Realizarea structurii de rezistenta a imobilului de birouri „GREEN GATE OFFICE BUILDING“, Bucuresti (I)

Beneficiar: SC GREENGATE DEVELOPMENT SRL – Bucuresti
Antreprenor General si Proiectant General: SC BOG’ART SRL – Bucuresti
Proiectant arhitectura si instalatii: SC Alter Ego Concept SRL – Bucuresti
Proiectant structura: SC Popp&Asociatii SRL – Bucuresti
Proiectantul de excavatie si sustinere a excavatiei: SC Saidel Engineering SRL – Bucuresti 

Pe fondul unei crize economice care se perpetueaza de cativa ani buni, principalul obiectiv al oricarui dezvoltator este acela de a obtine un cost cat mai redus al investitiei lui. In aceste conditii, prin sistemele structurale alese, proiectantul trebuie sa asigure o conformare si o alcatuire optima a structurii de rezistenta, ajungand, astfel, la un pret minim pentru aceasta componenta de baza a unui imobil, in conditiile mentinerii unui nivel de siguranta ridicat.

Prezentul articol descrie solutiile tehnice utilizate pentru realizarea structurii de rezistenta a imobilului de birouri „GREEN GATE OFFICE BUILDING“, situat in B-dul Tudor Vladimirescu, Sector 5, Bucuresti. Pe verticala, cladirea este compusa din patru subsoluri, parter, unsprezece etaje si un etaj tehnic retras, inaltimea totala supraterana fiind de aproximativ 52,40 metri.

Numarul mare de niveluri supraterane genereaza probleme speciale privind sistemul de fundare, mai ales in terenul aluvionar cu portanta redusa sau medie pe care este situat orasul Bucuresti. Ca proiectant, esti pus in fata a doua variante de realizare a unei cladiri inalte: fie cu structura din beton armat, cu o greutate mare ce trebuie transmisa terenului de fundare, fie o structura metalica, cu o greutate mai mica decat cea a structurii din beton, dar cu un pret mai ridicat.

Solutia optima care a rezultat pentru realizarea structurii de rezistenta a fost aceea de a combina un cost redus al elementelor din beton armat in suprastructura cu executia infrastructurii in sistem „top-down“.

Amplasamentul cladirii face parte dintr-un teren cu suprafata totala de aproximativ 7.000 m2 si se afla in proprietatea SC INTERNATIONAL BUSINESS CENTRE BUCHAREST SRL, Sector 1, Bucuresti.

Suprafata desfasurata totala, incluzand infrastructura, este de cca. 52.800 m2, din care suprafata infrastructurii de cca. 19.300 m2 si cea a suprastructurii de cca. 33.500 m2 (cca. 2.740 m2/nivel).

Proiectul a fost elaborat in perioada octombrie 2012 – octombrie 2013, executia fundatiilor speciale s-a realizat in perioada octombrie 2012 – noiembrie 2012, iar lucra­rile la structura de rezistenta s-au intins pe parcursul a 11 luni, din noiembrie 2012 pana in octombrie 2013.

In momentul de fata imobilul de birouri este finalizat.

Adancimea totala a subsolurilor este de aproximativ 15 m (incluzand si radierul) iar inaltimea totala suprate­rana a constructiei de cca. 52,40 m, masurate in raport cu cota ±0,00.  Functiunea principala a subsolurilor este cea de garaj, la care se adauga spatii tehnice, de depo­zitare si rezervoare.

Lucrarile de infrastructura s-au executat la adapostul unei incinte de pereti mulati. Suprafata construita la sol (suprafata ocupata de infrastructura) este de cca. 4.745 m2 (inclusiv incinta de pereti mulati).

In imediata vecinatate nu sunt constructii care ar fi putut fi afectate de construirea acestui ansamblu.

Conformarea si dimensionarea structurii complexe a ansamblului s-au facut tinand seama de conditiile geo­tehnice pe amplasament si de prevederile codului de proiectare seismica P100-1:2006.

Descrierea solutiei de incinta si de excavatie

In cazul excavatiilor adanci cu suprafata mare in plan, solutia optima de executie a excavatiei este „top-down“.

Pentru realizarea excavatiei in conditii de siguranta si stabilitate, s-a proiectat o incinta etansa din pereti ingropati (pereti mulati) de 60 cm grosime.

Cota bazei peretilor mulati a fost stabilita la -22,00 m fata de cota ±0,00, si anume la +64,00 m RMN.

Pentru depresionarea nivelului apei subterane in interiorul incintei s-au folosit cele 25 puturi de epuizment, cu diametrul minim de f40 cm. Pe perioada executiei, nivelul apei subterane in interiorul incintei a fost mentinut la o cota cu maximum 1 m sub cota excavatiei pentru fiecare etapa de excavare.

Peretii mulati si pilotii forati cu diametrul f880 mm au fost realizati de la cota terenului natural.

Parametrii geotehnici de calcul

Conform studiului geotehnic intoc­mit de SC GEOTECHNICS ACE SRL in februarie 2009, litologia terenului si parametrii geotehnici de calcul folositi la dimensionarea incintei din pereti mulati sunt redati in tabelul 1.

Simbolurile utilizate pentru parametrii geotehnici din tabelul 1 au urmatoarele semnificatii:

• g – greutatea volumetrica in stare naturala a pamantului;
• f` – unghi de frecare interioara in stare drenata;
• c` – coeziune in stare drenata;
• Eref₅₀ – modul secant de deforma­tie din incercarea standard triaxiala in conditii drenate pentru presiunea de referinta de 200 kPa;
• Eref_ur – modul de deformatie la descarcare/reincarcare din incercarea standard triaxiala in conditii drenate pentru presiunea de refe­rinta de 200 kPa;
• G₀ – modul initial de  deformatie transversala  (in domeniul deformatiilor foarte  mici, g < 10-6);
• g_0,7 – valoarea deformatiilor unghiulare pentru care modulul de deformatie transversala G este redus la 70% din G₀.

In perioada executarii forajelor geotehnice (februarie 2009), nivelul apei subterane a fost intalnit intre cotele 12…13 m. Nivelul apei subte­rane este, practic, orizontal pe zona amplasamentului.

Se estimeaza ca stratul acvifer poate avea fluctuatii in timp de ±1,00 m, in functie de volumul precipitatiilor si de conditiile locale (exfiltratiile din retelele hidroedilitare din zona).

Conform precizarilor din studiul geotehnic, in procesul de proiectare a incintei din pereti mulati s-a considerat nivelul apei subterane la cota -11,50 (~74,50 m RMN).

Etapele de executie a excavatiei

In figurile 4 – 21 sunt prezentate cele 7 etape de calcul ale incintei din pereti mulati, precum si deformatiile terenului si eforturile sectionale in peretii de incinta:

Etapa 1 – Excavatie generala pana la cota -7,15 m;

Etapa 2 – Executia planseului de la cota -6,70 m;

Etapa 3 – Excavarea pana la cota -10,30 m;

Etapa 4 – Executia planseelor de la cotele -9,85 m si -3,55 m. Planseul de la cota -3,55 poate fi realizat si dupa realizarea radierului;

Etapa 5 – Coborarea nivelului apei in interiorul incintei pana la -15,10 m;

Etapa 6 – Excavare pana la cota finala -14,10 m;

Etapa 7 – Executie radier.

Monitorizarea deplasarilor peretilor mulati

Masuratorile inclinometrice au fost efectuate in conformitate cu Programul Cadru de Urmarire in Timp a Comportarii Constructiei, in vederea monitorizarii deformatiilor peretilor mulati.

Au fost 4 seturi de citiri, corespunzatoare urmatoa­relor faze de executie:

1. Citirea „de zero“, inainte de inceperea excavatiei;
2. Citire dupa prima etapa de excavare pana la cota -7,15;
3. Citire dupa prima etapa de excavare la cota -10,30;
4. Citire dupa prima etapa de excavare la cota -14,10.

In urma analizarii rapoartelor de masu­ratori s-a constatat ca peretele mulat a avut deformatiile asteptate pentru diferitele etape de executie, marimea deplasarilor fiind mult redusa fata de cele estimate prin calcul. Astfel, deformatia ma­xima efectiva la nivelul grinzii de coronament, care este si deforma­tia orizontala maxima a peretelui mulat pentru toate fazele de executie, nu a depasit 2,00 cm, deformatia estimata prin calcul fiind de cca 8,8 cm (fig. 22).

Evolutia deforma­tiilor peretilor mulati si tasarilor in vecinata­tea acestora fiind mult sub limitele avu­te in vedere la proiectare, executia infrastructurii s-a desfasurat in bune conditii, fara a fi afectata siguranta lucrarilor si a vecinatatilor.

Descrierea structurii de rezistenta

Asa cum s-a precizat anterior, constructia are 4 niveluri subterane (cota ultimului subsol fiind -13.00 iar inaltimile de nivel sunt 3,15 m, cu exceptia subsolului 1 care are H_niv = 3,40 sub nivelele supraterane si 2,95 m in rest), parter cu inaltimea de nivel H_niv = 4,90 m, 11 etaje cu H_niv = 3,85 m si un etaj tehnic. Structura de rezistenta este realizata, in cea mai mare parte, din beton armat.

Sistemul de fundare

Solutia de fundare adoptata este cea directa, pe radier general cu grosimea de 2,00 m sub peretii puternic solicitati ai suprastructurii si 1,00 m in rest. Cotele de fundare sunt -14,00 m, respectiv -15,00 m, in complexul coeziv superior, constand, in principal, la aceste cote, din argila nisipoasa.

Pilotii au fost amplasati doar pentru faza de executie a sapaturii prin metoda „top-down“, adica sustinerea planseelor peste subsolurile 4, 3, 2. Executia lor s-a facut prin forare sub protectia noroiului bentonitic. Capacitatea portanta la compresiune a pilotilor forati este R_cd = 3.750 kN, calculata conform NP 123:2010, pe baza parametrilor geotehnici de calcul.

Influenta pilotilor asupra comportarii constructiei in faza finala de exploatare a fost evaluata prin conside­rarea lor in modelul de calcul al intregii structuri, acceptand depasirea capacitatii portante a acestora si aparitia unor deformatii plastice in teren.

Presiunile efective maxime rezultate din calcul sub radier au fost:

• din gruparea fundamentala: p_{ef, max} = 480 kPa
• din gruparile speciale: p_{ef, max} = 660 kPa

Subsolurile

Structura de rezistenta a subsolurilor este realizata prin continuarea sub cota -0,15 (cota superioara a placii peste subsolul l sub nivelele supraterane) a elementelor verticale din suprastructura, respectiv a nucleelor si a stalpilor. In plus, fata de elementele verticale mentionate anterior, in infrastructura apar:

• pereti suplimentari care leaga peretii si stalpii supra­structurii, cu grosimi de 60 cm, 70 cm si 40 cm;
• stalpi suplimentari, cu sectiune circulara, cu diametre de 90 cm si 100 cm, care sustin planseele de subsol, fara corespondenta in suprastructura;
• pereti suplimentari din beton armat, care separa diferite functiuni (adapost protectie civila, pereti de rezervoare), cu grosimea de 40 cm;
• pereti perimetrali ai subsolurilor, cu grosimea de 30 cm, care dubleaza peretii mulati ai incintei; intre peretele perimetral al infrastructurii si peretele mulat este prevazut un sistem de hidroizolatie tip membrana geotextila bentonitica.

Placile planseelor peste subsolurile 4, 3 si 2 au grosimea de 35 cm si sunt conformate astfel incat sa corespunda, din punct de vedere al rezistentei, stabi­litatii si deformabilitatii schemelor de rezemare si solici­tarilor diferite care apar in faza de executie top-down si in faza finala de exploatare.

Planseul peste subsolul 1 este realizat conventional, prin cofrare, in solutia de dala cu capiteluri din beton armat. Grosimea placii este de 30 cm iar inaltimea capitelurilor de 60 cm. Cota superioara a placii peste subsolul 1 este -0,15 sub nivelele supraterane si -0,45 in rest. Diferenta de nivel intre cele doua zone este preluata prin executia unor grinzi intre stalpii perimetrali ai suprastructurii.

Tinand seama de adancimea mare a sapaturii, de conditiile de fundare si de vecinatate, sapatura si infrastructura au fost executate sub protectia unei incinte etanse din pereti ingropati (mulati) cu grosimea de 60 cm.

Preluarea impingerii pamantului si a presiunii apei s-a realizat prin planseele de subsol, care au fost executate de sus in jos, pe masura excavarii in interiorul incintei.

Sustinerea planseelor, in faza de executie top-down (TD), s-a facut pe stalpii metalici introdusi in pilotii forati. Stalpii metalici s-au incastrat la partea inferioara in betonul pilotilor pe 1,65 m, iar conectarea placilor de stalpii metalici s-a facut prin intermediul unor capiteluri metalice sudate de acestia.

Perimetral, planseele au fost sustinute in faza de executie prin solidarizarea lor de peretele mulat cu ancore din otel beton S500 f32 care au fost inglobate in placi si fixate in peretii mulati (in gauri forate) cu adeziv de ancorare de inalta performanta (tip Anchorfix 2, HIT-RE 500SD). Ancorele au fost dimensionate conform datelor din tema, pentru un spatiu intre betonul nou si cel existent de maximum 16 mm, avand in vedere ca intre betoane a fost prevazut un strat de hidroizolatie de tip membrana geotextila bentonitica.

Cu exceptia stalpilor si a peretilor din axele 1 si 4, in dreptul peretilor care au continuitate in suprastructura si a celor conectati de acestia, precum si in dreptul rampei auto din subsolurile 2, 3 si 4, s-au prevazut goluri mari in placile ce se realizeaza in faza top-down. Ca urmare a eforturilor mari care apareau in placile planseelor in faza top-down din cauza impingerii pamantului, a fost necesara prevederea, in golul central pozitionat intre axele 5 – 9, a unor spraituri orizontale. Similar, in golul din dreptul rampei auto au fost necesare sprijiniri orizontale ale peretelui mulat, in dreptul placilor de la cotele -6,70 si -9,85. Aceste sprijiniri s-au mentinut pana dupa executia completa a peretilor subsolului si a rampelor auto. Spraiturile au fost montate simultan cu executia placilor, inainte de turnarea betonului in ele.

Pe contur, planseul s-a turnat cu un sir alternant de plinuri-goluri („dinti“). Ancorarea placilor de peretele mulat, mentionata la paragraful anterior, a fost facuta numai in dreptul plinurilor („dintilor“). Golurile intre „dinti“ permit, intr-o faza ulterioara, betonarea si asigurarea continuitatii armaturilor verticale din peretii perimetrali.

In dreptul peretilor interiori ai subsolurilor s-a adoptat o tehnica similara, pentru a asigura continuitatea armaturii verticale si betonarea, prin prevederea, in lungul peretilor, a unui sir de plinuri si goluri.

In zonele in care exista concentrari de eforturi, sau in care prezenta unor goluri tehnologice sau de instalatii impiedica realizarea unor goluri suplimentare de dimensiuni semnificative, continuitatea armaturilor verticale din pereti s-a obtinut prin inglobarea in betonul placilor a unor bare verticale (mustati), care au la capatul inferior mijloace mecanice de imbinare (cuple). In acest caz, au fost prevazute un numar minimal de goluri mici, suficiente pentru betonarea, in bune conditii, a peretilor de sub placi. Acest procedeu s-a aplicat pentru armaturile longitudinale ale tuturor stalpilor si pentru bulbii peretilor care au continuitate in suprastructura.

Suprastructura

Structura de rezistenta supraterana are o forma neregulata in plan, dar monotona pe verticala, caracterizata, pe toata inaltimea, din punct de vedere al dispu­nerii elementelor structurale, de acelasi nivel curent.

Structura de rezistenta este alcatuita din:

• Pereti din beton armat cu grosimi de 70 cm si 80 cm. Acestia preiau integral incarcarile orizontale si sunt, in cea mai mare parte, pereti independenti (necuplati), cu sectiune simpla dreptunghiulara sau cu sectiuni compuse, in forma de tub (nuclee). Nucleele adapostesc, in principal, circulatiile verticale ale constructiei (casa scarilor, lifturi).
• La peretii cu sectiune compusa, deasupra golurilor de usi se prevad rigle puternice si rigide, cu inaltimi de 1,50 m la nivelul curent si 2,50 m la parter si grosime egala cu cea a peretilor. Armarea riglelor s-a facut cu carcase diagonale, urmarindu-se o comportare in domeniul elastic a acestora sub actiunea gruparilor de incarcari care includ seismul, inclusiv pentru stari limita ultime. Aceasta comportare permite considerarea mai multor pereti care se intersecteaza formand un tub (nucleu) ca pe un element structural unic.
• Stalpii – preiau, in principal, numai incarcari gravitationale. Au sectiunea complexa, formata dintr-un drept­unghi central, la care se adauga la capete doua semicercuri. Sectiunile stalpilor, astfel constituite, au dimensiuni gabaritice 90 cm x 100 cm, 90 cm x 120 cm si 90 cm x 130 cm. Forma complexa a sectiunii stalpilor a rezultat din cerinte arhitecturale. La proiectare a fost luata in calcul si scoaterea stalpilor centrali din axele B si H, amplasati langa nucleele din beton armat, urmarindu-se cresterea fortei axiale in nucleele centrale, cu reducerea semnificativa a armaturilor longitudinale. S-a renuntat la aceasta idee din cauza ca, in zona de rezemare a placii pe nuclee, au aparut goluri mari pentru instalatii, in conditiile in care deschiderea placii se majora la cca. 12,80 m.
• Placi tip dale post-tensionate din beton armat, cu grosimea de 22 cm.
• Grinzi perimetrale izolate, cu dimensiunea sectiunii 60 cm x 60 cm. Acestea au fost prevazute in zone pentru a imbunatati comportarea dalei la poansonare, adiacent zonelor cu multiple goluri sau cu rol de colectori ai incarcarilor seismice pentru pereti insuficienti legati de placa.

Principalele materiale utilizate la executarea structurii

Betoanele care s-au utilizat la structura de rezistenta sunt prezentate in tabelul 2.

In elementele subsolurilor, in zonele de parcaje, s-au utilizat acoperiri/finisaje capabile sa protejeze betonul impotriva coroziunii induse de cloruri.

Otelul beton utilizat a fost de tip BST500S (S500) clasa C de ductilitate, pentru majoritatea armaturilor de rezistenta, PC52 si OB37, cel din urma exclusiv pentru armatura de montaj (agrafe, capre).

Otelul laminat este tip S355JR si S355JO, indicat in normele europene EN 10113-3:1993.

(Va urma)

Autori:
ing. Mandi BRUCHMAIER,
ing. Bogdan GAGIONEA,
ing. Ionel BONTEA,
ing. Ionel BADEA,
ing. Dragos MARCU,
ing. Madalin COMAN – SC POPP & ASOCIATII SRL 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 115 – iunie 2015, pag. 48