cu mult, în unele cazuri chiar de două ori, valorile admisibile pentru betoane curente ale acelei perioade (30-40 kg/cm²). Notăm că depăşirile valorilor admisibile se referă la rezistenţa betonului prevăzută în proiecte. În realitate depăşirile efective erau mult mai mari dacă ţinem seama de faptul că marca proiectată nu era atinsă în numeroase cazuri .

Adevarata cauza a vulnerabilităţii clădirilor interbelice

A fost nevoie să se producă cutremurul din 1940 însoţit de grave pierderi de vieţii omeneşti şi de distrugeri masive, pe arii extinse, ca doi constructori remarcabili ai epocii respective să pună degetul pe rana dureroasă: alcătuirea arhitectural-structurală necorespunzătoare zonelor seismice şi să identifice cauzele care au condus la această situaţie.

Practic simultan, în anul 1941, reacţionând “la cald”, un arhitect, Victor Asquini, şi un inginer, Aurel A.Beleş, identifică, fiecare cu argumentele sale, originea dezastrului.

În articolul [2], V Asquini identifică mai mulţi responsabili:

• Mai întâi investitorii:

Cutremurul din noaptea de 10 Noemvrie trecut va pune pe gânduri pe mulţi proprietari, care atunci când construiau precupeţiau alegând materiale ieftine, făcând anumite economii la ceeace ar fi putut da un plus de siguranţă în soliditatea imobilului; îi va face să se gândească mai bine înainte de a alege pe primul constructor venit, numai pentru că era mai ieftin

• Apoi constructorii:

Mulţi constructori vor fi de-acum înainte mai atenţi în conducerea lucrărilor lor, mai prudenţi în specularea materialului ce-l întrebuinţează.

• Şi, în ultimul rând, proiectanţii (sunt nominalizaţi numai arhitecţii, dar ar trebui să li se alăture şi inginerii !):

Arhitecţii, la rândul lor , vor fi mai vigilenţi şi mai severi cu antreprenorii de lucrări, vor supraveghea mai atent diferitele părţi de lucrare; deasemenea nu-şi vor mai călca pe conştiinţă şi voinţă, cedând motivelor de economii ale proprietarului şi să-l lase astfel să aibe un edificiu mai puţin robust , care la împrejurări neprevăzute să-l poată costa prea scump din cauza acestei restrângeri băneşti 

După ce enumeră principalele avarii constatate după cutremur, mai ales la părţile nestructurale de construcţie, autorul formulează o concluzie dură:

Cutremurul ne-a dovedit că eram deprinşi a construi mai mult cantitativ decât calitativ, că cele mai multe clădiri erau înălţate doar din cultul banului , fără trăinicie, fără scrupule; clădiri construite pentru o epocă scurtă de ani, de durata unei mode. Cele mai multe edificii construite în ultimii ani, chiar cele mai mari, ne arată doar o epocă fără de artă, de o moralitate elastică,iar rezistenţa lor calculată doar la atât ca să ţie, fără coeficientul neprevăzutului isvorât oricând din anumite întâmplări, sau produs de forţele misterioase şi capricioase ale naturei; mai toate construcţiile noui conţinând stigmatul “beţiei vitezii”.

Cu formulări inginereşti, mai precise, dar la fel de dure, Aurel A. Beleş [4] semnalează, mai întâi efectele înălţimii neobişnuite a clădirilor:

Pentru acelaşi material şi pentru aceiaşi execuţie, clădirile se vor comporta cu atât mai rău cu cât înălţimea va fi mai mare.

În continuare în studiul [4] s-au identificat o serie de erori fundamentale în alcătuirea scheletului de beton care se pot afla la originea unor avarii grave sau prăbuşiri dintre care reţinem:

• utilizarea unor stâlpi cu sectiune neraţională (în formă de L cu grosimi de 20÷24 cm şi lungimi de 1.20 ÷ 1.70m) cu încărcări mari (180 ÷ 235 tone)
• lipsa de continuitate a stâlpilor pe verticală; o parte din stâlpi sunt opriţi la un anumit nivel şi la etajele superioare continuă, în alte poziţii, fiind rezemaţi pe grinzi

Referitor la acest tip de erori autorul ţine să precizeze provenienţa lor:

Mai ales cele două erori fundamentale de care erau afectaţi stâlpii, erori datorite concepţiei de arhitectură mercantilistă de care suferă atâtea clădiri ale noastre, făceau ca această construcţiune (n.a.blocul Carlton) să fie foarte sensibilă la acţiunea cutremurului.

În privinţa condiţiilor concrete în care se realiza în epocă proiectarea şi execuţie clădirilor studiul [4] furnizează, de asemenea, considerente elocvente:

Soluţia tecnică (n.a. pentru protecţia seismică)  însă trebuie să fie economică şi în concordanţă cu mijloacele financiare de care dispunem, cu materialele ce le putem găsi la îndemână şi în fine cu lucrătorii pe cari îi putem găsi. Adeseori aceste trei din urmă consideraţiuni primează asupra celei tecnice, care, desi cea mai importantă este adeseori cea mai greu de realizat practiceşte.

Şi în continuare ni se furnizează o precizare foarte importantă (poate cea mai importantă !) pentru a cunoaşte condiţiile în care se făcea proiectarea:

….în fine trebuie  încă să adăugăm greutatea de a găsi proiectanţi capabili şi în special corecţi pentru a studia şi a da o soluţiune adecvată …..

 

În loc de concluzii

Faţă de cele arătate mai sus, propun o concluzie formulată mai de mult, de un mare profesionist al ingineriei seismice:

“Perioada de revenire a cutremurelor severe într-o regiune este uneori atât de lungă încât considerentele economice sunt mai puternice decât lecţiile amare ale trecutului şi astfel CATASTROFELE SE REPETĂ                                                                                                                 Kiyoshi MUTO

Cine are urechi…să audă!

 

Bibliografie

 

[1] Anestin, V., Cutremurele de pământ. Cutremurele din România. Câmpina 1916

[2] Asquini,V., Cutremurul factor de progres, Rev Arhitectura nr.2/1941

[3] Bălan,St., Cristescu, V. şi Cornea, I. (coordonatori) Cutremurul de pământ din România de la 4 martie 1977 Editura Academiei, Bucureşti 1982

[4] Beleş,A.A. Cutremurul şi construcţiile Buletinul Societăţii Politehnice, Nr.10 şi 11, Octombrie şi Noiembrie 1941

[5] Drăghiceanu, M., Les tremblements de terre de la Roumanie et des pays environnants, Bucureşti 1896

[6] St.Hepites Registrul cutremurelor de pământ din România (1838-1892) Analele Institutului Meterologic Român.Bucureşti 1893

[7] St.Hepites Registrul cutremurelor de pământ din România (1893-1916) Analele Institutului Meterologic Român. Bucureşti 1908÷1916

[8] St.Hepites Cutremurele de pământ dinRomânia în anul 1901 st.n Analele Academiei Române 1902

[9] Petrovici, R., Protecţia localităţilor împotriva riscurilor naturale şi antropice Ed.Universitară “I.Mincu”, Bucureşti, 2007

[10] Prager,Em., Betonul armat în România Ed.Tehnică, Bucureşti 1979

[11] Siegel, K.  Forme structurale ale arhitecturii moderne. Ed.Tehnică, Bucureşti 1968

[12] Gr.Ştefănescu Cutremurele de pământ din România în timp de 1391 de ani, de la 455 până la 1874 ,Analele Academiei Române 1902

 

Nota autorului. Citatele utilizate în text respectă scrierea din epocă.