«

»

Proiectarea cladirilor inalte cu structura metalica (III). Studiu de caz: cladirea Bucharest Tower Center

Share

(continuare din numarul anterior)

 

Infrastructura

Infrastructura corpului

3S+P+22E+3E tehnic

 

Realizarea infrastructurii existente

Realizarea infrastructurii constructiei a inceput in anul 1997 pe baza proiectului tehnic al firmei Emanuel E. Necula PC si a proiectelor tehnologice elaborate de firmele SC Tungal Metrou SA, Foretis SA si Industrial Engineering SA, cu concursul specialistilor: prof. Ion Stanculescu, prof. Anatolie Marcu si ing. Sorin Calinescu. Sistemul de fundare a fost constituit din 93 de piloti forati cu tubaj recuperabil (executati cu utilaje tip Benoto) pe care reazema radierul general de 2 m grosime; in proiectul initial s-a contat pe transmiterea integrala a incarcarii la teren prin intermediul pilotilor, radierul avand rolul de solidarizare a acestora si de asigurare a cuvei interioare a infrastructurii (impreuna cu peretii de contur si hidroizolatiile verticale si orizontale).

Pentru realizarea excavatiei, a fost prevazuta o incinta din pereti mulati executati din panouri, fara etansarea rosturilor si ancorati la trei niveluri cu tiranti forati si pretensionati. Coborarea nivelului apei subte­rane in primul strat acvifer (nisip cu pietris „de Colentina“) s-a realizat prin noua puturi exterioare incintei in vederea micsorarii infiltratiilor prin rosturile dintre panouri si prin ancoraje, in timp ce depresionarea celui de-al doilea strat acvifer (nisip fin „de Mostistea“) a  fost asigurata prin 6 puturi adanci amplasate in interiorul incintei din pereti mulati. Dispunerea principala a elementelor descrise mai sus ale infrastructurii se prezinta in fig. 7.

Pilotii au fost executati de la suprafata terenului si betonati pana la nivelul radierului, cu exceptia a doua grupuri, care au servit la efectuarea incarcarilor de proba.

Capacitatea portanta la incarcari axiale a pilotilor a fost definitivata pe baza prelucrarilor rezultatelor obtinute la cei doi piloti instrumentati, incercati la o cota apropiata de cea a terenului natural (fig. 7). Dupa excluderea presiunii Ps1 masurate pe suprafata laterala a pilotului in straturile situate deasupra nivelului excavatiei finale (cota – 14.0 m), a rezultat valoarea de calcul a capaci­tatii portante a unui pilot R = 7700 kN [Marcu et al., 2000].

In perioada de executie a infrastructurii (cuprinzand realizarea peretilor mulati, a ancorajelor, pilotilor, radierului, peretilor de contur si de compartimentare – la subsolurile 2 si 3, precum si a planseelor peste subsolurile inferioare), care s-a desfasurat in anii 1997 si 1998 a fost mentinut epuismentul apei subterane. Tasarile inregistrate la constructiile invecinate au atins in aceasta perioada 6 mm.

Evaluarea capacitatii portante

si a deformabilitatii infrastructurii

sub actiunea noii constructii

a) Modelarea preliminara a infrastructurii

Modelul de calcul utilizat pentru verificarea infrastructurii a fost conceput avand la baza modelul utilizat pentru calculul suprastructurii. A fost modelata structura de rezistenta in intregime, suprastructura impreuna cu infrastructura, conlucrarea teren – structura fiind detaliata in sectiunea urmatoare. In ceea ce priveste radierul, acesta a fost modelat ca radier pilotat, pilotii fiind modelati ca o suprafata de circa 1.00 mp de rigiditate corespunzatoare pilotului. Pentru calculul la actiuni transversale (predominant seismice), a fost modelat efectul de incastrare in teren a infrastructurii, prin introdu­cerea reactiunilor pe peretii verticali ai incintei. Aceste reactiuni sunt active doar pe fetele peretilor care, din cauza solicitarii lor, exercita un efort de compresiune asupra terenului. Reactiunile care ar fi transmis intindere terenului sunt anulate.

Ipoteze de incarcare suplimen­tare considerate in calculul infrastructurii:

• Utila garaj;

• Permanenta subsol;

• Impingerea data de terenul din jur;

• Presiunea apei pe peretele mulat;

• Efectul subpresiunii apei pe radier (in cazul incetarii pomparii apei si refacerii nivelului hidrostatic;

• Seism longitudinal conform P100-2004: SX;

• Seism transversal conform P100-2004: SY.

Pentru gruparea fundamentala, au fost pastrate combinatiile initiale de incarcari, in aceste combinatii fiind introduse complementar ipotezele suplimentare cu incarcari aplicate la nivelul infrastructurii.

In ceea ce priveste gruparea speciala, au fost create noi combinatii in care a fost introdusa forta seismica alaturi de incarcarile gravitationale, dupa cum urmeaza:

• GSX: PERM+UTILA+SX;

• GSMX: PERM+UTILA-SX;

• GSY: PERM+UTILA+SY;

• GSMY: PERM+UTILA-SY.

b) Conlucrarea cu terenul de fundare

Modelul de calcul al interactiunii teren-infrastructura a inclus:

• grupul de piloti si radierul conlucrand cu masivul de fundare liniar-deformabil [Poulos H.G, 1993];

• conlucrarea peretilor verticali ai incintei cu terenul adiacent, caracterizat printr-un coeficient de rigiditate orizontala ksh (echivalent cu coeficientul de pat din modelul Winkler) variabil cu adancimea ksh = K·z.

Trebuie mentionat ca utilizarea modelului de „radier pilotat“ cu parametrii de deformabilitate ai straturilor testati si in alte lucrari asemanatoare [Popp et al., 2004] a condus la urmatoarea repartitie a incarcarii verticale totale (Pt):

• pe grupul de 93 de piloti: Pp­ = 0,917 Pt;

• pe talpa radierului: Pr = 0,083 Pt.

Eforturile maxime determinate in piloti pe baza modelului de calcul amintit au fost:

• in gruparea fundamentala de incarcari:

– din actiuni gravitationale, Qmax = 3500 kN;

– cu actiunea vantului, Qmax = 4500 kN;

• in gruparea speciala de incarcari: Qmax = 6.000 kN.

Se reaminteste ca valoarea de calcul a capacitatii portante a unui pilot, determinate pe baza incercarilor de proba, a fost: R = 7700 kN.

c) Tasarile antecalculate si influenta asupra constructiilor invecinate

Tasarea probabila a fundatiei sub incarcarile noii constructii, calculata cu modelul fundatiei conventionale, rezulta s = 3,5 cm. Datorita lucrului pilotilor preponderent in stratul de nisip indesat, aceasta tasare se va consuma in proportie de 80% in faza de executie a lucrarii. Tasarile suplimentare ale constructiilor invecinate (situate la distante mai mari de 10 m) datorate incarcarii terenului au valori antecalculate Ds = 5 mm.

Starea infrastructurii

• a reluarea lucrarilor (2005)

La reluarea lucrarilor de constructie, infrastructura era executata in proportie de 90% in cazul subsolurilor 3 si 2, in timp ce la primul subsol erau realizate numai elementele metalice verticale, ce vin din nivelurile inferioare. In urma unor serii de cercetari si teste de materiale, incheiate printr-o expertiza tehnica (Popp & Asociatii, noiembrie 2005), a reiesit ca infrastructura si fundatiile existente au capacitatea de a prelua incarcarile verticale si orizontale, statice si dinamice, rezultate din continuarea constructiei. Sunt de luat o serie de masuri pentru indepartarea si corectarea unor degradari care au aparut in infrastructura existenta, degradari dato­rate timpului in care aceasta a fost expusa intemperiilor, fara masuri minime de conservare. S-au identificat urmatoarele defecte:

• corodari ale armaturilor elastice si rigide ramase sub forma de mustati;

• zone de beton turnate care prezinta unele discontinuitati si segregari;

• unele fisuri de amploare redusa datorate probabil expunerii indelungate la temperaturi extreme;

• o serie intreaga de mustati taiate (in special in ceea ce priveste peretele mulat si peretele de contur);

• unele mustati de diametru mare indoite nepermis si practic compromise;

• zone masive umede datorate scurgerii apelor din precipitatii, cu efecte nefavorabile asupra betonului si, mai ales, asupra elementelor metalice (otel laminat si armaturi);

• anumite neliniaritati ale elementelor puse in opera si abateri care depasesc pe alocuri limitele admisibile – in acest sens releveul intocmit este semnificativ.

Incercarile nedistructive si pe carote prelevate din betonul turnat in elementele structurale (diafragme, placi) din interiorul incintei au indicat rezistente corespunzatoare clasei de beton proiectate, respectiv C28/35. Din verificarea stratului exterior de beton si determinarea pH-ului rezulta ca betonul nu este carbo­natat si poate proteja armatura. Armaturile ramase neinglobate in beton au reduceri de sectiune, in urma corodarii, de 0-5%. In ceea ce priveste verificarea gradului de corodare al armaturii rigide, incercarile au relevat reduceri de sectiune datorate coroziunii in general intre 0,1 si 0,5%, valori care se inscriu in limite acceptabile si nu sunt de natura sa indice necesitatea unor masuri de consolidare.

Pe langa realizarea elementelor de rezistenta noi, la completarea infrastructurii se va proceda la:

• masuri de refacere a continuitatii armaturii prin spargeri, urmate de sudari ale armaturilor si apoi de returnarea elementelor;

• injectarea cu rasini epoxidice a unor fisuri ale caror deschideri depasesc 0,5 mm;

• pregatirea elementelor meta­lice (armatura rigida sau flexibila) pentru continuarea structurii prin indepartarea ruginii;

• spargerea zonelor segregate si refacerea locala a elementului cu mortare de reparatie cu caracteristici fizico-mecanice similare cu cele ale betonului C28/35;

• taierea unor mustati compromise, urmata de spargerea locala a betonului pentru refacerea continuitatii in scopul „plantarii“ altor mustati;

• pe zone ample se vor utiliza dupa caz si ancoraje chimice, in special in ceea ce priveste refacerea continuitatii armaturilor din pereti;

• la conexiunile dintre zonele de beton existent si cele nou turnate vor fi adoptate tehnologii specifice care sa confere structurii o continuitate satisfacatoare (spargeri, buciardari, elemente de solidarizare, utilizarea unor materiale cu proprietati deosebite – epoxidice, expandabile etc.)

Probleme legate de realizarea

corpului „ANEXA“

Corpul „ANEXA“, alipit cladirii turnului, este proiectat cu un regim mult mai mic de inaltime (parter + 3 etaje), dar cu patru niveluri de subsol, excavarea urmand sa fie la aceeasi cota (-14,0 m). Din ratiuni de siguranta a constructiilor invecinate dar si a cladirii Turn, noul corp se va realiza dupa procedeul top-down. Tinand seama de existenta si caracteristicile corpului turn, principalele probleme legate de executia acestui corp se refera la:

• modul de etansare a noii incinte (realizate din pereti mulati) la contactul cu incinta existenta;

• posibilitatea executiei panou­rilor de pereti mulati in zonele de intersectie a acestora cu ancorajele forate ale incintei vechi;

• influenta realizarii incintei adanci asupra constructiilor invecinate.

 

Calculul neliniar al structurii

Pentru verificarea mecanismului plastic si a performantei structurale folosite la proiectarea structurii, s-a realizat o analiza dinamica neliniara incrementala. Pentru analiza, s-a folosit inregistrarea miscarii seismice Vrancea 1977: Vrancea, 4 martie 1977, INCERC Bucuresti, componenta N-S. In fig. 8  sunt  prezentate accelerograma si spectrul de raspuns al acceleratiei pentru inregistrarea seismica.

Analiza dinamica neliniara s-a realizat cu programul ETABS, versiunea 9. Comportarea inelastica a materialului a fost modelata prin articulatii plastice, care au fost introduse in sectiunile plastice potentiale ale elementelor. Utilizarea acestui program permite modelarea articulatiilor plastice din moment, forta taie­toare si forta axiala. In plus, se pot modela si articulatii plastice produse de interactiunea moment-forta axiala. Neliniaritatea geometrica la nivel global a fost luata in calcul prin considerarea efectului P-D.

Analiza dinamica neliniara incrementala a inregistrat aparitia primelor articulatii plastice si evolutia acestora, punand in evidenta contributia cadrelor contravantuite si necontravantuite la disiparea energiei seismice induse in structura. In fig. 9 se prezinta distributia articulatiilor plastice in cadru transversal marginal (ax 2) si intr-un cadru curent (ax 3) pentru un nivel al acceleratiei egal cu valoarea seismului de calcul (corespunzator SLU), ag = 0,24 g.

 

Bibliografie

1. P 100-92: Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-cultu­rale, agrozootehnice si industriale – P100-92, 1992;

2. Cod de proiectare seismica P 100: Partea I, P100-1/2004 Preve­deri de proiectare pentru cladiri, 2005;

3. ETABS Version 9, Computers and Structures Inc. University Avenue, Berkeley, California 94704, USA, 2005;

4. Eurocode 3 Part 1.1: Design of steel structures, General rules and rules for buildings. CEN, European Committee for Standardisation, EN 1993-1-1, 1992;

5. Eurocode 8: Design provisions for earthquake resistance of structures – Part 1-1:  General rules – Seismic actions and general requirements for structures, CEN, EN1998-1-1, October 1994;

6. Marcu A., Culita C., Raduinea M.: Utilizarea practica a rezultatelor incercarilor pe piloti instrumentati, A IX-a Conferinta Nationala de Geotehnica si Fundatii, Cluj-Napoca, 2000, vol Popp T., Marcu A., Marcu D., Coman M.: Aspecte ale executiei infrastructurii unei cladiri inalte prin procedeul top-down – a X-a Conferinta Nationala de Geotehnica si Fundatii, Bucuresti, 2004, vol. II;

7. Poulos H.G.: An approximate numerical analysis of pile-raft interaction, International Journal of Numerical and Analysis Methods in Geomechanics, 1993;

8. STAS 10101/0-78: Constructii civile, industriale si agricole. Calculul elementelor din otel, 1978.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 25 – aprilie 2007

Autori:
prof. dr. ing. Dan DUBINA
s.l. dr. ing. Florea DINU
s.l. dr. ing. Aurel STRATAN – Universitatea „Politehnica“ din Timisoara, Facultatea de Constructii,
prof. dr. ing Anatolie MARCU – Universitatea Tehnica de Constructii, Bucuresti,
ing. Dragos MARCU, ing. Madalin COMAN – Popp & Asociatii SRL

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2007/04/22/proiectarea-cladirilor-inalte-cu-structura-metalica-iii-studiu-de-caz-cladirea-bucharest-tower-center/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.