SNCSS 2012

Alina TRIFAN, Diana DRAGONICI

I.MATERIALELE DE CONSTRUCTII DIN PERSPECTIVA DEZVOLTARII
DURABILE

Dezvoltarea durabila este o strategie care ofera un cadru prin care comunitatile cauta sa gaseasca
modalitati de dezvoltare economica bazate pe folosirea eficienta a resurselor,pe noi activitati comerciale care
sa consolideze economia,protejand si ameliorand in acelasi timp si mediul.

In procesul de proiectare si in cel de producere a materialelor ecologice,pentru a evita impactul negativ
asupra mediului,trebuie sa aiba in vedere efectele urmatorilor factori care apar pe durata ciclului de viata al
acestor materiale:

 energia consumata in procesele de extractie, fabricatie, transport, constructie;
 gradul de epuizare a resurselor;
 gradul de distrugere a mediului,cauzat de procesul de extractie a materialelor;
 cantitatea de deseuri generate in procesele de extractive si fabricatie;
 cantitatea de poluanti rezultata in urma proceselor de extractie, fabricatie,constructie,demolare;
 poluarea ca efect al depozitarii materialelor provenite din demolare;
 volumul de deseuri ultime;
 procentul de material reciclabil sau reutilizabil;
 durabilitatea materialului si efectele asupra duratei de viata a constructiei.

Cantitatea materialelor disponibile ale planetei este finite,de aceea se impune utilizarea rationala a
acestora,intr-un proces continuu de folosire-refolosire.

Cercetarile orientate in directia identificarii unor strategii si mijloace de rezolvare a problemelor
energetice si mai recent a celor de mediu,in cadrul oferit de conceptual dezvoltarii durabile,au
demonstrate ca printr-o abordare interdisciplinara,multicriteriala a proiectarii cladirilor,se poate obtine o
buna calitate arhitecturala,cu un mediu interior agreabil,confortabil si sanatos si,cu un consum de energie
redus.

Reducerea consumurilor energetice necesare unui mediu interior sanatos si confortabil poate fi
obtinuta prin aplicarea unor masuri pasive,asociate unor consumuri minime,integrate in conceptia
arhitecturala si constructive a cladirii si prin utlizarea unor materiale ecologice adecvate.

Nu exista solutii ideale privind metodele de construire si,nici material pur ecologice,dar printr-o
analiza corecta,bine documentata,se poate ajunge la un rezultat mai ,,favorabil” fata de mediul
inconjurator.

II.CRITERII DE EVALUARE A MATERIALELOR DE CONSTRUCTII DIN PUNCT DE
VEDERE ECOLOGIC

In contextual actual,intreaga industrie aconstructiilor se confrunta cu prioritati deosebite in ceea ce
priveste realizarea unor constructii ecologice.In acest scop,atat producatorii de material,cat si constructorii
sunt obligati sa ia in calcul,inca din faza de proiectare factorii care influienteaza calitatea mediului pe
intregul ciclu de viata al acestora,avand in vedere urmatoarele criterii:

 Criteriul resurselor, care stabileste oportunitatea utilizarii unor resurse materiale, tinand cont de
cantitate, de posibilitatea reinnoirii, de pozitia in spatiu a acestora fata de locul de procesare sau
utilizare.

 Criteriul modificarii topografice este srans legat de criteriul resurselor, importanta lui constand in
necesitatea conservarii sistemelor natural. Dezvoltarea economica in urma careia rezulta necesare
modificarii topografice ale unei regiuni, nu trebuie sa se faca prin afectarea ireversibila a echilibrului
ecologic natural.

 Criteriul deseurilor si al recicalrii lor este important din doua puncte de vedere esentiale: impactul
asupra mediului si energia inglobata. Acest criteriu trebuie luat in calcul inca din momentul
elaborarii studiului de fezabilitate si al proiectarii.

200

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

 Criteriul poluarii este legat de acele procese de productie a materialelor de constructii care au
efecte negative asupra mediului(incalzire globala, acidificare,reducerea stratului de ozon etc.). Acest
criteriu impune gasirea si utilizarea unor matriale de constructii cu impact cat mai redus asupra
mediului.

 Criteriul energetic inglobeaza cerintele energetic pentru intergul ciclu de viata al unei constructii.
Deoarece productia de energie afecteaza atat resursele natural,cat simediul prin substantele poluante
care rezulta, criteriul energetic este unul dintre cele mai imporatante de care trebuie sa se tina seama
in industria constructiilor. Indicatorii prin care se defineste in mod relevant, acest criteriu sunt
energia inglobata in materialele si sistemele de contructii si,respective energia operationala.

 Criteriul biologic tine seama de efectele materialelor asupra sanatatii oamenilor pe durata ciclului
dee viata al materialelor de constructii. O cunoastere a riscurilor pe care le prezinta pentru sanatate
materialele de constructie vechi si cele moderne, este esentiala in vederea asigurarii protectiei
muncitorilor si a ocupantilor.

III.MATERIALE DE CONSTRUCTII IN PERSPECTIVA ECOLOGICA

Materialele utilizate in alcatuirea elementelor si structurilor de constructie sunt larg diversificate. Pentru a
putea fi clasificate din punct de vedere ecologic, trebuie sa se ia in considerare efectele pe care le au, atat
asupra mediului inconjurator, cat si asupra sanatatii utilizatorilor pe parcursul intregului ciclu de viata.

Nu exista material 100% ecologic, dar fiecare material prezinta o serie de avantaje care il fac indispensabil
in ijndustria constructiilor. Cunoasterea materialelor din punct de vedere ecologic da posibilitatea
specialistilor de a actiona in vederea gasirii de noi materiale si sisteme de constructii capabile sa raspunda
cerintelor dezvoltarii durabile.

Din punct de vedere ecologic, un material de constructive ar fi ideal in cazul in care material prima se ia
din natura, nu trebuie procesata sau necesita o procesatre redusa, energia de fabricatie provine din surse
regenerabile,iar dupa utilizare se reciceaza complet.

O analiza a materialelor utilizate frecvent in contructii, din punct de vedere al energiei inglobate, al
resurselor din care provin si disponibilitataii acestora, precum si al efectelor asupra sanatatii, indreapta
atentia specialistilor spre descoperirea unor noi materiale, tehnologii de producer si sisteme de constructie.

Se remarca o crestere a preocuparilor pentru utilizarea materialelor traditionale ,cum sunt: pamantul,
lemnul, paiele etc. ,dar si material si sisteme constructive noi,cum sunt: constructiile din beton cu cofraje
pierdute, betoanele celulare si, chiar, produsele metalice combinate cu material termo si fonoabsorbante.

 Caramizile din lut sunt material de constructie care se apropie de acest ideal. La realizarea lor se
foloseste o materie prima care exista din abundenta, energia inglobata este foarte redusa, tinand cont
ca la producerea lor se poate utiliza energia solara, iar dupa demolare se pot reintegra usor in
circuitul natural.

 Blocurile ceramice sunt fabricate din materii prime care exista in cantitati suficiente in scoarta
pamantului; desi unele dintre ele au o cantitate mare de energie inglobata, sunt utilizate cu succes in
constructii, datorita proprietatilor lor mecanice si termofizice. Ele nu au influiente negative asupra
sanatatii.

201

Alina TRIFAN, Diana DRAGONICI

 Lemnul este un material ecologic, abundent si regenerabil care, datorita proprietatilor fizico-
mecanice si a multiplelor avantaje tehnico-economice este tot mai mult utilizat in numeroase tari,
intr-o mare varietate de produse (busteni, placaje, placi aglomerate, lemn lamelat incleiat etc.)

 Materialele moderne din lemn sunt obtinute prin modificarea compozitiei si structurii materialului
lemnos si ,au caracteristici tehinice superioare. Tehnologia lor de fabricatie presupune o crestere a
energiei inglobate, care, insa,ramane in limite rezonabile.

 Metalele sunt material cu un impact major asupra mediului, din punct de vedere ecologic, procesul
de fabricatie, implicand un consum mare de energie. Cu toate ca , energia inglobata este insemnata,
sunt materiale de constructii durabile, cu un ciclu de viata indelungat, la sfarsitul caruia ,reciclarea se
poate face la cote ridicate,contribuind astfel la reducerea necesarului de materii prime si energie
pentru constructii noi.

 Materialele termoizolante utilizate in constructii, desi sunt eneergofage, valoarea lor ecologica
creste datorita reducerii energiei operationale.

202

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

In contextul eficientizarii resurselor de materii prime si al reducerii poluarii, realizarea unor noi materiale
de constructie, eficiente si ecologice, presupune un bun management al resurselor materiale si energetice.

Relativ, putine materiale utilizate in constructii au fost testate adecvat pentru riscurile pe care le prezinta
pentru sanatate.

O cunoastere a riscurilor pentru sanatate a materialelor de constructie vechi si moderne, este esentiala in
vederea asigurarii protectiei muncitorilor si a ocupantilor.
IV.Reducerea impactului materialelor de constructii asupra mediului

Principalele solutii privind reducerea impactului materialelor de constructii asupra mediului inconjurator
sunt:

 utilizarea rationala si eficienta a materiilor prime;

 reducerea cantitatii de energie inglobata;

 managementul deseurilor;

 noi materiale de constructii, ecologice;

Cateva dintre caile de realizare a acestor deziderate sunt:

 alegerea materialelor de constructie optime ( pentru scopul utilizarii lor ), astfel incat, energia

inglobata in sistemele de constructii sa fie cat mai redusa;

 energia operationala necesara sa fie cat mai redusa;

 un management corespunzator al deseurilor, bazat pe o buna valorificare materiala si energetic si,

reducerea volumului de deseuri depozitat;

 valorificarea energetica a deseurilor, realizabila prin inlocuirea combustibililor fosili utilizati la

fabricarea cimentului cu combustibili alternative, proveniti din deseuri sau din diferite procese

tehnologice (cauciucuri uzate, mase plastic, Profuel, Cemfuel etc.);

 valorificarea deseurilor ca material, care, in cele din urma, inseamna tot o eficientizare din punct de

vedere energetic, care se poate realize prin:

 reiclarea materialelor cu energie inglobata ridicata ( ex. materialele );

 recicalrea deseurilor in scopul valorificarii lor in industria betonului ca:

 inlocuitori pentru agregate (coji de orez, rumegus, miez de nuca de cocos,

granule de pluta, beton concasat, spartur de caramida etc.);

 inlocuitori pentru cimentul Portland (cenusa de termocentrala, zgura de furnal,

cenusa din coji de orez etc.);

 reciclarea deseurilor pentru producerea de noi materiale ecologice (ex. produse si constructii

din paie, caramizi cu fibre de hartie aglomerate cu ciment, mortare pe baza de slam ).

203

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

INFLUENȚA RIGIDITĂȚII ASUPRA RĂSPUNSULUI SEISMIC
Anca Vlasa1, Vlad Tămaș2, Hunor Kersetely3

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

3 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
Earthquakes are known to be some of the most severe dynamic actions that can occur during the life

of a structure. Behaviour of civil buildings is mainly influenced by lateral stiffness of the structural system.
In order to understand the phenomenon, one must understand both the action and its implications on the
structure.

Paper in front studies the influence on stiffness change on standard frame model with 1DOF.
Research in from is divided in experimental, numerical and analytical investigations. Three different seismic
actions are applied through a Shake Table to the model. Considering that the accelerations at the roof level
have been recorded though a DAC, spectral responses in velocities and displacements are obtained using
numerical Newmark-β method. A sensitivity study upon the β factor is made. Different stiffness values have
been used in order to observe the influence of flexibility on structure displacement.

204

Anca VLASA, Vlad TĂMAȘ, Hunor KERSETELY

1. INTRODUCERE

Înțelegerea comportării structurilor la încărcări dinamice este foarte importantă deoarece se pot
preveni pagube materiale sau pierderi de vieți. Pentru evitarea acestora suntem obligați să proiectăm structuri
care se comportă mai bine la acțiuni dinamice.Una dintre cele mai importante aspecte legate de comportarea
construcțiilor sunt caracteristicile de inerție și rigiditate.

O structură proiectată necorespunzător poate duce la avarii parțiale sau cedarea structurii, după care
clădirea nu mai poate fi utilizată la scopul pentru care a fost proiectat inițial.

Pentru a avea o imagine asupra comportamentului structurilor se pot efectua experimente reale.
Acestea sunt greu de realizat atât din punct de vedere financiar cât si logistic. O soluție mult mai avantajoasă
o reprezintă experimentele la scară care ne dau un răspuns similar.

Pentru realizarea acestor tipuri de experimente se folosesc în mod obișnuitmese simulatoare de
seism, sau mese vibrante. Ele sunt capabile să reproducă mișcarea pământului din timpul unui seism, sau alte
mișcări înregistrate, permitând testarea controlată a structurilor supuse la cutremure. Conceptele noi
structurale sunt de multe ori testate pe structuri modelate la scară folosind mese vibrante, înainte de a se
realiza.

În această lucrare se propune aflarea răspunsurilor spectrale în accelerații, viteze si deplasări a unui
cadru cu un singur grad de libertate dinamică, precum și influența rigidității, masei, perioadei de vibrație
asupra comportamentului structural.Răspunsul se citește în accelerații prin intermediul accelerometrelor
dispuse unul la partea inferioară si unul la nivelulsuperior al cadrului model. Calculul vitezei și a deplasărilor
se obțineprin integrarea ecuației de echilibru dinamic folosind metoda Beta –Newmark.

2. ECHIPAMENT EXPERIMENTAL

Sistemul este compus dintr-o masă vibrantă, o sursă universală, o placă achiziții date (Q4) împreună
cu o placă terminală externă și un computer pe care este instalat softul. Computerul trimite și primește
semnale în timpul achiziției datelor utilizând programul WinCon. Se consideră o tranziție de semnal atunci
când se trimite o undă sinusoidală la masa vibrantă și se citesc accelerațiile rezultate. Unda este generată de
computer utilizand WinCon și este trimisă prin placa de date sursei universale. Semnalul este amplificat și
este aplicată o tensiune motorului conectat la masa vibrantă. Masa se mișcă înainte și înapoi, la poziția și
frecvența de undă sinusoidală primită. Acceleratia mesei este citită de accelerometrul atașat mesei.
Accelerometrul este conectat plăcii prin sursa universală, iar acceleratiile sunt citite utilizând WinCon.
Datele pot fi vizualizate în timp real și salvate pentru analize ulterioare.

Simulatorul seismic are o masă glisantă de 46x46 cm acționată de un mecanism tip spirală cu o
frecvență de operare de 0-20 Hz, care permite deplasări de +/- 7.6 cm și o accelerație maximă de +/- 1g cu o
încărcare de 11.3 kg. Această masă vibrantă este un instrument performant care produce mișcări seismice
controlate.

205

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Figura 1. Schema cadrului model
MATLAB este un mediu de dezvoltare pentru calcul numeric si analiză statistică care conține
limbajul de programare cu același nume, creat de MathWorks. MATLAB permite manipularea matricilor,
vizualizarea funcțiilor, implementarea algoritmilor, crearea de interfețe și poate interacționa cu alte aplicații.
E utilizat pe larg în industrie, în universități și e disponibil cross-platform, sub diverse sisteme de
operare: Windows,GNU/Linux, UNIX și Mac OS. Pentru milioane de ingineri și oameni de știință, Matlab
este un limbaj de calcul tehnic.
3. STUDII EXPERIMENTALE, TEORETICE ȘI DISCUȚII
3.1 Parte experimentală
studiu cadru cu 1 GLD la trei accelerograme înregistrate în urma unor acțiuni seismice.
Tabel (locație, an, PGA accelerație a terenului maximă)
- tabel (cu rezultatele brute fără discuții).
Accelerogramele de intrare:

Figura2.AccelerogramaHachimoto (1979)
206

Anca VLASA, Vlad TĂMAȘ, Hunor KERSETELY

Figura3.Accelerograma Kobe (1995)

Figura4.Accelerograma Northridge (1994)

3.2 Metoda Beta-Newmark

Beta-Newmark este o metodă de integrare numerică folosită pentru rezolvarea ecuațiilor
diferențiale.Este utilizată pe scară largă în evaluarea numerică a răspunsului dinamic al structurilor, cum ar fi
în analiza elementului finit. Metoda este numită după Nathan M. Newmark, un fost un profesor de Inginerie
Civilă la Universitatea din Illinois și a fost elaborată in 1959 pentru a fi folosită în dinamica structurilor.

Parametrii γ și β reprezintă influența accelerației la finalul intervalului de timp Δt asupra vitezei și deplasării.
Astfel, γ și β sunt alese pentru a obține gradul de acuratețe și stabilitate al integrării. Considerând γ=1/2,

pentru β=1/4 metoda presupune că accelerația rămâne constantă la o valoare medie ( yt  ytt ) / 2 . În cazul

în care γ=1/2 și β=1/6, discretizarea intervalului de timp Δt este liniară. Dacă γ=1/2 și β=1/8, accelerația

yt este constantă de la începutul intervalului și se modifică la ytt la jumatatatea lui. Ca metoda să fie stabilă

trebuie respectată inegalitatea (3.2.1):

t  3 (3.2.1) sau 2   1/ 2 (3.2.2)(Bathe, 1982)
T 

Folosind teorema extinsă a valorilor medii, metoda Beta- Newmark afirmă că prima derivată poate fi
rezolvată

207

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

yt1  yt  t  y (3.2.3)

unde

y  (1 ) yt   yt1 unde 0   1 (3.2.4)

Rezultând

yt1  yt  t 1  yt  t   yt1 (3.2.5)

Deoarece accelerația variază în timp, teorema valorilor trebuie extinsă a doua oara pentru a obține

yt1  yt  t  yt  1  t 2 ( y ) (3.2.6)
2

Unde

y  (1 2) yt  2  yt1 unde 0   1 (3.2.7)

Rezultă:

yt1  yt  t  yt  t2 (1 2)yt  t2  2  yt1 (3.2.8)
2 2

Figura5.Răspunsulînaccelerații, vitezeșideplasări la nivelulplanșeuluipentrucadrul AMD (1GLD)
pentru β=1/6 și γ=1/2 la accelerogramaHachimoto (1979)

208

Anca VLASA, Vlad TĂMAȘ, Hunor KERSETELY

Figura6.Răspunsulînaccelerații, vitezeșideplasări la nivelulplanșeuluipentrucadrul AMD (1GLD)
pentru β=1/6 și γ=1/2 la accelerograma Kobe (1995)

Figura7.Răspunsulînaccelerații, vitezeșideplasări la nivelulplanșeuluipentrucadrul AMD (1GLD)
pentru β=1/6 și γ=1/2 la accelerograma Northridge (1994)

209

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Studiu parametric pentru β, cu γ=1/2

Solicitare yt max (m/s2) β =1 β =1/4 β =1/6 β =1/8 β =1E-3
Hachimoto yt max (m) 0.24959 0.24960 0.24960 0.24959 0.24959
(1979) yt max (m/s2) 0.021902 0.021903 0.021907
yt max (m) 0.021879 0.021900 1.29450 1.29450 1.29450
Kobe (1995) yt max (m/s2) 1.29450 1.29450 0.091987 0.091988 0.091992
yt max (m) 0.091961 0.091984 0.71827
Northridge 0.055637 0.71827 0.71824
(1994) 0.71845 0.71829
0.055636 0.055634
0.055651 0.055638

Tabel 1. Studiu de senzitivitate pentru parametrul beta

În urma studiului parametric de senzitivitate,se observă că influența parametruluiβ este foarte mică
datorită pasului de timp Δt=0.01 sec.În cazul în care pasul de timp ar fi fost mai mare, erorile s-ar fi propagat
mai mult, diferențele fiind mai mari.
Datorită pasului de timp redus Δt=0.01 secunde, influența modului de discretizare al intervalului de calcul
este insignifiantă.

Influența rigidității
0.5 k, 1k, 1.5, 2.k – deplasările

0.5·kAMD 1.0· kAMD 1.5· kAMD 2· kAMD 3· kAMD 4· kAMD 5· kAMD

Hachimoto yt max 124.95 21.902 10.168 7.4322 4.5865 3.3516 2.793
(1979) 505.01 91.987 47.977 32.652 19.196 16.989 8.832
(mm) 273.28 55.637 25.485 18.617 9.9826 8.4313 6.5538
Kobe
(1995) yt max

Northridge (mm)
(1994)
yt max

(mm)

Tabel 2. Influența rigidității asupra deplasărilor structurii la partea superioară (în mm) pentru
kAMD=436.73kg/s2

210

Anca VLASA, Vlad TĂMAȘ, Hunor KERSETELY

Figura 8.

4. CONCLUZII
Am studiat folosind met beta-newmark cuβ=1/6 siγ=1/2 (metoda acceleratiilor liniare) pentru cele

trei acțiuni seismice Kobe,Northridge, Hachimoto. Influența schimbării rigidității pentru cadrul model cu
1GL.S-au studiat șapte variante de rigidități, rigiditatea structurii de 436,73 kg/s^2 obținută din fișele tehnice
ale producătorului.Rigiditățileau fost modificate conform datelor din tab2. Se observă că pentru o riglă
injumătățită, deplasările la partea superioară au crescut aproximativ de 5 ori(pentruHatchimoto de 5.7 ori,
Kobe 5.49 ori, Northridge 4,91ori).

Reducerea severă a rigidității ar duce la creșterea semnificativă a deplasărilor. În cazul în care s-a
crescut rigigditatea de la 1 la 5 ori, raportul rigiditate deplasare este aproximativ liniar .
În aproape toate cazurile, deplasările scad de aproximativ 10 ori (Kobe 10.41 ori, Northridge 8.49 ori,
Hatchimoto 7.8 ori).
După cum se poate observa în Figura.8, flexibilizarea structurii crește caracteristicile de deplasare.

Lucrareade cercetare și-a propus studiul coeficientuluiβ asupra răspunsului în deplasări și viteze
precum și influența rigidității cadrului model asupra deplasărilor. Pentru realizare s-a folosit un studiu
analitic și numeric. Pentru partea experimentala: masa vibranta, Dr Shake și un cadru model cu 1 GDL.
Pentruprogramul numeric: metoda Beta-Newmark scrisa intr-o formulare incrementata în Matlab.

Ca si directiva de cercetare se propune rigidizarea structurii în mai multe variante constructive astfel
încat să obținem o scadere a deplasărilor.

5. BIBLIOGRAFIE
[1] Active Mass Damper – One Floor (AMD-1) User Manual (Quanser)
[2] Shake Table II – User Manual (Quanser)
[3] Newmark, N. M. (1959) A method of computation for structural dynamics. Journal of Engineering
Mechanics, ASCE, 85 (EM3) 67-94.

211

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

[4] Dukkipati De Rao V. et al, Computer Aided Analysis And Design Of Machine Elements, New Age
International Ltd Publishers

212

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

TEORII ALTERNATIVE PRIVIND PRABUSIREA TURNURILOR GEMENE, WORLD
TRADE CENTER 1 , 2 SI 7

BOGDAN BOKOR1

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

1. INTRODUCERE

“Cerul este limita” este un slogan ce a stat la baza culturii zgârie-norilor americani. Dorinţa de a
realiza construcţii cu un regim de înălţime ridicat este motivată atât raţiuni de ordin economic, prin utilizarea
cât mai eficientă a terenului, cât şi din considerente de ordin social datorate aspiraţiei societăţii umane spre
măreţie. A existat şi există şi astăzi o competiţie pentru realizarea cele mai înalte clădiri din lume.

Desigur, realizarea unor astfel de construcţii prezintă numeroase probleme structurale. Inovaţii atât în
domeniul materialelor cât şi a tehnologiilor de construcţii au permis şi determinat în egală măsură apariţia
acestor giganţi în centrul metropolelor, împingând tot mai departe graniţa dintre posibil şi imposibil.
Siguranţa şi stabilitatea sunt unele dintre aspectele esenţiale luate în considerare de către inginerii proiectanţi,
iar reuşita unor astfel de proiecte poate fi dată în final doar de testul timpului. Din acest motiv, tocmai
situaţiile în care astfel de construcţii cedează pot atrage atenţia asupra deficientelor de ordin structural ce nu
au fost vizibile în faza de proiectare; acel tendon al lui Agile pe care probabil orice construcţie îl are. Din
nefericire, neobservarea lui poate avea consecinţe devastatoare.

Am ales drept exemplu studierea turnurilor World Trade Center din New York în momentul
prăbuşirii lor în dată, deja devenită celebră, de 11 Septembrie 2001. În această situaţie, structură a cedat
datorită unor solicitări excepţionale, mai mult sau mai puţin premeditate. Rezultatul: un dezastru ce a avut un
ecou pe plan mondial cu diverse implicaţii atâta de ordin politic, economic ori militar.

Voi încerca în rândurile ce urmează să prezint atât ipotezele oficiale ce au rezultat în urma unor
expertize tehnice ulterioare, dar mai ales concluziile unor teorii alternative propuse de o întreagă comunitate
de experţi în domeniul construcţiilor ce vin să contrazică fundamental premisele studiilor realizare de
guvernul american. Ele vin să atragă atenţia tocmai asupra unor aspecte esenţiale atât din momentele
premergătoare cât şi vizibile în timpul prăbuşirii turnurilor. Aceste aspecte, omise intenţionat sau nu de
anchetă oficială, consider că vor ajuta la înţelegerea mai profundă a cauzelor ce au determinat evenimentul
rămas astăzi în istorie drept 11 Septembrie.

DETALII GENERALE ALE TURNURILOR

Acum să vedem câteva detalii din cele ce au fost cele mai înalte structuri care au dominat panorama
Manhattan-ului, forma structurii de bază a clădirii era un poliedru, care se ridică la peste 400 de metri
deasupra nivelului străzii, mai exact WTC 1 avea 417 m respectiv WTC 2 415m, şi lăţimea secţiunii de 63,9
m.

În subteran clădirea cobora pe 7 nivele unde se aflau diferite spaţii tehnice, parcări, mall-ul dar şi
magistrala metroului din Manhattan. Fundaţia a pus probleme deosebite care au influenţat felul în care a fost
construită clădirea deoarece pământul pe care această urma să fie construită era unul slab coeziv ceea ce îl
făcea nepotrivit pentru susţinerea unei astfel de clădiri. Astfel s-au excavat din fundaţia acestuia aproximativ
1 milion de m3 de pământ şi s-au introdus în fundaţie peste 200.000 m3 de beton şi 50.000 t de armatura.

Suprafaţa utilă a ambelor turnuri era de aproximativ 400.000 m2, suprafeţe pe care erau desfăşurate
diferite activităţi, printre care cea mai întâlnită era aceea de birouri, urmată de apartamente, dar şi sedii ale
unor instituţii şi firme importante de pe mapamond cum ar fi Enron, BP, FBI, CIA, Biroul de Urgenţă al
Primarului din New York, etc. Iar în vârful turnului 1 era prezent la etajul 100 un restaurant panoramic plus o
punte de observare al oraşului.

Alte curiozităţi ale alcătuirii clădirii sunt cantităţile imense de materiale folosite, peste 200.000 m3 de
oţel şi 300.000m3 de beton. Circulaţia între nivele era asigurată de cele 99 de lifturi pe care le aveau turnurile
printre care se numără şi unu lift expres, care era capabil să urce de la nivelul holului de acces până la etajul
100. Mai vorbim de peste 20.000 km de cabluri, 56.000 m2 de sticlă, 71 scări rulante.

PREZENTAREA STRUCTURII DE REZISTENTA

213

Bogdan BOKOR

Experienţă anterioară aflată la îndemână proiectanţilor aflată la acea vreme era destul de restrânsă,
iar la momentul respectiv nefiind disponibile programe de calcul structural şi proiectare asistată de calculator
aceştia au lucrat totul pe hârtie, însă cu toate acestea standardul american prevedea proiectarea clădirilor
pentru a rezista impactului unu avion comercial de pasageri.
Dat fiind faptul că în 1945 un bombardier de dimensiuni mari s-a prăbuşit accidental în Empire State
Building. În calculul structurii s-a luat în calcul impactul celui mai mare avion de pasageri de la acea vreme
respectiv Boeing 707, zburând la altitudine medie pierdut în ceaţă.

Înălţimea până la care au fi putut construite turnurile a necesitat, idei inovatoare şi îndrăzneţe, alături
de încadrarea acestor obiective atât de caracteristice panoramei din New York brăzdată de zgârie-nori. Din
punct de vedere arhitectural Leslie Robertson a avut o muncă destul de uşoară legată de arhitectura clădirilor,
însă provocarea reală a fost aceea de proiecta structura de rezistenţă astfel încât să reziste vânturilor formate
deasupra oceanului Atlantic în timpul uraganelor, când sub anumite condiţii se pot atinge vânturi de peste
200 km/h.

Structura principală de rezistenţă pe care turnurile au fost construite se alcătuieşte din două părţi
principale şi anume coloanele şi structura tubulara exterioară. Coloanele, formau o structură complexă
formată din stâlpi, grinzi, contravântuiri şi antretoaze pentru a asigura o rezistenţă mărita la acţiunile amintite
ulterior. Acesta structura era formată dintr-o mesă de nu mai puţin de 47 de coloane a căror secţiune scădea
odată cu înălţarea structurii, pentru a forma ceea ce a fost numită una din cele mai puternice structuri de
rezistenţă construite vreodată, spre exemplu o secţiune dino coloana o avem imagine. Sect 90 x 60 cm,
respectiv grosimea de 10 cm.

A doua structură de rezistenţă, cea care de fapt oferea elasticitatea clădirii şi era solicitată direct de
vânt, constă dintr-o structură tubulara exterioară formată din 236 de coloane. Îmbinate între ele, formând o
legătură foarte puternică, ea putând fi asemuita cu cea a unei plase de ţânţari. Care putea fi înţepată,
respectiv, distrusă într-o anumită parte, neafectând întreaga structură de rezistenţă a acesteia. Între aceste
două structuri de rezistentă erau aşezate de fapt suprafaţa utilă, care a fost formată din panouri prefabricate.

214

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Formate din grinzi cu zabrele aceste panouri au beneficiat de tehnologii înalte de fabricare şi de ignifugarea
totală a elementelor din oţel.

EXPLICATIA OFICIALA

Guvernul american a lăsând câteva ample anchete pentru a determina atât persoanele ce au deturnat
cele trei avioane implicate în atentate precum şi scenariul evenimentelor ce au dus la cedarea întregii
structuri. Vom neglija aici intenţionat natură politică a evenimentului şi ne vom concentra doar asupra
aspectelor de ordin structural. Pentru stabilirea circumstanţelor prăbuşirii celor 2 turnuri au fost implicate
numeroase entităţi guvernamentale, însă putem spune că cele mai importante agenţii răspunzătoare de aceste
anchete sunt FEMA (Federal Emergency Management Agency) şi NIST (Naţional Institute of Standards and
Technology). Este important de precizat că, deşi aceste expertize au fost realizare în colaborare cu diferiţi
profesori ai Asociaţie Naţionale a Inginerilor Structurist, există câţiva specialişti de renume internaţional ce
contrazic rezultatele acestor studii.

Există două ipoteze oficiale. Prima dintre acestea a fost lansată chiar de către unul dintre jurnaliştii
Fox News prezenţi pentru a reporta evenimentul. Teoria acestuia, susţinuta ulterior şi de către Hassan
Astaneh (profesor de inginerie structurală la Universitatea Berkley din California) consideră rolul incendiului
provocat de explozia, generată în urma impactului, a rezervoarelor celor două avioane ca fiind unul crucial.
Astaneh considera chiar că o parte considerabilă a izolaţiei împotriva focului a fost dislocata de pe
elementele metalice în urma impactului. Temperaturile foarte înalţe la care au fost supuse elementele
metalice ale structurii de rezistenţă (grinzii şi coloane) au determinat slăbirea rezistenţei acestora, ele ne mai
fiind capabile să respecte condiţiile de stabilitate la flambaj şi deci capacitatea lor portanta a fost considerabil
diminuată. În final, datorită încărcărilor structurale provenite de la superioare a dus la prăbuşirea unui singur

215

Bogdan BOKOR

etaj, fapt ce ar fi atras cedarea nivelului imediat inferior, declanşându-se astfel inevitabil cedarea progresivă a
întregii structuri.

Investigaţie oficială a fost condusă de W. Gene Corley în numele FEMA. Deşi aceştia au blamat
distrugerea a numeroase probe în urma operaţiunilor de înlăturare a dărâmăturilor, în final teoria oficială îi
aparţine lui Thomas Eagar şi anume cea a prăbuşirii progresive a nivelelor. Spre deosebire de prima ipoteză
în care focul avea un rol crucial, teoria emisă de Eagar considera nesemnificativ aportul focului şi a
temperaturilor rezultate în urma arderii kerosenului deoarece acestea puteau atinge valori de maxim 1000 OC
şi deci mult sub limita la care coloanele din oţel ar fi putut fi afectate. Atenţia studiului condus de FEMA s-a
concentrat pe detaliul de îmbinare dintre planşee şi stâlpi. Teoretic, dacă acesta ar fi cedata s-ar fi putut
declanşa prăbuşirea progresivă şi cedarea succesivă a elementelor fiecărui etaj în parte. Cu toate că au fost
găsite urme de metal topit, explicaţia oficială învinuieşte în principal cedarea legăturilor de îmbinare dintre
planşee şi stâlpi. Acestea ar fi cedat în urma suprasolicitării la o forţei orizontale provenite din impactul
avionului şi transmisă prin intermediul planşeele la nivelul îmbinări acestora cu stâlpii.

Raportul FEMA precizează totuşi că a avut loc o slăbire a componentelor metalice datorită unei
coroziuni la temperaturi înalte a oţelului, coroziunea datorată în final unei combinaţii de oxidare şi sulfidare
ce au dus la formarea unei mixturi de fier, oxigen şi sulf ce ar fi putut lichefia oţelul. Cu toate acestea FEMA
nu a putut oferii o explicaţie clar asupra proveninţei sursei de sulf ce a dus la declanşarea unei astfel de
reacţii foarte improbabile în circumstanţe normale.

216

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

DETALII IMPORTANTE OMISE ÎN RAPORTUL OFICIAL
Din start ipoteza lansată de agenţiile responsabile cu elaborarea unui raport cu privire la prăbuşirea acestor
clădiri, susţin vehement arderea combustibilului din avioanele care au lovit turnurile. Aceasta din urmă este
prea puţin argumentata deoarece avioanele nu sunt alimentate decât cu combustibilul de care au nevoie, iar
acestea erau zboruri interne, şi în plus majoritatea combustibilului s-a consumat la impactul avioanelor cu
turnul, după cum vedem în imagine.

Printre teoriile alternative sau conspirative, care alimentează ideea că incendiile şi pierderea capacităţii
portante a otelului nu au avut cum să conducă la un efect atât de catastrofal asupra clădirii, se alfa şi prezenţa
metalului lichid în subteranul ambelor turnuri, observarea clară a unor jeturi de material îndreptate
vertical care pare a fi explozibil în momentul prăbuşirii turnurilor, prezenţa unor explozii liniare care ies din

217

Bogdan BOKOR

perimetrul etajelor, distrugerea completă a elementelor constructive respectiv coloana de rezistenţă şi
structura tubulara exterioară, prăbuşirea clădirilor aproape perfectă direct în amprenta acestora
neafectând clădirile din jur, prezenţa unor grinzi tăiate diagonal printre rămăşiţele clădirii, şi timpul scurt în
care au căzut turnurile.
În lucrarea prezenta o să abordăm mai detaliat elementele care sugerează că structura ar fi putut fi afectată de
materiale explozibile avansate şi a căror cercetare s-ar fi putut face doar în laboratoare speciale cum ar fi cele
militare.
Probabil cea mai intriganta dovada omisă de raportul oficial întocmit de FEMA şi NIST, este prezentă
metalului topit. Dovezi ale prezenţei acestuia sunt mărturiile pompierilor şi lucrătorilor care lucrau la
curăţarea zonei, care au afirmat că săptămâni la rând descopereau râuri subterane de metal topit asemănător
cu „râuri de lavă”. Fotografii, filmări video, martori dar şi prezenţa unui amalgam de materiale denumit
„meteoritul” care este o sferă gigantică formată din materiale topite, oţel, fier până şi beton, toate fuzionate
datorită răcirii materialelor topite la temperaturi înalte şi apoi răcite.

Analizele efectuate pe mostre luate de la faţa locului, sau de la centrele unde s-au colectat aceste
elemente distruse care cândva alcătuiau complexul, au demonstrat prezenta oxidului de fier, aluminiului şi
sulfului. Temperatura la care aceste elemente au fost supuse dea lungul unei asemenea perioade de timp, 2
săptămâni, duce la ideea folosirii termitului în zona afectată, doar aşa putem explica temperaturile imense la
care aceste elemente au ajuns peste 1000 grade Celsius. O altă intriga care se dezbate este folosirea unor
compuşi rezultaţi din cercetare şi anume permanganatul de potasiu şi sulful, care aceste două elemente
utilizate împreună cu termitul, scad temperatura de topire a oţelului, respectiv creşte temperatura de ardere a
termitului.

O a doua problemă care nu a fost explicată corespunzător de către guvern, este prezenţa unor jeturi
de material, departe de zonele unde apare cedarea structurii, explicaţia oficială fiind prezentată anterior şi
anume că sunt „jeturi de aer rezultate din compresiunea date de prăbuşirea planşeelor unul peste altul cu
viteză”. Teorie negată de majoritatea inginerilor şi pirotehniştilor, care observă direcţia jeturilor ca fiind una
verticală, ceea ce nu poate fi obţinută printr-un efect pancake, iar de asemenea apariţia acestora la diferenţe
foarte mari faţă de nivelurile afectate şi cu mult înainte ca însăşi secţiunea avariată să ajungă în dreptul lor.

218

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Prezenţa fumului dens, înecăcios şi alături de flăcări sugerează că materialul expulzat poate fi însăşi
materialul explozibil care explodând a eliberat o cantitate foarte mare de energie şi astfel au apărut aceste
„squibs” jeturi în apropierea structurilor de rezistenţă ale clădirii.

Exploziile liniare au fost observate în materialele video filmate de agenţii ale guvernului sau de amatorii
prezenţi la locul faptei. Acestea sunt supoziţii lansate de diferiţi ingineri pirotehnişti şi specialişti în
demolări, care sugerează că pentru a iniţa o prăbuşire în care clădirea să cadă în propria-i amprenta fiecare
nivel trebuia distrus simultan.

De asemenea o problemă deosebită care intervine privind felul cum această clădire s-a prăbuşit este,
modul în care rămăşiţele au căzut, direcţia verticală a prăbuşirii şi mormanul de materiale care a căzut exact
pe amprenta clădirii. Observăm în poza ataşată înclinarea turnului 2 în lateral dar la final, secţiunea înclinată
se dezintegrează în timpul căderii.

219

Bogdan BOKOR

Dupa care rezultatul este unul nescontat, bulversant si deloc in concordanta cu ceea ce ar fi trebuit fizic sa se
intample in cazul acestei cladiri.

220

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

CLADIREA 7

Cladirea nr. 7 sau WTC 7 ce avea o inaltime de 47 de etaje, era situata in imediata vecinatate a celor
doua turnuri gemene, WTC1 si WTC2, la o distanta de aproximativ 100 de metri de acestia. Prabusirea ei
neasteptata a reprezentat probabil unul din cele mai controversate evenimente petrecute pe data de 11
Septembrie 2001. Studiile preliminare ale FEMA au determinat ca aceasta nu a suferit daune de impact
considerabile in urma prabusirii turnurilor gemene, insa puneau pe seama incendiilor izbugnite la numeroase
nivele precum si pe imposibilitatea de actionarea a echipajelor de pompieri cedarea structurala totala a a
acesteia. Raportul final a fost publicat insa abia decat dupa finalizarea anchetei legate de prabusirea
turnurilor gemene si concluziona ca prabusirea acesteia nu s-a datorat in nici un caz daunelor structurale
provenite din prabusirea turnurile gemene precum si nici datorita elementelor ce asigurau transferul
incarcarilor gravitationale ori orizontale in cadrul structurii de rezistenta a acesteia, cum a fost in cazul
concluziei raportului pentru WTC1 si WTC2.

In acest caz elementele declansatoare, evidentiate in raport, au fost doar lipsa apei si deci
imposibilitatea de a stinge ori controla incendiul care, scapat de sub control ar fi dus la dilatarea grinzilor in
zona stalpului 79. In consecinta, impingerile rezultate au fost imposibil de preluat de catre acesta, ducand la
devierea sa din ax si deci la pierderea stabilitatii acestuia. Conform teoriei enuntate de FEMA, acest fapt ar fi
angrenat in final deplasari in intreaga cladire pe directia E-V, culminand cu supraincarcarea coloanelor
perimetrale si apoi prabusirea simultana a nivelelor cuprinse intre etajul 7 si etajul 17 si implicit prabusirea
intregii cladiri.

Pentru a inlatura suspiciunile aparute in media legate de prabusirea cladiri nr.7, raportul NIST
precizeaza in plus si faptul ca nu ar fi fost gasite dovezi ce ar putea sustine teorii conform carora cladirea s-ar
fi prabusit in circumstante normale si in urma unei demolari sustinuta de o serie de explozii controlat ori prin
folosirea termitului.

Prabusirea cladirii nr 7 este remarcabila intrucat ea reprezinta prima cladire de acest tip din istorie ce
s-ar fi prabusit in principal datorita unui incendiu necontrolat. In urma raportului pentru cladirea nr.7, NIST a
decis ca din acel moment orice evaluare a rezistentei la foc a unei cladiri se va face fara a se lua in
considerare existenta sistemelor de stingere a incediilor si tinand cont totodata si de dilatarea elementelor
metalice ce actioneaza asupra stalpilor.

Asemanarea izbitoare a prabusirii cladirii nr.7 cu cea a unei demolari controlate a generat o serie de
controverse atat in rand specialistilor din domeniul constructiilor cat si in media. Din nefericire, amploarea
prabusirii celor doua turnuri a eclipsat aproape total in mass-media incidentele petrecute la nici 100 de metri
de turnurile gemene, ele fiind si astazi prea putin cunoscute publicului larg.

CONCLUZII

O statistică din 2006 arată că doar 16% dintre americani cred că a fost vorba despre demolări
controlate în căzut turnurilor de la world trade center. Cu toate acestea consider că pentru o înţelegere cât
mai completă a evenimentelor petrecute pe 11 septembrie nu trebuie omise nici una din perspectivele
descrise în paginile de mai sus deoarece atenţia la detalii fie că vorbimd e cele rămase în urma unui dezastru,
ori ca elemente urmărite în demersul de proiectare poate constitui astăzi unul din cele mai de preţ atuuri în
exercitarea profesiei de inginer proiectant.

Direcţia în care am putea închide o asemenea ancheta ar avea o varietate de ramuri, însă din păcate
cea oficială şi acceptată de public este aceea cea mai puţin probabil săi cea mai puţin susţinută de dovezi.
Tehnologia, informaţia şi inovaţia ne-a adus în pragul în care putem aprofunda amănunţit orice pistă care
poate duce la adevăratul mister care învăluie distrugerea celor mai înalte structuri din New York în doar 56
respectiv 92 de minute.

221

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

BETONUL TRANSLUCID
Bogdan CRIŞAN 1, Gabriel CREŢU 2

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca,gabitzu_bip @yahoo.com

ABSTRACT
The theme whic will be presented is „transulcent concrete”. A new and wide spread theme about

disovering new building materials, with application especially in decorative part of a construction. Trough
this article is highlighted the possibility of finding a combination between classic and modern materials,
resulting new elements with new caracteristics, with superior properties than traditional ones, impressing
both through strengt and aestetics. „Translucent concrete” is a new, not well known material and not very
used in civil constructions, but with some innovative features that are designed to eliminate one of the main
problems of traditional concrete, namely the opacity ot concrete pannels, allowing both natural and
artificial light to pass trough it, lighting buildings more efficent, and eventually leading to significant savings
of energy consumption.

222

Bogdan CRIŞAN,Gabriel CREŢU

1.Introducere

S-a descoperit că betonul a avut un rol important în dezvoltarea construcţiilor încă din cele mai vechi
timpuri. Ca dovadă, în Serbia s-au găsit urme datând din anul 5600 îHr. dintr-un material care s-a dovedit a fi
un amestec de var, nisip si pietriş, folosit în construcţii şi foarte asemănător cu betonul folosit în zilele
noastre.

La piramidele de la Shaanxi, China, construite cu mii de ani în urmă, s-a descoperit un amestec de
var şi cenuşă vulcanică. În Egiptul antic se folosea un ciment preparat din var şi gips. În Imperiul Roman se
folosea un material similar cu betonul, un amestec de var nestins, cenuşă vulcanică şi un agregat preparat din
piatră ponce.

După cum ştiau şi romanii, betonul a fost un material nou şi revoluţionar. Putând fi turnat în diferite
forme (arce, bolţi,cupole), are proprietatea de a deveni rapid o masă rigidă, diminuând efortul depus de către
muncitori, aşadar înlocuid cu succes materialele tradiţionale (piatră,lemn,cărămidă).

Structurile moderne din beton diferă de cele realizate de romani prin două aspecte importante. În
primul rând este fluid si omogen, permiţândui să fie turnat în aproape orice formă, iar în al doilea rând, prin
introducerea de armătură, rezistenţele acestuia cresc considerabil.

În zilele noastre, datorită cercetărilor şi experimentelor efectuate, s-a descoperit că adăugând aditivi
în compoziţia betonului, anumite caracteristici vor fi îmbunătăţite cum ar fi creşterea rezistenţei, sau
conductivitatea electrică.

Având o aplicabilitate largă, betonul a fost utilizat cu succes în dezvoltarea căilor de comunicaţii şi
acces, în realizarea clădirilor, sau pentru realizarea diferitelor elemente arhitecturale.

Cu toate că betonul a ajuns să fie cel mai utilizat material de construcţii, el prezintă şi o serie de
dezavantaje precum: greutate mare, rezistenţe la întindere relativ mici, incapacitatea de a permite trecerea
luminii. Astfel, pentru cel din urmă dezavantaj s-au găsit soluţii ingenioase şi inovatoare, iar una dintre
acestea a fost descoperirea unui nou tip de beton, şi anume betonul translucid.

Betonul translucid a fost menţionat pentru prima dată într-un brevet canadian în anul 1935. Aşadar
datorită dezvoltării fibrelor optice, din sticlă sau polimeri, rata de invenţii şi evoluţiile în acest domeniu au
crescut drastic.

2. Compoziţia

Elementele alcătuite din beton translucid se produc doar sub formă de prefabricate, datorită
procesului tehnologic pretenţios.

223

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

2.1 Tipuri de ciment
Pentru realizarea elementelor se poate utiliza orice clasă de beton, în funcţie de utilizare si de

complexitatea proiectului, dar şi în funcţie de cerinţele beneficiarului.

2.2 Tipuri de agregate
Spre deosebire de tipurile de agregate ce intră în alcătuirea betonului obişnuit, în betonul translucid mai

este nevoie de o componentă indispensabilă şi anume, un agregat ce permite trecerea luminii prin el. Astfel
putem enumera câteva tipuri de astfel de agregate:

- Fibra optică
- Tuburi din acril
- Plexiglas
- Pietre preţioase ce permit trecerea luminii prin ele (cihlimbar)
2.3 Proces tehnologic
a. Mai întâi se procură materialele necesare pentru punerea în operă
b. Se pregateşte matriţa sau cofrajul
c. Poziţionarea agregatelor translucide se face prin două metode:

- fibrele se aşează individual, însă acest proces durează foarte mult, iar costurile sunt mari
- metoda semi-automată, în care se utilizează fibre ţesute

d. Prepararea betonului
e. Turnarea betonului în cofraje
f. Compactare prin vibrare
g. Decofrarea
h. Finisarea produsului

3. Caracteristici

Rezistenţele betonului translucid variază în funcţie de clasa betonului utilizat dar şi de tipul de
agregate.

Amestecul de beton este alcătuit doar din materiale fine deci, nu conţine nici un tip de agregat
grosier. Rezistenţa la compresiune ajunge să fie mai mare de 70MPa, astfel ea este comparabilă cu cea a
betoanelor de înaltă rezistenţă. Cu toate acestea, datorită procesului de fabricaţie costisitor şi complex, nu au
fost realizate elemente cu aplicaţie structurală.
Aşadar, el este utilizat la ora actuală doar ca element arhitectural cu rol decorativ.

224

Bogdan CRIŞAN,Gabriel CREŢU

Densitate aparentă kg/mc Compresiune N/mmp Încovoiere N/mmp
2100-2400 50-90 7-12

4.Preţul

Dimensiunile standard a unui panou sunt de 600x300mm. Preţul variază în funcţie de grosime,
aşadar un panou de grosimea de 25mm are preţul de 3.880 euro. Luând în considerare aceste date, valoarea
estimativă a unui metru cub de beton translucid este de 187.778 de euro.

Comparativ cu alte produse din beton, preţul este cu mult mai mare, însă acest deficit se justifică prin
faptul că punerea în operă se realizează foarte minuţios iar numărul de producatori este de doar cinci pe plan

mondial.

5.Montare

În funcţie de necesităţi şi de scopul utilizării există mai multe moduri în care elementele pot fi
asamblate.

Pentru panouri metodele cele mai uzuale sunt:

- Prindere prin perforare cu şuruburile la vedere

- Prindere cu ancore cu agrafe :
225

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

- Prindere cu ancore de faţadă

Pentru blocurile de dimensiuni mai mari, îmbinarea între acestea se poate realiza prin metoda tradiţională
cu mortar.

226

Bogdan CRIŞAN,Gabriel CREŢU

6. Utilizări

Deoarece proprietăţile betonului translucid sunt asemanatoare cu cele ale betonului tradiţional,
elementele pot fi folosite şi la structuri masive de rezistenţă. Există şi posibilitatea de a se realiza structuri
armate, dar pentru că produsul este nou, încă nu se dispune de tehnologia necesară realizarii acestora.

A fost utilizat cu succes în realizarea unor pereţi despărţitori, pereţi interiori sau exteriori iluminaţi,
panouri publicitare, monumente, pavaje şi alte obiece decorative.

227

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

7. Avantaje/dezavantaje

Principalul avantaj al betonului translucid este proprietatea acestuia de a permite luminii să îl
străbată. La obiectele de dimensiuni mari forma poate fi descifrată uşor. Un alt mare avantaj este acela că
are aceleaşi proprietăţi ca şi betonul tradiţional, având rezistenţe asemănătoare. Pe lângă acestea el poate fi
turnat sub orice formă şi astfel se pot realiza elemente de construcţii impresionante. Mai poate fi folosit şi
la realizarea de pereţi exteriori izolatori.

Singurele dezavantaje sunt preţul ridicat şi dificultatea de punere în operă, care necesită mult timp.

8. Alternative

Există şi alte modalităţi de a creea acest tip de beton, de exemplu Litracon PXL, în care nu există
fibre optice de transmitere a luminii ci o unitate special formată din plastic. Acest lucru şi modul de
fabricaţie industrializate scad preţul materialului făcându-l mai accesibil.

Punctele de lumină apar cu distribuirea regulata pe suprafaţa panoului la fel ca şi pixelii de pe
suprafaţa unui ecran LCD. Pe lângă panourile simple se pot creea şi obiecte 3D cu forme îndoite sau
curbate. Printre multe altele această optiune poate da idei pentru a proiecta de exemplu statui sau mobilier
stradal iluminat.

228

Bogdan CRIŞAN,Gabriel CREŢU

5. BIBLIOGRAFIE

1. www.gizmag.com
2. www.litracon.hu
3. www.smartplanet.com
4. www.inventables.com
5. www.wikipedia.com
6. www.cement.org
7. www.blog.makezine.com
8. www.io9.com
9. www.design-milk.com
10. www.economist.com

229

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

IZOLAREA CLĂDIRILOR CU AEROGEL
Bombonica Rodica NECHITA 1, Daniel Nicolae NASTE 2

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
Îndrumător, Sef lucrari, Dr. Ing. Moga Ligia3

ABSTRACT
The paper presents a very inovative theme which is building insulation with aerogel, a new material

which will offer an alternative to the close future for the already very well-known insulation materials. The
aerogel or “frozen smoke”, who think will revolutionize the way of many activity domains, even if only recently
it was let out to the public eye, it is an porous material obtained from drying in overcritical conditions of an
moist gel.

At the same time will address and mode of preparation of the material, a short history, its properties,
also its utilizations in a variety of domains but referring to the construction buildings. The use of aerogel in the
process of buildings thermal insulation represents a challenge on a global scale, having as purpose energy
savings and creation of thermal comfort with regard to the market demands.

The paper view will be presented with: suggestive images, graphics, charts and tables.
CUVINTE CHEIE

Aerogel, Spaceloft, conductivitate termică, radiaţie termică, rezistenţă termică

230

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE

1. INTRODUCERE
Nebănuite sunt căile progresului tehnologic. Pentru omul obişnuit, cu acces aproape nelimitat la

informaţie, dar cu interes de multe ori scăzut pentru acest domeniu, tehnologia se rezumă adesea la dezvoltarea
domeniilor de tipul informaticii, al comunicaţiilor, al medicinei, al bioingineriei sau al energiilor alternative. O
ramură tehnologică extrem de importantă, însă, şi care a atras de ceva timp atenţia cercetătorilor, este şi industria
materialelor, tărâm al unor descoperiri nu tocmai frecvente, dar esenţiale în virtutea progresului general.

Materialele compozite sau cele obţinute prin diferite procedee tehnologice au dus, în mai puţin de un
secol, la o adevarată revoluţie, adăugând betonului, metalelor şi lemnului o susţinere nebănuită în industria
construcţiilor, a maşinăriilor şi a dispozitivelor cele mai diverse. În perioada anilor '30 ai secolului XX a apărut
bachelita, obţinută dintr-o răşină sintetică; peste o jumatate de secol a venit rândul fibrei de carbon, pentru ca
anii '90 să marcheze noua era a siliconului.

Acum, savanţii sunt preocupaţi de realizarea unui nou material, denumit aerogel, sau "fum
îngheţat", despre care cred că va revoluţiona mersul multor domenii de activitate.

Fig. 1. CUB DE AEROGEL

2. AEROGELUL. SCURT ISTORIC. PROPRIETĂŢI. DOMENII DE UTILIZARE.

Chiar dacă numai recent a fost adus în atenţia publică, conceptul care stă la baza
acestui material extrem de apreciat, nu este unul nou. Primul care a încercat să creeze
aerogelul a fost chimistul american Steven Kistler , în 1931, în urma unui pariu
excentric făcut cu un coleg de branşă, în încercarea de a înlocui lichidul dintr-un jeleu,
cu gaz, fără a modifica proporţiile iniţiale ale gelului. Kistler a încălzit jeleul, a evaporat
apa şi celelalte componente lichide din structura sa şi a introdus în locul lor metanol. A
inventat astfel un precursor al actualului aerogel, un soi de fum înghetat, ultrauşor şi
foarte rezistent în raport cu densitatea sa. Totuşi, din pricina costurilor foarte ridicate
necesare producerii acestui material, nimeni nu a fost atras de inovaţie, iar reuşita va fi
data uitării pentru mai multe decenii.

Deşi, la origine, materialul este hidrofil, prin intermediul unui tratament chimic, el poate fi convertit la
hidrofobie; se topeşte numai la temperaturi de peste 1200 grade Celsius, are o conductibilitate apropiată de
zero şi este considerat materialul solid cu cea mai mică densitate posibilă, conţinând aer în proporţie de 99,8%.
Un centimetru cub din aerogel cântăreşte 3 miligrame, puţin mai mult decât aerul, iar dimensiunea totală a

231

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

golurilor din interiorul său este similară cu cea a unui teren de fotbal, aproximativ 7000 metri pătraţi. Mai
mult de atât, un burete de aerogel de numai două grame poate susţine greutatea unei cărămizi de 2.5 kilograme.

Tab 1.: Propietăţile fizice ale aerogelului

Propietăţi Valori
Densitate aparentă
3-35 Kg/
Suprafaţă internă
600-1000 /g
Schelet solid %
0.13-15%
Diametrul porilor ≈20 nm
1-10 nm
Diametrul particulelor 1-1.05
Indice de refracție 0.017-0.0042 W/mK
până la 500 °C
Conductivitate termică 2-4 x 10-6
Toleranţă termica
0.2
Coeficientul de expansiune termică 106-107 N/m2

Raporul lui Poisson 16 kPa
1.1
Modulul lui Young
Rezistenţa la tracţiune 100 m/s
Constanta dielectrică

Viteza sunetului în mediu

Până acum, inginerii i-au găsit acestui material intrebuintaţări în izolarea conductelor de petrol, iar cizmarii
în confecţionarea branturilor pentru încălţăminte. Alpinista britanică Anne Parmenter a escaladat muntele
Everest fiind încălţată cu ghete căptuşite cu un strat subţire de aerogel. Declaraţia sa de după expediţie a sunat
astfel: "Singura problemă a fost ca mi-era foarte cald la picioare, ceea ce, de fapt, nu este o problema atunci când
eşti alpinist". De asemenea, compania Hugo Boss a testat şi ea calităţiile aerogelului pentru o linie de geci de
iarna, dar acestea au fost rapid retrase din circulaţie, deoarece cumpărătorii s-au declarat incomodaţi de
faptul că erau mult prea călduroase.

Acestea sunt, însă, numai căteva exemple sărace ale posibilităţilor de întrebuinţare a aerogelului.
Specialiştii consideră că potenţialul materialului este aproape nelimitat, fiind de părere că s-ar putea găsi
aplicaţii ale acestuia în majoritatea domeniilor şi activităţilor umane. Pentru că absoarbe complet radiaţiile
infraroşii, el va permite construirea unor clădiri sau incinte care să permită accesul luminii solare în interiorul
lor, fără a tolera însă şi schimbările termice. Inserarea unui strat de aerogel în pereţii exteriori ai caselor şi în
compoziţia gemurilor ferestrelor, ne va scăpa atât de caldura toridă a verii şi de figul sezonului rece, cât şi de
aparatura electrocasnică mare consumatoare de energie electrică, aşa cum sunt aparatele de aer condiţionat. Este
lesne de intuit că montarea unui acoperiş transparent ce permite pătrunderea întregului spectru de lumina fără
vreun pic de căldură va reprezenta un salt uriaş din punct de vedere al eficienţei energetice.

De asemenea, mulţumită aerogelului modificat prin adaos de sulf sau seleniu, chiar unele catastrofe
ecologice vor putea fi evitate. De exemplu, urmările dezastruoase ale unor deversări accidentale de produse
petroliere în apele mărilor şi oceanelor ar putea fi cu succes anulate, prin exploatarea uriaşei capacităţi a
aerogelului de a absorbi metalele grele, de tipul mercurului, din mediul acvatic. Particule de aerogel răspândite
pe râuri şi lacuri ar avea capacitatea de a atrage metalele grele din ape şi, deci, de a curăţa mediul. Chimistul
american Mercouri Konatzidis a dovedit acest lucru, demonstrând că particulele de aerogel au adus o soluţie

232

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE

infectată cu mercur, de la 645 părţi mercur la un milion părţi apa, la doar 0,04 părţi mercur pentru un milion părţi
de apa; o agresivitate similară prezintă aerogelul şi în cazul mediilor încărcate cu plumb, cadmiu şi sulf.

În ceea ce priveşte domeniul astronauticii, explorarea spaţiului cosmic, activitate din ce în ce mai fulminant
practicată de către specialişti, nu ar avea cum să facă rabat de la întrebuinţarea unui material cu proprietăţi atât
de remarcabile, mai ales când aceasta a fost şi raţiunea principală a formării lui. Şi aici, întrebuinţările îşi găsesc
locul în cele mai diverse direcţii. NASA foloseşte deja aerogelul pentru izolarea termică a costumelor
astronauţilor; un strat de 18 mm din material asigurând protecţia împotriva frigului la temperaturi de
până la minus 150 grade Celsius.

Proprietăţile unice ale aerogelului au determinat, de asemenea, alegerea acestui material pentru captarea
prafului de comete. Particulele din componenţa acestora, circulând prin vid cu viteze de până la 20.000 km/oră,
s-ar distruge instantaneu la impactul cu un oricare alt tip de suprafaţă sau ar ricoşa în afara sa. De altfel, metoda
a şi depăşit graniţele teoretice, sonda spaţiala "Stardust" a colectat deja, în timpul unei misiuni spaţiale din anul
2004, astfel de particule din cometa Wild 2, care îi vor ajuta pe cercetători să înteleagă mai bine natura materiei
din care s-a format Sistemul Solar. Aceasta, deoarece, spre deosebire de planete, cometele au evoluat foarte
puţin de la geneză şi până astăzi. Particularităţile aerogelului nu pot fi neglijate nici în privinţa siguranţei fizice,
în faţa unor evenimente capabile de rănirea sau anihilarea oamenilor. Un strat de numai 8 mm de aerogel
poate asigura supravieţuirea în faţa exploziei apropiate a unui kilogram de dinamită şi a unui soc termic
ce degajează o caldură de peste 1000 grade Celsius. "Este un material absolut fantastic. Acest "fum îngheţat"
şi-a găsit utilitatea în aproape orice domeniu, de la filtrarea apei poluate, la prelucrarea bijuteriilor şi fabricarea
rachetelor de tenis", spune Mercouri Kanatzidis, profesor de chimie la Universitatea Evanston, din Illinois. Dacă
are la baza platina, aerogelul poate fi utilizat, se pare, şi pentru producerea de combustibili alternativi pe bază de
hidrogen.

Încă mai mult, procesat prin metode speciale, aerogelul se poate dovedi util şi pentru desalinizarea apei de
mare. Şi încă un atribut de uriaşă perspectivă, după parerea chimistei Margerie Longo de la Universitatea din
California: sub forma de membrană celulară, poate fi făcut să circule prin vasele de sange şi, datorită uluitoarelor
sale proprietăţi, ne poate face să înţelegem mai bine procesele moleculare din corpul omenesc. Dacă mai
adăugăm că este bun conducător de electricitate şi că este capabil să înmagazineze energie solară (precum
celulele fotovoltaice), înţelegem că aerogelul se prezintă chimiştilor şi inginerilor prceum un material de uriaşă
speranţă.

Fig. 2. Comparaţie între diferite grosimi de materiale pentru un U= 0,15 W/ K

233

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

2.1. DEZAVANTAJELE AEROGELULUI
Densitatea sa este de 800 de ori mai mică decât cea a unei bucăţi de sticlă de aceeaşi mărime. Aerul este

repartizat în pori invizibili cu ochiul liber, dar ponderalitatea extrem de redusă are şi un revers: materialul este
fragil, astfel că se fărâmă chiar şi numai dacă cineva doreşte sa-l ţină între degete. Totuşi, numai actualul preţ
ridicat face ca aerogelul să fie considerat, încă, un material inaccesibil şi exotic. Pare însă inevitabil că noua
"vedetă" a "materialiştilor" să devină, rapid, una dintre uneltele de bază ale ecologiştilor şi ale omenirii în
general, după fabricarea sa industrială. Guinness Book a recunoscut faptul că NASA a creat cel mai usor
material solid, prin contribuţia uriaşă a doctorului Steven Jones de la Laboratorul "Jet Propulsion Laboratory"
din cadrul agenţiei spaţiale americane.

3. AEROGELUL ÎN CONSTRUCŢII
Dezvoltat pentru prima dată în anul 1931, aerogelul este format din peste 90% aer, ceea ce îl face un

izolator extrem de eficient cu conductivitate termică mai mică decât a oricărui solid. Aspen Aerogelul a
transformat aerogelul într-un material extrem de puternic, durabil, subţire, şi flexibil, care este de două până la
opt ori mai eficient decât materialele tradiţionale de izolaţie (Fig 3.) - alegerea ideală pentru o gamă largă de
aplicaţii.

Fig. 3 Comparaíi ale valorilor rezistenţei termice R pentru diferite tipuri de materiale
Rezultatele obţinute în urma izolării cu Aspen Aerogels’ Cryogel, Spaceloft, şi Pyrogel sunt următoarele:

 Conductivitate termică mai mică pentru orice izolare în domeniul industrial;
 2 x-8x o performanţă mai bună decât materiale tradiționale de izolare termică;
 Greutate redusă şi volumul mai mic pentru acelaşi performanţă la izolarea termică;
 Un total semnificativ de economii de cost şi economii operaţionale.

234

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE
Soluţiile Aspen Aerogelului în construcţii oferă cele mai bune valori ale rezistenţei termice R-, acesta
fiind disponibil în profile subţiri, eliminând practic pierderea termică. Soluţiile materialului îmbunătăţesc în
general eficienţa energetică a clădirii integrând izolarea în locuri inaccesibile pănâ acum, cum ar fi în sticla din
geamuri, la acoperişuri, unde alte izolaţii nu se potrivesc.

Fig.4. Diagramă de comparaţie a performanţei diferitelor tipuri de materiale de izolaţie

Aspen Aerogelurile oferă o protecţie termică maximă cu greutate şi grosime minimă. Aceste pături de
aerogel sunt disponibile în 3 categorii de produse:

Cryogel- cu aplicare la temperaturi scăzute
Spaceloft – cu aplicare la temperaturi medii
Pyrogel – cu aplicare la temperaturi ridicate

235

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.1. SPACELOFT-UL
Este o pătură izolatoare de aerogel flexibilă şi nanoporoasă realizat pentru a răspunde cerinţelor industriei,

comerţului şi aplicaţiilor rezidenţiale
Proprieţăţiile lui unice – conductivitate termică extrem de scăzută, flexibilitate superioară, rezistenţă la

compresie, caracter hidrofob şi uşurinţa în aplicare – îl fac esenţial pentru cei care caută protecţie termică
supremă.

Izolarea cu Spaceloft combină un aerogel silicios cu fibre de armătură pentru a permite industriei să obţină
uşor performanţe termice şi un produs nepoluant pentru mediu.

Spaceloft este un izolator care s-a dovedit eficient pentru conductele petroliere, de gaz, în construcţii, nave
spaţiale, automobile şi alte industrii cu cerinţe privind protecţia termică maximă în spaţii înguste şi cu restricţii
de greutate.

Spaceloft oferă performanţe termice ridicate în izolarea construcţiilor.
În construcţii, din cele 3 categorii, cea mai cel mai utilizat material este Spaceloft-ul fiind folosit atât la:
 Interior: profilele subţiri oferă aceeasi valoare ,,U’’ ca şi materialele izolatoare tadiţionale reducând

totodată spaţiul interior ocupat. (Fig. 5.a)
 Exterior: uşor de instalat pe exteriorul clădiriilor cu diminuarea discontinuităţiilor de pe suprafaţa

acestora.(Fig. 5.b)
 Sub pardoseală: eficient din punct de vedere termic, are o rezistenţă bună la compresiune şi profilele

subţiri îl fac atractiv pentru izolarea pardoselilor, ideal unde grosimea este o problemă. (fig .5.c)

a bc
Fig. 5

236

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE
3.2. SOLUŢII PENTRU REDUCEREA PIERDERIILOR TERMICE

Spaceloft îmbunătăşeste eficienţa energetică a lemnului şi a oţelului din cadrele clădirilor Aplicat între
cadre şi învelişurile externe şi/sau interne ale clădirii. Spaceloft elimină pierderile termice şi adaugă până la un
R4 pentru un perete standard, cu rezultate dramatice.

Performanţa termică a unui perete din cadru metalic, poate fi îmbunătăţită cu până la 40% la R11 ,
echivalentul unui perete din cadru de lemn şi performanţa unui perede din cadru de lemn poate fi îmbunătăţită cu
până la 15%. (Fig.6)

In figura 7, în fotografie obţinută în Infraroş la o casă, se observă îmbunătăţirea unui perete tipic cu
Spaceloft

Fig. 6 Valori R pentru perete
Fig. 7 Termografierea în Infraroşu a unei
clădiri în care s-a folosit Spaceloft la nivelul
superior

237

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3.3. BENEFICIILE FOLOSIRII IZOLAŢIEI SPACELOFT ULTRA SUBŢIRI ÎN CONSTRUCŢII:

 Conductivitate termică mai mică decât a oricărui izolator termic;
 Performanţă la foc: Spaceloft a primit gradul C în Euroclasa pentru testarea la foc. Gradul este oferit

datorită fibrei de armare;
 Rezistenţa la compresiune: robusteţea Spaceloft-ului oferă avantaje izolării termice;
 O acustică îmbunătăţită;
 Beneficii asupra mediului.

Tab.2 Proprietăţi fizice ale Spaceloft-ului

Propietăţi Valori

Grosime 5-10 mm

Conductivitate termică 0.017 W/mK

Temperatura maximă de utilizare 200°C

Culoare Alb

Densitate 0.15 g/cm3

Hidrofob Da
Dimensiunile materialului 1450 mm lăţime

3.4. LEGENDĂ:

R- Rezistenţă termică (Diferenţa de temperatură raportată la densitatea fluxului termic, în regim
staţionar) [ K/W]

U- Coeficient de transfer termic (Fluxul termic în regim staţionar, raportat la
aria de transfer termic şi la diferenţa de temperatură dintre temperaturile mediilor situate de o parte şi de
alta a unui sistem. Inversul rezistenţei termice. W/( K)

W- Watt
K- grad Kelvin
m- metru
MMBtu- provine de la BTU care înseamnă British Thermal Unit

-Este de obicei folosit ca unitate standard de masură pentru gazul natural şi oferă o modalitate
convenabilă pentru a compara conţinutul de energie cu diferite grade ale gazului natural şi
alţi combustibili.

238

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE

4. STUDIU DE CAZ LA PENTAGON, IZOLAREA CU UN STRAT SUBŢIRE DE AEROGEL
ÎMBUNĂTĂŢEŞTE EFICIENŢELE TERMICE PRIN RENOVARE CU 23%

DETALII Locaţia: Pentagon, Washington, DC
PROVOCĂRI Partener de Fabricaţie: Regional Contracting Services, LLC

1. Peretele existent solid din zidărie este neizolat având o
performanţă termică scăzuta, aproximativ R-3

2. Proiectul de bază a introdus un nou perete din cadru de metal

construit în cavitatea zidăriei cu izolaţie de fibră de sticlă la interior.
Fibra de sticlă adaugă un R-13 în suprafaţa cavităţii, dar structurile
metalice au permis apariţia punţiilor termice; o cale de pierdere de

căldură şi ineficienţă.
3. Proiectul de bază a fost deja folosit în mare parte a clădirii şi nu va

putea fi schimbat când aerogelul va fi introdus.

SOLUŢII  1. Aplicarea unui strat de SPACELOFT de 10 mm(0.4”) în peretele
existent al masoneriei în spatele structurii de metal şi a noi cavităţi

izolate.
2. Izolaţia SPACELOFT a fost introdusă cu spray adeziv şi ace de

izolare.

BENEFICII 1. Îmbunătăţiri cu 23% a valorii lui R prin izolarea cu aerogel a

peretelui tratat.
2. Economisirea a 419 MMBtu datorită aerogelului

3. Economisirea a 48,6 mii lire sterline prin reducerea emisiilor de

CO2
4. Nici o schimbare în proiectul de bază şi termenele limită.
5. Introducerea izolaţiei cu AEROGEL mai devreme în proiect va

aduce benieficii şi mai mari:
-economisirea spaţiului ocupat cu 40,000

-costuri reduse de instalare

-economii mai mari ale energiei

-reducerea emisiilor de CO2

239

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Imagine reală Imagine în infraroşu

Fig.8. Perete interior de la Pentagon renovat cu izolaţie SPACELOFT

Imagine reală Imagine în infraroşu (punţi termice)

240

Bombonica Rodica NECHITA, Daniel Nicolae NASTE
Fig.9. Perete interior de la Pentagon renovat fără izolaţie SPACELOFT
5. CONCLUZII
Este foarte puţin probabil să se inventeze un material mai uşor decăt aerogelul, pentru că nu s-ar putea
întări deoarece moleculele de silicon nu s-ar putea uni între ele. De asemenea, nu poate fi mai uşor decât
densitatea aerului, 1,2 miligrame per centimetru cub, pentru că aerogelul este plin cu aer", a explicat cercetătorul
de la NASA. Totuşi, pentru că oamenii de ştiinţă nu au odihnă - pe baza matricei aerogelului, au mai fost create
cateva variaţiuni, care îi imită în general caracteristicile, dar i le şi modifică sau sporesc. Este vorba despre
materiale ca: nanogelul, sol gelul, hidrogelul, xerogelul, seagelul sau chalcogelul, şi acestea, probabil,
promisiuni ale unei vieţi mai bune în viitor.
Preţul unor componente ale Aerogelului se apropie de valori accesibile în principal datorită raportului
preţ/performanţă. Deci, se pare că principalul avantaj al Aerogelului este propietatea lui de termoizolare.
Răspândirea şi utilizarea Aerogelului ca termoizolant va reduce consumul de energie, reducând emisiile de gaze
cu efect de seră şi poluarea Pământului.
Cum va evolua povestea materialului-minune vom vedea in deceniul urmator.
5.1. CUNOŞTINŢE
Această lucrare a fost creată în cadrul proiectului ,,Sesiunea de Comunicări Ştiinţifice Ediţia a XI-a” în
cadrul Facultăţii de Construcţii specializarea Inginerie Civilă, din Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, sub
numele de ,,Izolarea clădiriilor cu Aerogel’’

241

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

6. BIBLIOGRAFIE

1. http://www.descopera.ro/stiinta/4200009-aerogelul-materialul-minune-al-viitorului
2. http://www.thermablok.com/
3. http://www.aerogel.com/markets/building-exterior.html
4. Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcţie ale clădiriilor. Indicativ C 107/3-1997
5. AEROGEL –MATERIAL OF THE FUTURE FOR CIVIL ENGINEERING ; Transactions of the VŠB – Technical

University of Ostrava No. 2, 2011, Vol. XI, Civil Engineering Serie
6. Aerogel – a performant nanomaterial for sustainable buildings; BEREVOESCU L., STOIAN V., DAN D.Civil

Engineering Department Politehnica University of Timisoara 300223 Timisoara, 2 Traian Lalescu str. ROMANIA
7. THE AEROGEL GLASS CONVERSION; REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE Colloque C4, Supplément au n°4,

Tome 24, Avril 1989
8. Delivering innovative insulation products derived from nanotechnology
9. Ultra thin Spaceloft for Buildings and Homes ,Insulation Data Sheet

242

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2011

REABILITAREA TEATRULUI REGINA MARIA

Andreea BRAIC, Alin MNERȚAN , Alexandra BOT

Facultatea de Aritectură și Construcții Oradea- [email protected]

ABSTRACT

Our paper will start off with a brief History about the building’s design and execution and
a brief structural and architectural analysis, focused mainly on it’s defining elements, followed
by major events in the structure’s existence that spans more than a century and culminating with
the detailed description of the most recent rehabilitation which took place between 2004 and
2011.

The rehabilitation process will be presented in stages of execution.We will give details
about the behavior and state of the building’s components before rehabilitation, main causes
that led to the need for a complete restauration as well as processes and materials used by the
contractors along with related costs.

243

Andreea BRAIC Alin MNERȚAN Alexandra BOT

1. INTRODUCERE

Oraș mai apropiat de lumea occidentală și central-europeană, gravitând secole de-a rândul în
orbita influențelor insinuate de regalitatea maghiară și de Curtea Vieneză, actualul municipiu Oradea și
comunitatea sa istorică s-a lăsat rând pe rând impregnată de valorile colportate prin Europa Centrală.
Considerate de către specialiștii din istoria artelor ca o adevarată,, rezervație de arhitectură”, Oradea este
gazda a nu mai puțin de 77 de clădiri monument înregistrate oficial în listele Comisiei Naționale pentru
Monumente Istorice.

Una dintre aceste clădiri monumentale este Teatrul Regina Maria. La sfârșitul secolului al XIX
lea încep lucrările de reorganizare a Pieței Centrale din Olosig(azi,Piața Regele Ferdinand). Șirul
construcțiilor din această piața a debutat cu construirea Teatrului Orășenesc, după aproape două secole de
tatonări și discutii inutile. Multă vreme conducerea orașului nu s-a putut decide în privința amplasării
teatrului. În februarie 1894, o comisie de la teatru a lansat o licitație publică pentru proiectarea clădirii. S-
au prezentat numai două lucrări , dar nici una nu a corespuns. În consecință în martie 1895 proiectarea
teatrului a fost încredințată renumitei firme vieneze Felner și Helner.

În România sunt în total 4 teatre proiectate de firma Felner și Helner:
- 1871-1875 – Timișoara – Teatrul , Hotel, Cazino
- 1894-1896 – Iași – Teatru Național
- 1899-1900- Oradea – Teatru de Stat
- 1904 -1906- Cluj Napoca- Teatru Național

Fig.1 Fațadă – Proiect Felner și Helmer

244

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2011

Proiectul teatrului a fost predat municipalității în mai 1895. Pe 27 februarie 1897 a avut loc o
adunare generală a orașului unde Sztarill Ferenc, Guttman Jozsef si Rimanoczy Kalman senior au propus
ca amplasament al Teatrului Piața Bemer (actuala Piața Regele Ferdinand), acesta fiind acceptat ulterior
după consultarea cu arhitecții Ferdinand Felner și Hermann Helner. Rimanoczy senior s-a angajat ca, în
cazul în care va primi comanda pentru execuție, să ridice și clădirea Bazarului din materialele rezultate
din demolarea caselor vechi din Piața Bener. În mai 1899 s-a lansat licitația pentru executie. Au sosit
patru oferte , cea mai avantajoasă fiind a lui Rimanoczy care a acceptat ca și colaboratori pe maistrul de
cladiri Guttman Jozsef și pe inginerul constructor Rendes Vilmos. În 10 iulie 1899 au început să se
demoleze casele vechi de pe amplasamentul Teatrului și al Bazarului. Lucrările pentru fundațiile Teatrului
au început 21 iulie 1899. Paralel cu ridicarea Teatrului s-au construit clădirea Bazarului și a depozitului
pentru Teatru. În data de 28 octombrie 1899 Teatrul era deja acoperit. În continuare s-au executat lucrări
de finisare în interior și exterior. Teatrul a fost terminat în intregime la 1 octombrie 1900 iar deschiderea
festivă a avut loc la 15 octombrie 1900, realizarea lui durând astfel doar 15 luni.

Fig.2 Teatrul în 1899

Aspectul exterior îmbină armonios stilul neoclasic, dominant în ansamblul fațadei , cu elemente
neorenascentiste și neobaroce, în timp ce finisajele și ornamentațiile interioare se impun prin accente
stilistice rococo. Edificiul a fost structurat pe trei nivele : sală, lojii, balcon, la care se adaugă și demisolul
unde însă accesul publicului nu este permis.Sala are în prezent o capacitate totală de 576 de locuri , iar în
proiectarea ei s-a avut în vedere realizarea unei acustici perfecte.

Fundațiile sunt realizate din cărămidă plină presată de format vechi. Ele nu sunt de adâncime ,
rigiditatea structurii fiind asigurată de masivitatea ei.Pereții sunt din zidărie portantă cu grosimea de 80,
55, 30 cm grosime alcătuită de asemenea din cărămidă plină presată de format vechi. Planșeele se compun
din cărămidă boltită și grinzi principale metalice. Acoperișul are o structură complexă cuprinzând :
șarpantă din lemn, șarpantă metalică (peste sala de spectacole și scenă) și acoperiș terasă pe contur. Peste
șarpantă s-a aplicat o învelitoare din tabla zincată ( inițial tablă de zinc), iar peste acoperișul tip terasă o
hidroizolație bituminoasă.

2. REABILITAREA TEATRULUI – TRECUT ȘI PREZENT

245

Andreea BRAIC Alin MNERȚAN Alexandra BOT

De-a lungul anilor teatrul a trecut prin mai multe procese de întreținere și renovare: în anii 50 s-
a încercat protejarea clădirii cu tencuială pe bază de ciment și ipsos, dar la fel ca în cazul altor clădiri
aceasta nu a avut efectul dorit. Drept urmare pe fațadă au apărut pete de umezeală. La sfârșitul anilor 90
s-a retencuit clădirea , însă supotul slab și acumulările de substanțe chimice au dus la crăparea tencuieli.
Învelitoarea originală a acoperișului a fost înlocuită încet încet de-a lungul operațiilor de întreținere cu foi
galvanizate. Sistemul propriu de aer condiționat a fost înlocuit odată cu răspândirea sistemului centralizat
de încalzire montându-se în întreaga clădire corpuri de încălzit conectate la acest tip de rețea.

Cea mai recentă reabilitare a Teatrului a fost făcută dupa specificațiile arhitectului orădean Erno
Pafka. Reabilitarea a avut ca scopuri principale următoarele: reparații,eliminarea problemelor constatate,
restaurarea ornamentelor și modernizarea întregului teatru. Investitorii : Consiliul Județean și Primăria
Munincipiului Oradea au dorit modernizare completă a clădirii , nu doar soluții superficiale, de accea s-
au înlocuit și circuitele electrice , de încălzire și instalațiile sanitare. Majoritatea lucrărilor de restaurare și
renovare au fost executate de contractori locali, dar anumite lucrări au necesitat și intervenția unor firme
maghiare.

Starea thenică înainte de ultima reabilitare:

- tencuiala exterioară degradată datorită infiltrațiilor existente în
zidărie

- ornamentele interioare și exterioare puțin deteriorate, necesitând
retușări sau înlocuiri complete

- pereții din holuri- foaiere erau în stare relativ bună dar cu
finisaje deteriorate ce se doresc a fi restaurate

- tavanele din holuri prezintă în unele locuri urme de infiiltrații de la tavane
cu hidroizolații defecte (între timp remediate)

- tavanul sălii de spectacole este murdar și din cauza lipsei termoizolației
datorită efectului de condens se poate citi structura de rezistență din fundal
Fig.3 Detalii

Reabilitarea Teatrului a început în anul 2004 și s-a încheiat în anul 2011, fiind realizată în mai
multe etape.

3 . STUDIU DE CAZ: REABILITAREA 2004-2011

S-a început prin înlocuirea întregii pardoseli a scenei, aceasta fiind deja în stare inutilizabilă,s-au
recondiționat sistemele mecanizate aferente scenei și s-a revopsit structura metalică.

246

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2011

A urmat recondiționarea fațadelor exterioare. În timpul acestor
lucrări în incinta teatrului s-au putut derula nestingherit spectacole. Datorită
infiltrațiilor existente la nivelul zidăriei aceasta a necesitat o tencuială
specială pentru restaurări care să permită respirația și uscarea ulterioară a
pereților. S –a început prin curățarea vechii tencuieli ceea ce a prezentat
dificultăți datorită faptului că tencuiala precedentă nu avea o comportare
casantă. După îndepărtarea acesteia, pereții s-au lăsat la uscat timp 3 zile. A
fost ales un sistem de tencuieli special pentru restaurări de la Baumit
denumit Sanova. Pentru eliminarea și stoparea infiltrațiilor chimice și de apă
s-au folosit produse de asanare urmate de aplicarea următoarele

componmente ale sistemului:
Fig.4 Intrare principală

- Sanova –pregătirea suportului pe întreaga suprafață a fațadelor
- Sanova S –la nivelul soclului aplicată pe înălțime de 60-90 cm , acesta fiind mortar uscat,

hidrofug , permeabil la vapori, cu absorbție capilară redusă, difuzie ridicată la vapori.
- Sanova W – în jurul geamurilor, aceasta fiind o tencuială cu caracter hidrofob impotriva apelor

fără presiune hidrostatice.
- Sanova L – pe restul suprafețelor. Este un mortar uscat, hidrofobat, cu proprietați termoizolante,

difuzie buna la vapori de apa, porozitate ridicată pentru acumularea sarurilor fără să se degradeze.

Peste tencuieli s-a aplicat un strat de tinci și tencuială decorativă.

Modelele de ipsos de la exterior au fost tratate cu impregnare siliconică: aceasta este o soluție
care se aplică cu pensula și se absoarbe în ipsos modificându-i structura. Redă elasticitatea ipsosului
și îl saturează evitând absorbția ulterioară de apă. Detaliile au
fost redate cu ajutorul tinciului după care s-au revopsit.

Unele statuete au trebuit refăcute în totalitate inclusiv muzele

teatrului de pe timpan care au fost îndepîrtate în trecut mai întâi Fig.5 Muzele Teatrului
din motive de siguranță apoi din motive politice. Pentru

statuetele mai mari din piatră de la intrare s-a aplicat următoarele procese:

- Curățirea de praf și de aciditate
- Aplicarea unui tratamentului de conservare și hidrofobizare care protejează piatra în timp și redă

structura chimică inițială a acesteia
- Finisarea cu lac pentru piatră

Coloanele sunt fusiforme și alcătuite din cărămidă plină, având rol
structural și estetic. Spre deosebire de restul fațadelor drișcuirea lor se

face de jos în sus pe linii verticale nu circular.

Capitelurile s-au conservat bine , ele fiind protejate de ploaie . Au
fost doar curățate puțin cu dălți fine pentru redarea detaliilor minuțioase.

247

Andreea BRAIC Alin MNERȚAN Alexandra BOT

Restaurarea coarnele laterale căilor de aces auto de la intrare s-a făcut prin urmatoarele
procese:buceardare, spălare cu jet de apă puternic și lăcuire.

Pentru o mai bună antifonare și reducerea pierderilor de căldurăFigs-.6a Coloanele de la intrare
decis schimbarea în

totalitate a tuturor deschiderilor spre exterior. Astfel geamurile și ușile au fost fabricate prin

tehnologii moderne păstrând însă aspectul original.

Fațadele restaurate ale teatrului au câștigat în anul 2009 locul I la concursul „Fațada
anului”.

Odată cu începerea lucrărilor de renovare la interior spectacolele au fost mutate la Casa
de Cultură a Sindicatelor.

La interior s-au înlocuit în totalitate circuitele electrice trecându-se de la aluminiu la
cupru. S-au înlocuit de asemenea circuitele sistemului de încălzire trecându-se pe cupru pentru o
eficiență mai bună.

Renovarea pereților și tavanelor de la interior a cuprins următoatele etape:

- Arsul cu lampa de benzină a vopselei de ulei
- Curățarea pereților și tavanelor cu spaclu și peria , matuire cu abraziv, degresare
- Glet de ipsos pe tencuieli interioare pe pereti si tavane
- Zugrăveli interioare pe bază de silicați

Restaurarea mașcilor ornamentale :
- Degresare cu acetonă, curățire manuală prin șlefuire cu hârtie de șlefuit
- Corodare cu acid clorhidric
- Grunduire cu grund anticorosiv
- Reșlefuire și mixtionare
- Acoperire cu un strat de foișă de aur
- Izolare de protecție cu soluție Vernifinal

248

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2011

Restaurarea sculpturilor ornamentale:
- Spălare manuală
- Curățire, spăcluire
- Reparații și completări de volume

- Remodelare cu ipsos de modelaj
- Curățire manuală
- șlefuire manuală

- mixtionare
- vopsire de fond și colorare
- acoperire parțială cu un strat de foiță de aur
- izolare de protecție cu soluție Vernifinal

Restaurarea ornamentelor grafice: Fig.7 Tavan Sală de
Spectacole
- curățare cu cauciuc natural
- retrasare
- completare structură și ipsos
- șlefuire manuală
- grunduire
- mixtionare după care după caz:
a) acoperire parțială cu un strat de foiță de aur

izolare de protecție cu soluție Vernifinal
locuire cu serlac
b) Aplicarea zugrăvelii silicatice

Restaurarea tavanelor cu decorașiuni ornamentale:

- Spălarea cu solușie de var săpun
- Îndepărtarea stratului de zugrăveală cu humă, prin răzuire

- Completarea ornamentelor cu ipsos
- Corectarea suprafețelor cu ipsos de modelaj și adeziv pe bază de latex
- șlefuirea manuală a suprafeței

- aplicarea stratului de grund- amorsaj special

- aplicarea vopselei silicatice

De restaurarea obiectelor metalice s-a ocupat artistul orădean Kovacs Karoly. Corpurile de
iluminat din interior și exterior , galeriile perdelelor, grilajele ușilor, clanțele, grilajele gurilor de
aerisire au fost reparate , reaurite și completate la nevoie cu elemente fabricate după modelele

originale. De exemplu restaurarea aplicelor si candelabrelor

cuprinde:

- degresarea cu acetonă, curățire manuală
- șlefuire mecanică cu hârtie de șlefuit fină

- grunduire cu grund anticorosiv
- reșlefuire și mixtionare

249