1. Statica - ce trebuie să știți?

1.1. Un inginer structurist este un inginer în construcții civile

Statica este o disciplină științifică, parte a profesiei de construcții. Un inginer structurist este o persoană care a studiat la Facultatea de Construcții, iar apoi s-a specializat în statică. Un inginer structurist nu este arhitect și, în principiu, nu poate proiecta clădiri decât dacă este pregătit special pentru asta.

1.2. Rolul inginerului structurist în proiectare

Inginerul structurist intră în proiect în faza de completare a documentației pentru obținerea autorizației de construire. Sarcina lui este să facă calcule privind clădirea pe care arhitectul a conceput-o și a desenat-o în conformitate cu planurile de construcție. Planurile arhitecturale sunt realizate cel mai adesea de un arhitect, care are și întâlniri cu un inginer structurist, iar mai rar această comunicare este condusă de un investitor. Rolul inginerului structurist este crucial, deoarece asigură realizarea construcției, de fapt, ca toate ideile de proiect să fie funcționale nu doar pe hârtie, ci și în realitate. Calculele statice asigură rezistența și durabilitatea clădirii, care trebuie să fie rezistentă la vânt și cutremur și să reziste la sarcinile proiectate. Dacă aceste condiții de bază nu sunt îndeplinite, consecințele pot fi mari și chiar pot duce la prăbușire sau demolare.

1.3. Influența staticii asupra arhitecturii

Arhitectura și statica sunt aproape indisolubil legate, deoarece statica se ocupă de construcție, care este o parte principală la fiecare clădire.  Prin urmare, arhitectul și inginerul civil au o colaborare strâns legată în timpul proiectului, întâlnindu-se și căutând împreună soluții. Deoarece statica influențează arhitectura, consultările comune multiple asupra faptului dacă o soluție este corectă sau nu, sunt inevitabile. Statica este o știință creativă care prin căutarea soluțiilor neconvenționale acolo unde apare nevoia, ajută la realizarea ideilor arhitecturale.

1.4. Este statica o parte obligatorie a documentației?

Calculele statice sunt o parte obligatorie a documentației tehnice pentru autorizarea lucrărilor de construcție (D.T.A.C). Întrucât statica este una dintre anexele obligatorii, nu se poate obține o autorizație de construire fără proiecte statice. Dacă nu le depuneți, autoritatea vă va marca solicitarea ca incompletă și va solicita o modificare. Acest dosar se depune la departamentul de urbanism al primăriei şi până în termenul maxim legal de 30 de zile se eliberează autorizația de construire.

2. Date necesare pentru inginerul structurist

2.1. Locația clădirii

Pentru ca un inginer structurist să înceapă să lucreze, trebuie mai întâi să cunoască locația pe care va fi amplasată sau este amplasată clădirea, dacă este vorba de reconstrucție sau remediere. Locația este importantă în principal datorită hărții meteorologice, care arată precipitațiile medii anuale; al doilea motiv este o revizuire a hărții de seismicitate din care se poate afla dacă o anumită zonă este seismică și în ce măsură. Pentru a citi aceste date, inginerul  structurist nu are nevoie de coordonate exacte, adică de marcaje precise ale străzii și ale numărului casei; este suficient să cunoască așezarea. Conform tuturor acestor informații, inginerul structurist va ști de ce să țină cont în calculele sale. În zonele muntoase, unde zăpada este mai mare implicit și încărcarea pe care o provoacă, aceste date nu trebuie niciodată ignorate. În România, seismicitatea se găsește în zonele epicentrului: Vrancea (ultimul cutremur 2022, magnitudinea ml 3.3), Făgăraș – Câmpulung, Banat, Crișana, Maramureș și Dobrogea de Sud. Mai multe date se pot găsi pe site-ul Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului.

2.2. Capacitatea portantă a terenului

Deoarece sarcina unui inginer structurist este, printre altele, să calculeze tasarea terenului sub sarcină, precum și a clădirii în sine, adică a fundației, informațiile despre compoziția terenului sunt, de asemenea, foarte importante pentru el. Pământul mlăștinos este foarte moale, astfel încât casele din astfel de locuri se așază mult mai repede decât casele pe pământul pietros. Prin urmare, terenul moale nu ar trebui să fie împovărat la fel de mult ca de exemplu cel pietros, ceea ce înseamnă că proiectul casei trebuie planificat diferit - dimensiunea, numărul de etaje și construcția în sine. În cazul calculelor statice care arată că fundația clădirii se va așeza mai repede din cauza sarcinii, adică a capacității portante mai mici, trebuie găsită o soluție diferită de proiectare.

2.3. Plan arhitectural

Lucrul de bază de care are nevoie un inginer structurist este, desigur, planul arhitectural al casei. Pentru calculele statice, documentația pentru autorizația de construcție este suficientă, deoarece aceste planuri conțin deja datele privind sistemele de construcție, materialele și dimensiunile prevăzute ale elementelor de construcție. Pe baza planurilor arhitecturale, inginerul structurist va face calcule de la fundație până la acoperiș.

2.4. Specificități arhitecturale

Inginerul structurist trebuie să fie informat dacă acea casă proiectată are anumite particularități care nu pot fi ocolite sau modificate, fiindcă acest lucru ar perturba întregul concept. Dacă, de exemplu, un arhitect dorește o terasă în consolă, adică o terasă proeminentă, inginerul structurist nu trebuie să o ancoreze punând sub ea un stâlp. Deși aceasta putea fi o soluție mult mai ușoară, ar distorsiona imaginea arhitecturală și ar schimba întregul. În astfel de cazuri, el/ea trebuie să-și folosească toate cunoștințele și creativitatea pentru a găsi o soluție potrivită, care să nu modifice arhitectura, dar să îndeplinească, în același timp, cerințele legate de stabilitatea și securitatea structurii.

2.5. Finanțe

Este important ca inginerul structurist să fie conștient de limita financiară a investitorului, pentru că asta afectează soluțiile pe care le va propune. Dacă fondurile disponibile sunt destul de limitate, va trebui să-și ajusteze soluțiile și să găsească o propunere satisfăcătoare pentru cea mai mică sumă. Totuși, dacă bugetul este mare, inginerul structurist are mai multă libertate de a gândi creativ și de a găsi soluții nestandardizate.

3. Calculul static al construcției noi

3.1. Capacitatea portantă a casei

Calculul static conține date despre capacitatea portantă a casei. Aceasta înseamnă că inginerul structurist calculează întreaga structură portantă a casei, de la podea până la tavan, pentru a determina ce dimensiuni trebuie să aibă unele elemente și ce fel de sistem de construcție trebuie să aibă o casă pentru a fi rezistentă la sarcină. Sarcina include greutatea proprie a clădirii, adică greutatea elementelor structurale, sarcina de zăpadă, sarcina vântului și sarcina totala a mobilierului, precum și a locuitorilor. Pentru a cunoaște greutatea elementelor individuale, inginerul structurist are nevoie de date exacte despre materialele de construcție. Calculul static al casei începe întotdeauna de la acoperiș și continuă spre pământ și se termină la fundații.

3.2. Dimensiunile elementelor individuale

Pe baza rezultatelor calculului, inginerul structurist va determina dimensiunile elementelor structurale individuale. Concret, aceasta înseamnă că se va determina grosimea pereților, diametrul stâlpilor portanți, înălțimea și lățimea grinzilor de acoperiș (coarne), dimensiunile fundației... Toate dimensiunile sunt determinate pentru a asigura cea mai optimă utilizare a materialelor. Scopul studiului static nu este acela de a face toate elementele cât mai groase și cât mai mari pentru a susține toate sarcinile. Dimensiunile mai mari decât cele necesare înseamnă greutate proprie mai mare și deci sarcină mai mare, și în același timp mai mult material consumat, ceea ce înseamnă un cost mai mare. Un bun inginer structurist se va strădui, ca întotdeauna să extragă tot ce este mai bun, să ofere siguranță, dar și eficiență.

3.3. Înghețarea și dimensionarea fundațiilor

Inginerul structurist, printre altele, determină dimensiunile fundației. Dimensiunile fundației în primul rând depind de tip,  dacă este placă de fundație de tip radier sau placă continuă sub pereți. Când vine vorba de plăcile de fundație, este important ca acestea să fie rezistente la îngheț, ceea ce este influențat și de adâncimea de montare, mai exact, de poziție - cu cât sunt mai adânci în pământ, cu atât sunt mai ferite de îngheț. Pe lângă adâncimea fundației, inginerul structurist va specifica dimensiunile necesare, astfel încât acestea să poată rezista la sarcina casei fără scufundări.

3.4. Rezistență la cutremur

Calculul de statică include și o proiecție a situației de cutremur. Astăzi, există programe de simulare pe computer, fiabile, speciale, care permit inginerului structurist să expună clădirea planificată la diferite situații potențiale, de fapt, la condițiile diferitelor forțe, inclusiv cutremurele, și pe baza acestor proiecții pot prezice comportamentul terenului, materialelor și a clădirii în sine. Desigur, nu există nicio clădire care să reziste la cutremure catastrofale care se pot întâmpla o dată la o sută de ani sau mai rar, dar cutremurele obișnuite care sunt preconizate pe baza rapoartelor institutelor seismologice pentru anumite zone, fiecare clădire ar trebuie să le amortizeze fără probleme. În cele din urmă, dacă părțile se despică sau se ajunge la prăbușire, aceasta trebuie să se producă în modul prevăzut, astfel încât să provoace cât mai puține daune posibile și să nu se piardă  nici o viață umană.

3.5. Rezistență la vânt

O altă sarcină orizontală în afară de cutremure este accelerația vântului. Inginerul structurist va calcula dacă sistemul ales de construcție a casei permite depășirea în siguranță a sarcinilor vântului și, dacă este necesar, îl va întări cu orizontale sau pereți suplimentari. Sarcina vântului nu este de neglijat, mai ales în zonele caracterizate de vânturi sezoniere puternice.

3.6. Detalii

Nu în ultimul rând, inginerul structurist are și rolul de consilier în legătură cu detaliile construcției. Deoarece are foarte multe cunoștințe în construcții, arhitecții îi vor recomanda detaliile care sunt cele mai potrivite pentru sistemul de construcție ales.

4. Calculul static al unei clădiri existente

4.1. Opinie asupra rezistenței structurii

Dacă vă întrebați în ce măsură va rezista casa dumneavoastră veche de 100 de ani la următorul cutremur sau dacă are nevoie urgentă de remediere, puteți suna și cere părerea unui inginer civil. Inginerul structurist va inspecta rezistența și deteriorarea structurii existente. Acesta va inspecta structura acoperișului pentru a verifica starea lemnului (dacă există putrezire sau deteriorare), va verifica dacă există fisuri în pereți și în scânduri și va finaliza inspecția la fundații, unde va verifica tasarea casei și deteriorarea materialului din cauza umezelii, mucegaiului sau înghețului. Pentru a se verifica starea fundațiilor, prima săpătură sau sondare trebuie făcută în cel puțin două puncte din jurul casei, iar pentru asta este nevoie și de meșteri profesioniști. Teoretic, ați putea face singuri săpătura, dar fundațiile pot fi foarte adânci, ceea ce înseamnă că ar trebui să săpați foarte adânc. Când vine vorba de pământul pietros, o astfel de muncă este durabilă și solicitantă, așa că va fi cel mai bine să angajați profesioniști.

4.2. Opinia privind remedierea instalației existente

În conformitate cu ceea ce s-a constatat privind clădirea, inginerul structurist va da apoi un aviz și instrucțiuni privind remedierea clădirii existente. Instrucțiunile vor conține sugestii concrete privind modul de întărire a pereților și a podelei, adică a liniilor verticale și orizontale, dacă este mai bine să demolați un element și să-l înlocuiți cu unul nou (din moment ce este în stare proastă), cum să întăriți fundațiile (dacă este nevoie) și altele asemănătoare. La fel, va propune izolarea termică și hidroizolația clădirii.

5. Cât costă calculul static?

Costul calculelor statice depinde de dimensiunea și complexitatea clădirii.